Роторные насосы — разновидности, конструкция, принцип работы

Насос роторный – это устройство, которое используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить перекачивание различных жидких сред в больших объемах. Различные типы роторных насосов, предлагаемых на современном рынке, отличаются между собой как конструктивным исполнением и техническими характеристиками, так и принципом действия. В этой статье мастер сантехник расскажет о разновидностях роторных насосов.

Определение роторных насосов

В насосах роторного типа перемещение транспортируемой среды осуществляется путем последовательного заполнения рабочей камеры средой с последующим ее вытеснением, происходящим за счет вращательного или вращательно-поступательного движения рабочего органа – ротора, различающегося по конструкции в зависимости от вида роторного насоса.

Несмотря на наличие вращающегося рабочего органа, роторные насосы принципиально отличаются от большинства динамических насосов (центробежные, вихревые и т.д.), так как относятся к объемным насосам и имеют иной способ перемещения жидкости. В свою очередь принцип работы роторных насосов роднит их с поршневыми и плунжерными насосами, н в данном случае принципиальной разницей является отсутствие в конструкции роторных насосов перепускных клапанов.

Принцип действия роторных насосов

Принцип, по которому работают роторные насосы, заключается в следующем. Перекачиваемая жидкость сначала поступает во внутреннюю камеру устройства, из которой она выталкивается вращательными и поступательными движениями, совершаемыми рабочим органом – ротором. Части ротора наряду с внутренними стенками рабочей камеры формируют замкнутое пространство, в которое и попадает жидкость. При уменьшении объема такого пространства, что происходит при движении ротора, жидкость по законам физики выталкивается.

Принцип действия роторного насоса

В зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа роторные (или ротационные) насосы могут относиться к разным категориям. Кроме того, на различные виды роторные насосы делятся и по типу движения, совершаемого их рабочим органом. По этому признаку выделяют устройства роторно-вращательные и роторно-поступательные. Рабочий орган роторных насосов первого типа, как понятно из их названия, совершает только вращательные движения, а в установках второго типа это движение комбинированное – как вращательное, так и поступательное.

Роторно-вращательные насосы в зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа и принципа действия подразделяются на шестеренчатые (зубчатые) и винтовые. В первых рабочая камера формируется внутренними стенками корпуса и зубчатыми колесами, которые делают как с внутренним, так с внешним зацеплением. Изменение рабочей камеры при этом происходит за счет вращения шестерен. Элементами, из которых формируется рабочая камера роторных насосов винтового типа, являются внутренние стенки корпуса и один или несколько винтов. Вращающийся вокруг своей оси винт формирует внутри насоса временные рабочие камеры, которые вместе с транспортируемой жидкостью двигаются вдоль оси винта к нагнетательному патрубку.

Схема роторного пластинчатого насоса

Роторные насосы поступательного типа делятся на шиберные, или пластинчатые, и плунжерные. В устройствах шиберного типа рабочим органом является вращающийся ротор, в продольные прорези на корпусе которого вставляются специальные пластины, называемые шиберами. Ось ротора в таких насосах не тождественна оси цилиндрического корпуса, в котором он совершает вращательное движение. Рабочая камера пластинчатых насосов формируется двумя расположенными рядом шиберами, самим ротором и внутренними стенками корпуса. Чтобы обеспечить герметичность рабочей камеры, создаваемой таким образом, пластины должны плотно прижиматься к стенкам корпуса. Решается такая задача либо за счет центробежной силы, прижимающей рабочую часть пластин к стенкам корпуса, либо за счет специальных приспособлений пружинного типа. Роторные насосы шиберного типа могут отличаться друг от друга конструкцией ротора и оснащаться различным количеством пластин, в зависимости от чего они подразделяются на устройства одно-, двукратного и т.д. действия.

Роторные плунжерные насосы по принципу работы и конструктивному исполнению делят на аксиально- и радиально-поршневые. Их рабочими органами являются плунжеры (поршни), которые совершают одномоментное вращательное и поступательное движение внутри корпуса устройства. Отличие таких роторных машин от обычных поршневых заключается в том, что они могут работать и как насосы, и как гидравлические моторы, то есть обладают обратимостью.

Схема роторного плунжерного насоса

Преимущества и недостатки

Можно выделить несколько наиболее значимых преимуществ использования роторных насосов:

• Более равномерная, если сравнивать роторные насосы с устройствами возвратно-поступательного типа, подача жидкости в трубопроводную систему (между тем из-за особенностей конструкции роторного оборудования обеспечить полностью равномерную подачу не удастся);
• Обратимость, то есть возможность использования таких устройств как в качестве насоса, так и в роли гидромотора;
• Отсутствие клапанов, что способствует снижению потерь мощности и, соответственно, повышению КПД;
• Высокая производительность благодаря работе на значительно более высоких оборотах, по сравнению с устройствами поршневого типа.

Если говорить о недостатках, которыми обладает роторный насос, то к наиболее значимым из них можно отнести следующие.

• К среде, перекачиваемой такими насосами, предъявляются высокие требования, так как она не должна препятствовать плотному прилеганию подвижных рабочих элементов к внутренним стенкам корпуса. В частности, перекачиваемая роторными насосами жидкость должна обладать минимальной химической агрессивностью и не содержать абразивных включений.
• Роторный насос имеет более сложную конструкцию, если сравнивать его с устройствами возвратно-поступательного типа, что сказывается как на его надежности, так и на стоимости производства и технического обслуживания.

Сферы применения

Благодаря широкой универсальности насосы роторного типа успешно используют для перекачки жидкостей следующих типов:

• Продуктов переработки нефти;
• Химических веществ, в том числе и кислот;
• Лакокрасочных материалов;
• Технических жидкостей различной степени загрязнения;
• Пищевых жидкостей, в том числе и масел и др.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Особенности инжекторных насосов для воды