Коловратные насосы: принцип работы и особенности

Коловратные насосы используются во многих отраслях промышленности для перекачивания жидких сред с разной степенью вязкости. В нашей статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип действия и основные характеристики этих важных агрегатов.

Устройство коловратного насоса

Коловратный насос состоит из гидравлической и приводной частей. К гидравлической части относятся корпус, роторы и крышки. К приводной части относятся корпус с фланцем, корпус шестерен и синхронизирующие шестерни.

Основными элементами коловратного насоса являются:

• Корпус насоса
• Роторы (обычно два) с кулачками
• Валы роторов
• Подшипники
• Синхронизирующие шестерни
• Крышки корпуса
• Уплотнения валов
• Патрубки (всасывающий и напорный)

Роторы являются основными рабочими органами насоса. Они выполняются с кулачками различной формы и крепятся на валах внутри корпуса. Кулачки обычно делают двух- или трехлопастными. Синхронизирующие шестерни служат для передачи вращения от одного ротора к другому и обеспечивают их согласованное движение, необходимое для работы насоса.

Принцип работы коловратного насоса

Коловратный насос работает следующим образом:

1. При вращении кулачки роторов выходят из зацепления, увеличивая объем камеры между ними.
2. Давление в этой камере падает, создавая разряжение у всасывающего патрубка.
3. Жидкость из всасывающего трубопровода заполняет образовавшийся объем.
4. Затем кулачки входят в зацепление, уменьшая объем камеры.
5. Давление в камере растет, вытесняя жидкость через напорный патрубок.

Таким образом, за один оборот роторов происходит забор и нагнетание жидкости. Коловратный насос относится к объемным насосам - перекачка осуществляется за счет изменения объема рабочей камеры в процессе вращения роторов.

Коловратные насосы отличаются простотой конструкции, надежностью и способностью перекачивать вязкие жидкости.

Форма роторов подбирается таким образом, чтобы обеспечить герметичное разделение полостей всасывания и нагнетания в любой момент вращения. Это позволяет достичь высокого КПД коловратного насоса.

Характеристики коловратных насосов

Основные технические характеристики коловратных насосов:

• Производительность до 150 м³/ч
• Напор до 25 бар
• КПД до 92%
• Вязкость перекачиваемых жидкостей от 10 до 10000 сСт
• Максимальная температура до 250°С
• Размер твердых частиц до 10 мм

Производительность и напор коловратного насоса определяются его конструкцией и размерами. Увеличивая диаметр роторов и кулачков, можно повысить характеристики насоса.

Высокий КПД обеспечивается за счет минимальных зазоров между роторами, а также их специальной формы, позволяющей свести к минимуму утечки жидкости.

Коловратные насосы способны перекачивать широкий диапазон жидкостей - от маловязких до очень густых. Это одно из главных преимуществ этих насосов.

Особенности конструкции коловратных насосов

Конструкция коловратных насосов имеет ряд особенностей, обусловленных спецификой их работы:

• Высокая точность изготовления роторов - для минимизации зазоров между ними.
• Наличие синхронизирующего механизма - для согласованного вращения роторов.
• Применение специальных уплотнительных элементов - для предотвращения утечек жидкости.
• Использование износостойких материалов - для повышения долговечности.

Роторы коловратных насосов часто изготавливаются методом горячей объемной штамповки для обеспечения необходимой геометрической точности профиля кулачков. Это позволяет минимизировать зазор между роторами.

Обслуживание коловратных насосов

Для бесперебойной работы коловратных насосов необходимо проводить их регулярное обслуживание:

1. Проверка технического состояния узлов насоса.
2. Смазка подшипников и синхронизирующего механизма.
3. Замена сальниковых уплотнений валов.
4. Контроль затяжки крепежных соединений.
5. Очистка насоса от отложений и загрязнений.

Периодичность обслуживания зависит от условий эксплуатации и обычно составляет от 500 до 2000 часов наработки. Своевременное обслуживание позволяет продлить срок службы насоса.

Неисправности коловратных насосов

К типичным неисправностям коловратных насосов относятся:

• Попадание посторонних частиц между роторами, что приводит к их заклиниванию.
• Износ подшипников и синхронизирующего механизма.
• Повреждение уплотнений валов, вызывающее утечки жидкости.
• Поломка приводного механизма.

Для устранения неисправностей может потребоваться частичная или полная разборка насоса и замена вышедших из строя деталей. В сложных случаях ремонт осуществляют на заводе-изготовителе.

Применение коловратных насосов

Коловратные насосы широко используются в различных отраслях:

• Химическая промышленность - для перекачки агрессивных и вязких жидкостей.
• Нефтехимия - транспортировка нефтепродуктов.
• Пищевая отрасль - для перекачки пищевых масс.
• Фармацевтика - точное дозирование лекарственных средств.

Коловратные насосы ценят за надежность, длительный срок службы и способность перекачивать среды самой разной вязкости и химической активности.