Шестеренные насосы

В нашем каталоге представлено несколько типов шестеренных насосов. Попробуем разобраться, какой из них подойдет под вашу задачу.

• Самые популярные и бюджетные шестеренные насосы – серия KCB-A от китайского производителя ZY Technology. Они выпускаются с торцевыми уплотнениями, которые выдерживают температуру жидкости до 200 °С. На нашем складе мы постоянно пополняем запас самых популярных моделей этих насосов и даем на них отличные цены.
• Серия YCB (Китай) - это тихие и энергоэффективные насосы. Они меньше шумят и потребляют до 30% меньше электроэнергии по сравнению с KCB, но и стоят дороже.
• Насосы китайской серии NYP легко справляются с очень вязкими жидкостями (до 100 тысяч сСт). Они достаточно дорогие, но кроме них ни один другой шестеренный насос из нашего каталога не справится со сверхвязкими жидкостями.
• И наконец, на нашем сайте есть очень компактные итальянские насосы Calpeda. У них не очень высокая производительность в сравнении с остальными насосами, зато их можно использовать  в качестве составной части различных станков и агрегатов.

Для примера посмотрите сравнительную таблицу цен на разные шестеренные насосы примерно с одинаковой производительностью (Насосы IRR очень маленькие, у них производительность существенно ниже).

Рублевые цены указаны ориентировочно, так как они меняются в зависимости от курса валюты.

В этом разделе постараемся ответить на довольно популярный вопрос: какие бывают насосы для перекачивания вязких жидкостей, чем они все отличаются. Постараемся выделить сильные стороны шестеренных агрегатов перед другими насосами для вязких жидкостей. И для начала приведем сравнительную таблицу по некоторым параметрам:

• Шестеренные насосы имеют самую высокую производительность и давление. А еще они могут перекачивать самую горячую жидкость с температурой до +260 ^оС и вязкостью до 100 тысяч сСт. Ремонтопригодность, к сожалению, не высокая. В случае выхода шестерен из строя их замена достаточно дорогая, потому что к ним предъявляются особые требования при изготовлении. Также требования очень высоки и к корпусу.
• Винтовые насосы имеют производительность в 1,5 раза меньше, чем шестеренные и создают давление всего до 6 бар. Однако они могут перекачивать самые вязкие среды – до 1 млн. сСт, температура среды при этом может быть до +100 ^oC. Ремонтопригодность тоже, к сожалению, не высокая: при износе винтов их замена будет достаточно дорогая.
• Импеллерные насосы имеют самую низкую производительность и создают самое маленькое давление, вязкость жидкости допускается до 70 тысяч сСт. Эти устройства имеют преимущество перед шестеренными и винтовыми агрегатами: в перекачиваемой жидкости у импеллерных насосов допускается наличие твердых включений, а еще они не вспенивают жидкость при перекачивании. Ремонтопригодность у этих агрегатов довольно высокая: изношенные торцевые уплотнения и гибкие рабочие колеса легко заменить на аналогичные из нашего каталога.
• Перистальтические насосы имеют производительность до 88 м3/час и создают давление до 15 бар, вязкость жидкости допускается до 150 тысяч сСт. Эти агрегаты очень просты и дешевы в обслуживании: единственной расходной частью здесь является проточная трубка. Она очень устойчива к истиранию и поэтому насос можно использовать при перекачивании жидкостей с твердыми включениями.
• И наконец, мембранные насосы имеют производительность до 60 м3/час и создают давление до 8 бар. Это единственный вид насосов для вязких жидкостей, который работает от энергии сжатого воздуха. Ремонтопригодность у такого оборудования средняя: запчасти можно легко подобрать. Но для того, чтобы разобрать сам насос для их замены, надо приложить немало усилий и потратить достаточное количество времени.

Основным рабочим органом в насосах является пара шестерен. Шестерни находятся в постоянном зацеплении, привод электромотора сцеплен с валом ведущей шестерни.

Ведущая шестерня приводится в движение посредством электродвигателя, хотя изредка встречаются модификации с приводом от иного типа двигателя.

Вторая шестерня считается ведомой, она приводится в движение в результате зацепления с первой.

Когда насос стартует, шестерни начинают вращаться и создают разрежение на входе.  Жидкость из-за разности давлений (между атмосферным и давлением на входе) начинает заполнять специальные впадины, которые находятся между зубьями колёс. В результате происходит перемещение в зону нагнетания, откуда жидкость подаётся уже на выходной патрубок. Плотное сцепление зубьев не даёт ей пройти обратно.

