Пластинчатые насосы

Пластинчатые насосы в авиации часто применяются в виде четырехпластинчатого агрегата с плоскостной кинематикой (см. рис. 5.3.). Ротор представляет собой полый цилиндр с радиальными прорезями, в которых скользят пластины-вытеснители.

Ротор расположен эксцентрично относительно внутренней цилиндрической поверхности статора, благодаря чему пластины при вращении ротора совершают возвратно-поступательные перемещения относительно ротора. Под действием центробежных сил пластины своими внешними торцами прижимаются к внутренней поверхности статора и скользят по ней, а внутренними торцами обкатываются по так называемому плавающему валику, не имеющему подшипников.

Рис. 5.3. Схема пластинчатого насоса

Жидкость заполняет пространство между двумя соседними пластинами и поверхностями ротора и статора. Это и есть рабочая камера, объем которой увеличивается при вращении ротора, а затем, достигнув максимального значения, замыкается и переносится в напорную полость насоса. Одновременно с этим начинается вытеснение жидкости из рабочей камеры в количестве, равном полезному объему этой камеры w.

Обозначения:

R – радиус внутренней поверхности статора;

е – эксцентриситет, т. е. расстояние между осями ротора и статора;

z – количество пластин (вытеснителей), равное числу рабочих камер в насосе;

b – длина пластин (в осевом направлении);

δ – толщина пластин;

n – количество оборотов ротора в мин.

Полный объем рабочей камеры равный разности площадей в поперечном сечении корпуса насоса и его ротора приблизительно выражается следующей формулой:

Q = [π (2R – e) – 2 δz] be, м³/с,

а осредненная теоретическая подача в секунду будет равна

Q = [π (2R – e) – 2δz] (ben) / 60, м³/с

Так как в пластинчатом насосе путь переноса рабочей камеры сведен до минимума, а разделение приемной и отдающей полостей осуществляется лишь контактом торца пластины и статора, то степень герметичности в насосе невелика. Вследствие этого и давления, создаваемые пластинчатым насосом, обычно ниже, чем давления, создаваемые другими роторными насосами.

Насосы, выполненные по указанной схеме, применяются в качестве насосов подкачки масляных насосов на некоторых самолетах с газотурбинными двигателями. В этих случаях от насосов требуется давление всего лишь в несколько атмосфер.

Шестеренные насосы

Шестеренный насос с наружным зацеплением (рис. 5.4) представляет собой пару, как правило, одинаковых шестерен, находящихся в зацеплении и помещенных в корпус. Его стенки охватывают шестерни со всех сторон с малыми зазорами.

Перекачиваемая из полости всасывания жидкость заполняет впадины между зубьями и переносится в полость нагнетания. В процессе вращения каждый зубец одной шестерни входит в соответствующую ему впадину другой шестерни и вытесняет из нее жидкость в линию нагнетания с давлением р_н.

Рис. 5.4. Схема шестеренного насоса

Таким образом, функцию вытеснения жидкости в данном насосе выполняют обе шестерни. Полезным же объемом рабочей камеры, получаемый за один оборот вала насоса, следует считать суммарный объем впадин или зубьев шестерен.

Обозначив основные параметры зубчатого зацепления: m – модуль зуба, b – высота шестерни, z – количество зубьев шестерни, получаем объем жидкости q за один оборот:

q = 2πm²bz м³/об.

Тогда производительность насоса Q выразится:

Q = q n/60 = (2πm²bz) n/60 м³/с,

где n – количество оборотов ротора в минуту.

Механический КПД насоса: η_м = 0,8...0,9; объемный – η_об = 0,65...0,75. Относительно низкий η_об обусловлен определенными утечками через зазоры в насосе. Частота вращения вала обычно составляет n = (50...85) с^-1.

Подача насосов, как правило, не более 50 л/мин и характеризуется большой неравномерностью (δ = 18...20%), значительно превышающей неравномерности подачи других объемных насосов (рис. 5.5). Неравномерность подачи определяется:

,

Рис. 5.5. График пульсации подачи шестеренного насоса

где Q_max, Q_ср и Q_min соответственно максимальная, средняя и минимальная подачи насоса.

Шестеренные насосы находят широкое применение в авиационной технике и, в частности, в самолетных силовых гидросистемах. Но их основным недостатком является невозможность простого регулирования рабочего объема.