Роторно-поршневые (или кулачковые) насосы относятся к типу роторных насосов, где последовательное вытеснение транспортируемой среды (жидкости) из рабочей камеры обеспечивает поступательно вращающийся дугообразный ротор.

Принцип действия роторно-вращательных насосов

Как и любой роторный насос, ротационно-поршневые насосы имеют объемный принцип работы, при котором требуемое давление в системах перекачки сред обеспечивается за счет постоянного изменения объема рабочей камеры. От поршневых и плунжерных кулачковые насосы отличает отсутствие перепускных клапанов в конструкции, а также использование вращательно-поступательного ротора в качестве рабочего органа.

Принцип работы роторных насосов предполагает несколько циклов:

• Жидкость заполняет рабочую камеру;
• Подвижный ротор (или роторы), двигаясь вращательно или вращательно-поступательно, вытесняет жидкость в нагнетательный патрубок. В зоне всасывания создается вакуум, обеспечивающий приток новой порции жидкости в камеру насоса. Жидкость захватывается ротором и перемещается по каналу, создавая давление на выходе.
• Ротор возвращается в исходную позицию, открывая доступ в камеру новой порции жидкости.

Классификация

Роторно-поршневые (ротационно-вращательные) насосы вместе с лопастными, винтовыми и шестеренчатыми аналогами входят в класс роторных насосов. Собственно роторно-поступательные насосы подразделяются на аксиально-поршневые и радиально-поршневые. Ротор последних не просто вращается, но также и поступательно движется по рабочей камере, изменяя ее объем. Этот принцип позволяет использовать устройство и как насос, и как гидромотор.

Аксиальные кулачковые насосы, в свою очередь, делятся на насосы с наклонным диском и насосы с наклонным блоком. У первых ведущий вал и ротор имеют одну ось. У вторых оси вращения этих элементов пересекаются под определенным углом (от 45 до 90 градусов).

Аксиально-поршневые насосы гораздо более популярны. Однако они имеют свои недостатки: необходимо производить тонкую фильтрацию рабочей среды. Кроме того, эти насосы довольно сложны в изготовлении, а некоторые их элементы относительно недолговечны.

Главное же отличие радиально-поршневых насосов состоит в том, что выпускаются они со значительными рабочими объемами.

Технические характеристики

Специфику роторных насосов этого типа покажем на примере продукции известной марки Waukesha. Эти насосы способны работать с высокотемпературными средами (до 150°С), высоковязкими жидкостями (до 1 млн сПз) и при высоких рабочих давлениях (до 34 бар). Высокая производительность и способность самовсасывания делают их поистине универсальным предложением на рынке роторных насосов.

Компания также разработала особый роторный сплав Waukesha 88, который препятствует истиранию и заеданию ротора. Это значительно увеличивает точность дозирования (например, в химических насосах), а также повышает КПД и способность к самовсасыванию. Более того, кулачковый насос, ротор которого изготовлен из этого сплава, способен работать на сухом ходу практически неограниченно без износа, что происходит за счет отсутствия контакта ротора с корпусом.

Преимущества и недостатки конструкции

• Роторно-поршневые насосы более «быстроходны» и работают с высокой частотой вращения
• Вращательно-поступательное движение ротора в рабочей камере обеспечивает равномерную перекачку жидких сред и стабильность давления в системе
• Отсутствие перепускных клапанов делает конструкцию более надежной, увеличивает КПД насоса и снижает потери мощности
• Кулачковые насосы, использующие роторный сплав Waukesha 88, способны неограниченно долго работать без жидкости. Кроме того, этот сплав повышает точность дозирования в насосах с этой функцией
• Насосы этого же производителя обладают самовсасыванием и способны работать с высокотемпературными и высоковязкими средами

Из недостатков этого вида насосов специалисты отмечают сложность и относительно невысокую надежность конструкции, высокую стоимость обслуживания и ремонта, а также повышенные требования к химическим и абразивным свойствам перекачиваемых в системе сред.

Несмотря на некоторые неудобства, которые могут доставлять насосы этого типа, в своих нишах они отлично справляются со множеством разнообразнейших задач. Так, модели Universal I и Universal II способны работать при высоких давлениях (модели маркировки 320-UII, 064-UII, 224-UII, 324-UII – до 20.7 бар, 184-UII – до 31 бар, а 214-UII до 34.5 бар), с разной производительностью в зависимости от потребностей производства (от скромных 1.3 куб.м/ч версии 014-UII до 150 куб.м/ч модели 370-UII), а также перекачивать «неперекачиваемые» продукты: пудинги, сыр, тесто и фарши.

Сферы применения

Роторный насос поршневого типа — один из самых используемых видов насосов для гидродвигателей (в том числе гидроприводов высоких давлений). Здесь наиболее востребованы аксиальные насосы бескарданного типа со сферическим распределением. Они способны работать в самых тяжелых режимах (высокие перегрузки, частое включение) и переносить пульсирующие нагрузки.

Следующая таблица обобщает примеры использования ротационно-поршневых насосов:

Итак, роторный насос поршневого типа может быть оптимальным решением для перекачки вязких (шоколад), высокотемпературных сред (карамель), сред с нежными включениями (йогурт), а также с волокнами, и, кроме того, для перекачки нетекучих веществ (фарш)

Выбирая насос, лучше довериться известному и опытному производителю, имеющему длительный опыт разработки, производства и обслуживания роторно-поршневых насосов. Компания Waukesha предлагает широкий модельный ряд роторно-поршневых насосов, в том числе – насосов для особо вязких жидкостей и сред с большим количеством твердых частиц. Обратитесь к нам, и мы поможем вам подобрать наиболее подходящее для вас насосное оборудование.