Шестеренные насосы бывают с внешним и внутренним зацеплением.

Насосы с внешним зацеплением

В насосах такого типа процесс перекачивания реализован на вращении двух одинаковых шестерен в противоположные стороны. В процессе вращения перекачиваемая среда попадает между зубьями шестерен, в результате чего она попадает из области разрежения в область нагнетания.

Рис. 2 - Устройство насоса с внешним зацеплением шестерен

Эти насосы создают незначительную пульсацию за счёт запертых между зубьями объёмов. Обычно зубья изготавливаются в трех исполнениях:

- Прямые зубья.

- Косые зубья (установлены в насосах KCB, KCB-A и 2CY из нашего каталога).

- Шевронные зубья (установлены в насосах YCB из нашего каталога).

Использование косых зубьев полностью исключает образование запертых объёмов, поэтому даже у насосов с внешним зацеплением возможна работа без пульсации. Это исполнение также имеет свои недостатки, ведь существенно возрастает осевая сила. Для того, чтобы противостоять огромной нагрузке на оси, обычно устанавливают прочные упорные шарикоподшипники.

Оптимальной формой специалисты признают шевронную форму зуба, при которой достигается лучшее соотношение степени пульсации и нагрузки на оси шестерен. Но такие зубчатые колеса очень сложны в изготовлении.

Насосы с внутренним зацеплением

В насосах этого типа ведомое колесо обычно всегда имеет меньший размер, чем ведущее, внутри которого оно располагается. Ведомое колесо также опирается об специальный стальной полумесяц. Этот агрегат имеет способность к самовсасыванию, из-за того, что объём вытеснения превышает поглощаемый объём. У насосных агрегатов с таким типом зацепления уровень пульсации потока очень слабый, а, следовательно, и более низкий уровень шума. Эти насосы можно использовать в помещениях, где работают люди, их часто устанавливают на различную технику.

Рис. 3 - Устройство насоса с внутренним зацеплением шестерен

Жидкости, которые могут перекачивать каждый вид насосов

Представим в виде таблицы жидкости, которые могут перекачивать оба типа насосов.

Многие шестеренные насосы в нашем каталоге по умолчанию оснащены встроенным предохранительным байпасным клапаном. Этот клапан открывается при избыточном давлении на напорной линии и возвращает жидкость из напорной камеры обратно во всасывающую камеру насоса. Тем самым давление в напорной линии снижается. Но байпасный клапан рассчитан лишь на кратковременную защиту насоса и напорного трубопровода от избыточного давления. Он не рассчитан на длительную работу.

Рис. 4 – Схема работы байпасного клапана. Слева – давление в напорной линии в пределах нормы, клапан закрыт. Справа – давление в напорной линии выше нормы, перекачиваемая жидкость сильнее давит на клапан, в результате чего он открывается

В нашем каталоге представлены следующие серии шестеренных насосов со встроенным байпасным клапаном: ZY Technology KCB, ZY Technology YCB, ZY Technology NYP.

Также у нас есть серия безпайпасных шестеренных насосов 2CY. Их насосная часть отличается более толстым корпусом и способна выдержать давление до 25 бар. Если давление в напорной линии превысит это пороговое значение, то насос без байпасного клапана выйдет из строя.

Шестеренные насосы получили широкое распространение в различных сферах. Благодаря их конструктивным особенностям они применяются:

