Шестеренчатый насос использует зацепление шестерен для перекачки жидкости путем вытеснения. [1] Это один из наиболее распространенных типов насосов для гидравлических систем. Шестеренчатый насос был изобретен около 1600 года Иоганном Кеплером . [2]
Шестеренчатые насосы также широко используются на химических установках для перекачивания жидкостей с высокой вязкостью . Существует два основных варианта: насосы с внешней шестерней , в которых используются две внешние цилиндрические шестерни, и насосы с внутренней шестерней , в которых используются внешняя и внутренняя прямозубые шестерни (зубья внутренней прямозубой шестерни обращены внутрь, см. ниже). Шестеренчатые насосы обеспечивают положительное смещение (или фиксированное смещение ), то есть они перекачивают постоянное количество жидкости за каждый оборот. Некоторые шестеренные насосы предназначены для работы в качестве двигателя или насоса.
Когда шестерни вращаются, они разделяются на всасывающей стороне насоса, создавая пустоту и всасывание, которое заполняется жидкостью . Жидкость переносится шестернями к напорной стороне насоса, где зацепление шестерен вытесняет жидкость. Механические зазоры невелики — порядка 10 мкм. Малые зазоры и скорость вращения эффективно предотвращают утечку жидкости назад.
Жесткая конструкция шестерен и корпусов обеспечивает очень высокое давление и возможность перекачивания высоковязких жидкостей .
Существует множество вариаций, в том числе наборы винтовых и елочных шестерен (вместо прямозубых), роторы лопастной формы, похожие на нагнетатели Рутса (обычно используемые в качестве нагнетателей ), а также механические конструкции, позволяющие штабелировать насосы. Наиболее распространенные варианты показаны ниже (ведущая шестерня показана синим цветом , а натяжное колесо — фиолетовым ).
Внешние прецизионные шестеренные насосы обычно ограничены максимальным рабочим давлением около 210 бар (21 000 кПа) и максимальной скоростью вращения около 3000 об/мин. Некоторые производители производят шестеренные насосы с более высоким рабочим давлением и скоростью, но эти типы насосов, как правило, шумные, и могут потребоваться специальные меры предосторожности. [3]
Всасывающие и нагнетательные порты должны соприкасаться в месте зацепления шестерен (показано тусклыми серыми линиями на внутренних изображениях насоса). Некоторые насосы с внутренней шестерней имеют дополнительное уплотнение в форме полумесяца (показано вверху справа). Этот полумесяц служит для разделения шестерен, а также уменьшает вихревые токи.
Формулы насоса:
Шестеренчатые насосы, как правило, очень эффективны, особенно в условиях высокого давления.
Факторы, влияющие на эффективность:
