Шестерні насоси (насоси НШ), їх типи та використання.

Насос шестерний внутрішнього зачеплення працює за тим же принципом, але дві взаємозачеплені шестерні мають різні розміри, причому одна обертається всередині іншої. Велика шестерня (ротор) є внутрішньою, тобто її зуби спрямовані усередину. Усередині неї знаходиться менша зовнішня шестерня (ідлер), яка встановлюється поза центром і рухається тільки ротором. Вона призначена для взаємозачеплення з ротором таким чином, що зубці шестерень з'єднуються в одній точці. Корпус насоса оснащений шестірнею та втулкою, які утримують ідлер у позиції. Усередині насоса знаходиться фіксована напівкругла перегородка або прокладка, яка заповнює порожнечу, створену зміщеним положенням ідлера, і служить ущільненням між вхідними та вихідними отворами.

1. Коли шестерні виходять із зачеплення на вхідній стороні насоса, вони створюють збільшений об'єм. Рідина протікає в порожнині і замикається зубами шестерень при подальшому їх обертанні по відношенню до корпусу і перегородці насоса.
2. Замкнена рідина переміщається від входу до виходу навколо корпусу.
3. Коли зубці шестерень на вихідній стороні насоса вступають у зачеплення, об'єм зменшується і рідина видавлюється під тиском.
   Насоси внутрішнього зачеплення використовують лише прямозубі шестірні.

РИС.1

Особливості та переваги шестерного насоса

Компактність і простота конструкції з обмеженою кількістю частин, що рухаються.
Шестерні насоси не можуть розвивати такий тиск, як поршневі насоси, або такий обсяг перекачування, як відцентрові насоси, але вони забезпечують більш високий тиск і продуктивність порівняно з лопатевими насосами. Вони особливо підходять для перекачування олій та інших високов'язких рідин.
З двох конструкцій насосів зовнішнього та внутрішнього зачеплення, насоси зовнішнього зачеплення здатні витримувати більш високий тиск (до 206 bar) і забезпечувати більший об'єм перекачування завдяки більш жорсткій підтримці валу та меншим зазорам.

Насоси внутрішнього зачеплення мають кращі можливості всмоктування та підходять для високов'язких рідин, хоча їхній діапазон роботи становить від 1 до 1 000 000 cPs. Оскільки вихідна продуктивність прямо пропорційна швидкості обертання, шестерні насоси часто використовуються для дозування і змішування. Шестерні насоси можуть бути спроектовані для перекачування агресивних рідин. Хоча вони зазвичай виготовляються з чавуну або нержавіючої сталі, нові сплави та композити дозволяють насосам перекачувати корозійні рідини, такі як сірчана кислота, гіпохлорит натрію, хлористий заліза та гідроксид натрію.
Насоси зовнішнього зачеплення також можуть використовуватися в гідравлічних системах, зазвичай у автомобілях, вантажопідйомних машинах та мобільному обладнанні. Можливість приводити насос зовнішнього зачеплення в рух у зворотному напрямку,користуючись маслом, що перекачується з іншої частини системи.

Обмеження шестерних насосів

Шестерні насоси можуть піднімати рідину з низького рівня, хоча їх властивості самоусмоктування покращуються, якщо шестерні знаходяться у вологому середовищі. Шестерні повинні змащуватися рідиною, що перекачується, і не повинні працювати без мастила протягом тривалого часу. Деякі конструкції шестерних насосів можуть працювати в обох напрямках, тому один і той же насос може використовуватися для завантаження та розвантаження судна.

Маленькі зазори між шестернями і корпусом означають, що такі насоси схильні до зносу, особливо при використанні абразивних рідин або рідин з включеннями твердих частинок. Однак деякі конструкції шестерних насосів, особливо внутрішні варіанти, дозволяють перекачувати рідини з наявністю твердих частинок. Насоси зовнішнього зачеплення мають чотири підшипники в середовищі, що перекачується, і більш малі зазори, тому вони менш підходять для перекачування абразивних рідин.