• Для перекачивания различных вязких сред. В суспензиях при этом не должно быть твердых включений, а также превосходящих по вязкости основную среду сгустков.
• Эти насосы могут играть роль дозирующих при наличии определенных опций. Они могут перекачивать разнообразные вязкие химикаты, клеи, смолы, расплавы полимеров, вязкие смазки, чистый не абразивный асфальт, различные смолы и битумы. Именно поэтому их часто используют в дорожном хозяйстве, например, на гудронаторах. Битумы требуют предварительного разогрева или разжижения при помощи растворителей.
• Используются для перекачки продуктов переработки сосны (живицы, канифоли и скипидара), щелочей и кислот, синтетических суспензий, толуола, различных красок, силикатного клея и меловой пасты.
• Шестеренные насосы в специальном исполнении (из нержавеющей стали) могут использоваться в косметической промышленности для перекачивания мыла, кремов, шампуней, зубных паст, гелей, моющих и чистящих средств.
• Они перекачивают все пищевые масла. Могут использоваться для перекачки густого раствора желатина и агар-агара в производстве конфет. Также они могут передавать сиропы, патоку, разжиженный мёд, крахмальную взвесь, помадку, густые молочные продукты (включая сливочное масло) и т.д. Но для пищевой промышленности насосы должны быть изготовлены из нержавеющей стали.
• Обязательно использование этих насосов при добыче нефти и производстве нефтепродуктов. Они незаменимы для перекачки мазутов и гудрона, а также расплавленной пековой массы. При помощи этих насосов обычно разливают цистерны.
• Шестеренные насосы незаменимы в лакокрасочном производстве, потому что они могут перекачивать краски, грунты, олифы, несмотря на обилие пигментов и разнообразных присадок. Также могут использоваться для перекачивания густых эмалей и сгущенных концентрированных лаков.
• Одни из немногих насосов, которые подходят для бумажной и сахарной промышленности. Здесь им приходится перекачивать бумажную шугу и ферментированное пюре из сахарной свеклы для дальнейшей переработки.

1. Общие преимущества (относятся и к внутреннему, и к внешнему зацеплению)

• Надежность в работе, а также более длительная наработка на отказ в сравнении с импеллерными, перистальтическими или мембранными насосами (при условии отсутствия абразива и частиц в жидкости).
  
• Возможность дозирования вязких жидкостей.
  
• Пульсация хотя и присутствует, но оборудование для выравнивания потока обычно не требуется. В то же время эффект этого явления намного ниже, чем у перистальтических или мембранных насосов.
  
• Одной из особенностей шестеренных насосов является их предсказуемая производительность, которая напрямую зависит только от скорости вращения шестерен, и совершенно не зависит от входного давления.
  
• При отсутствии абразивных материалов они способны обеспечивать реверс жидкости из трубопровода с такими же параметрами потока, с которыми происходила закачка.
• Обычно эти насосы имеют модульную конструкцию, поэтому возможен их быстрейший ремонт, а иногда и модернизация.

2. Общие недостатки (относятся и к внутреннему, и к внешнему зацеплению)

• Главная проблема шестеренных насосов заключается в так называемом явлении запертых объёмов. Жидкости практически несжимаемы, а передающие шестерни изготовлены из негибких материалов. Запертые объёмы образуются между зубом и пазом под него в определенный момент движения. Это создаёт большой момент сопротивления. На зубьях шестерен делают специальные канавки, куда будет уходить этот запертый объём, благодаря чему нагрузка существенно снижается.
  
• Наличие в жидкости абразива и твердых частиц негативно сказывается на работе насоса: шестерни быстрее выходят из строя.
  
• В случае выхода шестерен из строя их замена достаточно дорогая, потому что к ним предъявляются особые требования при изготовлении. Также требования очень высоки и к корпусу.
• Шестеренные насосы не очень удобны в сервисном обслуживании. Для того, чтобы добраться до рабочих органов насоса, достаточно снять всего одну крышку. Но снимается она довольно трудно и времени на это уходит много.

Рис. 5 - Коррозия колеса насоса с внутренним зацеплением (слева - следствие перекачивания жидкости, для которой насос не предназначен) и разлом колеса (следствие попадания крупных частиц между ротором и статором)

• В силу своих конструктивных особенностей эти насосы не могут нагнетать очень высокого давления. До определенных значений для каждой конструкции есть предельно возможные показатели, а дальнейшую выносливость можно развивать только посредством внедрения новых материалов. Давление ограничено запасом прочности зубьев.
  
• У этих насосов проявляется неравномерность подачи, а также пульсация потока, в отличие от винтовых насосов, которые создают более равномерный поток.
  
• Насос сильно чувствителен к увеличению рабочих зазоров, вследствие чего КПД может быть снижен. Это явление может быть следствием износа, а может провоцироваться тепловым расширением при подаче разогретых жидкостей. Увеличение зазора всего на 1/10 мм вызывает потерю КПД в 10%.
  
• Достижение большей производительности и большего напора может достигаться только за счёт сильного увеличения массы конструкции, когда на одну ведущую шестерню приходится целая система ведомых шестерен.
• Шестеренные насосы имеют повышенный уровень шума (по сравнению с перистальтическими или мембранными насосами).