Шестеренчатый насос использует зацепление шестерен для перекачивания жидкости путем вытеснения. [1] Они являются одним из наиболее распространенных типов насосов для гидравлических приложений. Шестеренчатый насос был изобретен около 1600 года Иоганном Кеплером . [2]
Шестеренчатые насосы также широко используются в химических установках для перекачивания высоковязких жидкостей . Существует два основных варианта: внешние шестеренные насосы , которые используют две внешние прямозубые шестерни, и внутренние шестеренные насосы , которые используют внешнюю и внутреннюю прямозубую шестерню (внутренние зубья 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 либо как двигатель , либо как насос.
При вращении шестерен они разделяются на впускной стороне насоса, создавая пустоту и всасывание, которые заполняются жидкостью . Жидкость переносится шестернями на выпускную сторону насоса, где зацепление шестерен вытесняет жидкость. Механические зазоры малы — порядка 10 мкм. Малые зазоры, наряду со скоростью вращения, эффективно предотвращают обратную утечку жидкости.
Жесткая конструкция шестерен и корпусов обеспечивает очень высокое давление и возможность перекачивания высоковязких жидкостей .
Существует множество вариаций, включая наборы косозубых и шевронных шестерен (вместо прямозубых шестерен), роторы в форме лопастей, похожие на нагнетатели Рутса (обычно используемые в качестве нагнетателей ), и механические конструкции, которые позволяют устанавливать насосы друг на друга. Наиболее распространенные вариации показаны ниже (ведущая шестерня показана синим цветом , а холостая — фиолетовым ).
Насосы с внешней прецизионной шестеренкой обычно ограничены максимальным рабочим давлением около 210 бар (21 000 кПа) и максимальной скоростью вращения около 3 000 об/мин. Некоторые производители выпускают шестеренчатые насосы с более высоким рабочим давлением и скоростью, но эти типы насосов, как правило, шумные, и могут потребоваться особые меры предосторожности. [3]
Всасывающие и напорные порты должны сопрягаться там, где шестерни входят в зацепление (показано тусклыми серыми линиями на внутренних изображениях насоса). Некоторые внутренние шестеренные насосы имеют дополнительное уплотнение в форме полумесяца (показано выше, справа). Этот полумесяц служит для разделения шестеренок, а также уменьшает вихревые токи.
Формулы насоса:
Шестеренчатые насосы, как правило, очень эффективны, особенно в условиях высокого давления.
Факторы, влияющие на эффективность:
Изобретение шестеренчатого насоса не решено единообразно. С одной стороны, оно восходит к Иоганну Кеплеру в 1604 году; с другой стороны, упоминается Готфрид Генрих Граф цу Паппенгейм , который, как говорят, сконструировал капсульный воздуходув с двумя вращающимися осями для перекачивания воздуха и воды. Паппенгейм должен был принять конструкцию Кеплера, не упоминая его имени.