Надійність

Насоси внутрішнього зачеплення більш надійні, оскільки мають лише один (іноді два) підшипник, що працює всередині рідини. На всмоктувальній стороні шестерного насоса завжди слід встановити фільтр для захисту від великих, потенційно небезпечних твердих частинок. Якщо очікується, що насос перекачуватиме абразивні частинки, рекомендується вибрати насос із більшою продуктивністю, щоб він міг працювати на нижчих швидкостях і тим самим зменшити знос. Однак слід пам'ятати, що об'ємна ефективність шестерного насоса знижується при низьких швидкостях і витратах. Шестерний насос не повинен працювати занадто далеко від рекомендованої швидкості.
У разі високих температурних умов важливо забезпечити відповідність температурного діапазону, вказаного у специфікації насоса. Теплове розширення корпусу і шестерень зменшує зазори всередині насоса, що може призвести до збільшення зносу і, в екстремальних випадках, до відмови насоса.

Незважаючи на всі обережності, шестерні насоси з часом схильні до зносу шестерень, корпусу і підшипників. При збільшенні зазорів поступово знижується ефективність насоса і збільшується зворотний потік: протікання рідини, що перекачується, з розрядного отвору назад на всмоктувальну сторону. Зворотний потік пропорційний кубу зазору між зубами шестерень і корпусом, тому на практиці знос незначний вплив до тих пір, поки не досягається критична точка, після якої продуктивність швидко погіршується.

Шестерні насоси продовжують працювати проти заданого зворотного тиску, і в разі блокування на виході вони продовжать накачувати систему до тих пір, поки насос, трубопровід або інше обладнання не вийдуть з ладу. Хоча більшість шестерних насосів оснащені запобіжними клапанами, рекомендується також встановлювати запобіжні клапани в інших частинах системи для захисту обладнання на виході.
У разі перекачування чутливих до стискання рідин, таких як харчові продукти, фарби та мило, зазвичай переважні насоси внутрішнього зачеплення, що працюють на низькій швидкості. Вищі швидкості та менші зазори в насосах зовнішнього зачеплення роблять їх непридатними для таких додатків. Насоси внутрішнього зачеплення також кращі, коли важлива гігієна, завдяки їх механічній простоті та можливості швидкого розбирання, очищення та складання.

Області застосування насосів зовнішнього та внутрішнього зачеплення

Шестерні насоси часто використовуються для перекачування високов'язких рідин, таких як масло, фарби, смоли або харчові продукти. Вони переважні в будь-якій програмі, де потрібне точне дозування або високий тиск. Вихід шестерного насоса практично не залежить від тиску, тому вони також переважні в ситуаціях з нерегулярним надходженням рідини.

Насос шестерний зовнішнього зачеплення:

• Промислове мастильне обладнання
• Гідравлічні системи мобільної техніки
• Системи охолодження
• Системи очищення води
• Системи перекачування газу
• Хімічна промисловість
• Харчова промисловість
• Фармацевтична промисловість

Шестерні внутрішнього зачеплення:

• Харчова промисловість (наприклад, плавлення шоколаду, сиропів)
• Косметична промисловість
• Виробництво лакофарбових матеріалів
• Переробка нафти та газу
• Хімічна промисловість (наприклад, транспортування розчинників)
• Фармацевтична промисловість (наприклад, виробництво лікарських препаратів)
• Гідравлічні системи з низьким швидкісним тиском
• Системи опалення та кондиціонування
• Виробництво паперу та целюлози
• Виробництво пластмас і полімерів

Резюме

Насос шестерний переміщає рідину, багаторазово укладаючи її всередині взаємозачеплених шестерень або зубчастих коліс, передаючи її механічно для досягнення плавного, ненаголошеного потоку, пропорційного швидкості обертання шестерень. Існують два основні типи насосів: зовнішній та внутрішній. Зовнішній шестерний насос складається з двох ідентичних взаємозачеплених шестерень, що підтримуються окремими валами. Внутрішній шестерний насос має дві взаємозачеплені шестерні різного розміру, одна з яких обертається всередині іншої.

Шестерні насоси часто використовуються для перекачування рідин високої в'язкості, таких як масла, фарби, смоли або харчові продукти. Вони також переважні у застосуваннях, де потрібне точне дозування або високий тиск. Зовнішні шестерні насоси здатні витримувати вищий тиск (до 517 бар), в той час як внутрішні шестерні насоси володіють кращою здатністю всмоктування і більше підходять для рідин високої в'язкості і чутливих до зсуву.