Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 6.2.2010
Последнее обновление: Исправлена: 15.02.2010

 Коэффициент Использования Поперечного Сечения

КИПС

 

Аннотация:   Проведён анализ различных кинематических схем гидромашин применительно к параметру КИПС.

 

        Какое бы ни было технико-конструкторское решение гидронасоса (гидромотора), в любом случае объём его рабочей полости, скорее всего, будет определяться произведением площади её поперечного сечения на её же длину. Представляется очевидным, что одинаковой производительности можно достичь, как при малом диаметре полости, но при большой её длине, так и при большом диаметре полости с её малой длиной.

        В дальнейшем тексте данной статьи вместо термина «насос (мотор)» к описываемым гидромашинам будет применяться обобщённый термин «насос».

        Для удобства рассуждений при сравнении параметров насосов вводится термин «Коэффициент использования поперечного сечения (КИПС)», обозначающий, по сути, отношение объёма рабочей среды, перекачиваемой насосом за один полный оборот его ротора, к полному объёму рабочей полости корпуса насоса.

        Для оценки названного параметра длина рабочей полости насоса принимается равной условной безразмерной единице. Тогда производительность насоса будет прямо пропорциональна  поперечному сечению, покрываемому рабочими органами за один полный оборот ротора насоса. Это сечение совсем необязательно окажется равным сечению полости корпуса, оставшемуся за минусом сечения самого ротора и сечений рабочих органов, непосредственно перемещающих рабочую среду. Обычно КИПС имеет значение, меньшее единицы. Но можно предложить и такое схемотехническое решение, в котором сечение, покрываемое рабочими органами за один оборот ротора, в несколько раз превысит сечение, имеющееся в распоряжении!

 

      На рисунке 1 показана упрощенная кинематическая схема традиционного однокамерного эксцентрикового насоса с внешней заслонкой.

 

 

Рис. 1

 

      Роль поршня в таком насосе исполняет сам эксцентрично вращающийся ротор. Отсюда, как следствие, - неприятные вибронагрузки из-за центробежной силы, генерируемой таким поршнем. Кроме этого, каждый раз, как только эксцентрик проходит свою максимальную позицию, рабочая среда повышенного давления немедленно возвращается назад, в рабочую камеру насоса и выталкивается ещё и ещё раз.

      Впрочем, данная статья посвящена другой теме.

      Конструктивно диаметр ротора составляет, в среднем, 70% от внутреннего диаметра полости. Дальнейшее уменьшение диаметра ротора приводит к повышенной вероятности заклинивания заслонки.

      Сечение, занимаемое заслонкой, можно принять за 2% от внутреннего сечения полости корпуса.

      Несложные вычисления покажут, что КИПС0.47.

 

      На рисунке 2 показана схема насоса, в котором рабочая среда всасывается, сжимается и выталкивается при помощи раздвижных внутренних пластин. Чаще всего подобные насосы используются в качестве вакуумных. Но могут работать и как гидромашины.

 

 

Рис. 2

 

      Ротор расположен эксцентрично по отношению к оси рабочей полости корпуса насоса, но при вращении не генерирует центробежную силу. а центробежная сила, генерируемая вращающимися пластинами, слишком мала, чтобы заслуживать серьёзного внимания.

      Для этой схемы можно принять КИПС0.46.

 

      Несколько позже будет рассматриваться ещё один эксплуатационный параметр гидромашины. А именно -  «Удельно-Массная Производительность (УМП)», равный безразмерному отношению производительности насоса за один полный оборот его ротора [л] к объёму [л] всего насоса (без внешнего привода). Так вот по этому параметру у второго насоса – явные преимущества.

 

      Далее, на рисунке 3, представлена схема трёхлопастного гидронасоса с вращающимися затворами (ГНП-6-3).

 

 

Рис.3

 

      От этого насоса уже трудновато ожидать приличного КИПС.

      При желании можно, конечно, отнести такой насос к трёхкамерному. Но из трёх камер работает только одна (отмеченная стрелкой вращения). Остальные камеры выполняют транзитную роль, весьма неэффективно используя объём полости корпуса.

      По этой причине  КИПС0.14.

      О низком параметре УМП – специальный разговор.

      Положительное свойство подобного насоса – возможность очень высоких оборотов ротора. А при многоступенчатости – ещё и возможность достижения большого давления для рабочей среды.

 

      На рисунке 4 представлен вариант насоса с качающимися пластинами (ГНП-7).

 

 

Рис. 4

 

      Для такого насоса КИПС0.59.

      Уже неплохо!

 

      На рисунке 5 показана схема насоса ГНП-13-1.

 

 

Рис. 5

 

      Для него КИПС0.65.

      Дополнительным преимуществом для насоса ГНП-13 является существенное расширение сечения пропускной системы.

 

      Интересна схема насоса ГНП-8, представленная на рисунке 6.

 

 

Рис. 6

 

      Для этого насоса КИПС0.79.

      А это – уже интересно!!!

 

      Наверное, из «простых» схемотехнических решений наивысшего показателя параметра КИПС можно ожидать от насоса ГНП-6 (см. рисунок 7).

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      К «простым» схемотехническим решениям я отношу такие, которые за один оборот ротора обеспечивают производительность, не превышающую КИПС = 1.

 

      В этом насосе практически весь объём внутренней полости насоса оказывается полезно используемым, поскольку на «вспомогательные службы (ротор-вал и волнообразная перегородка)» затрачиваются менее 5% объёма полости.

     

 

Рис. 7

 

      Поэтому для этого насоса - КИПС0.95!

      В дальнейшем, и по параметру УМП ожидается отличный результат, так как каждая промежуточная перегородка между полостями выполняет обязанности крышки сразу для двух смежных насосов.

 


Просмотров: 3448

Комментарии к статье:


Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]