Радиальный насос: как работают радиально-поршневые насосы и когда их использовать

Что такое радиальный насос?

Радиальный насос, точнее радиально-поршневой насос, представляет собой гидравлический насос, построенный на основе набора поршней, расположенных как спицы вокруг центрального блока цилиндров, причем все они направлены наружу от вала, а не идут параллельно ему. Эта радиальная компоновка является определяющим отличием от аксиально-поршневого насоса, в котором поршни расположены параллельно приводному валу и проходят через наклонную шайбу или изогнутый корпус.

Поскольку поршни радиального насоса работают против вращающегося эксцентрика или фиксированного кулачкового кольца, а не наклонной пластины, конструкция обеспечивает очень короткие и очень сильные ходы. Именно эта геометрия позволяет радиальным насосам достигать уровня давления, который не могут выдержать большинство других типов насосов.

Как работает радиально-поршневой насос

В центре насоса находится либо эксцентриковый вал, либо неподвижное кулачковое кольцо, в зависимости от конструкции. Когда вал вращается, он заставляет каждый поршень двигаться наружу в одной части цикла и втягиваться в другую, поэтому каждый поршень совершает полный ход всасывания и нагнетания один раз за оборот.

Распределительный клапан или устройство обратного клапана рассчитывают время подключения каждого поршня к всасывающей и нагнетательной линиям, пропуская жидкость, когда поршень втягивается, и герметизируя ее под давлением, когда поршень возвращается внутрь. Тот же возвратно-поршневой механизм работает в обратном направлении внутри гидравлического двигателя, где жидкость под давлением толкает поршни вместо вращения вала, приводящего их в движение, что и является принципом работы, лежащим в основе Принцип работы радиально-поршневого гидромотора и более широкий линейка поршневых двигателей построена по тому же принципу возвратно-поступательного движения поршня .

Основные компоненты

Четыре части определяют радиально-поршневой насос: блок цилиндров, поршни, эксцентрик или кулачковое кольцо, которое приводит их в движение, и клапанное устройство, которое контролирует направление потока. В блоке цилиндров имеются радиальные отверстия, и он остается неподвижным, пока эксцентриковый вал вращается внутри него, а в конструкциях с кулачковыми кольцами сам блок вращается вокруг неподвижного кольца.

Качество уплотнения на стыке поршень-цилиндр определяет как эффективность, так и допустимое давление, поэтому эти поверхности шлифуются с очень жесткими допусками и обычно изготавливаются из закаленной стали. Обратный клапан или узел распределительного клапана одинаково важен, поскольку любая обратная утечка через клапаны напрямую снижает давление, которое насос может удерживать под нагрузкой.

• Блок цилиндров: содержит радиально расположенные поршневые отверстия.
• Поршни: короткоходные, высокопрочные элементы, приводимые в движение эксцентриком или кулачковым кольцом.
• Эксцентриковый вал или кулачковое кольцо: преобразует вращение в возвратно-поступательное движение поршня.
• Распределитель или обратные клапаны: время всасывания и нагнетания для каждого поршня.

Почему радиальные насосы выдерживают экстремальное давление

Радиально-поршневые насосы обычно используются в том случае, если требуемое давление в системе превышает то, которое может с комфортом обеспечить аксиально-поршневой насос. Поскольку каждый поршень совершает короткий прямой ход против эксцентрика, а не движется по наклонной пластине, путь механической нагрузки короче и жестче, что позволяет насосу выдерживать выходное давление примерно в диапазоне от 400 до 1000 бар.

Компромиссом является расход: радиальные насосы обычно перемещают меньше жидкости за один оборот, чем осевые насосы аналогичного размера, поэтому они подходят для применений, где сила и точность важнее, чем объем. Такое сочетание очень высокого давления при сравнительно низком расходе, а также бесшумной работы с низким уровнем вибрации делает радиальную конструкцию специализированным, а не универсальным выбором.

Радиальные насосы против аксиально-поршневых насосов

Аксиально-поршневые насосы, в том числе конструкции с наклонной пластиной и с наклонной осью, охватывают более широкий диапазон требований к гидравлическому давлению и расходу и обычно являются более экономичным выбором, когда требуемое давление системы находится в пределах их диапазона. модельный ряд аксиально-поршневых насосов иллюстрирует эту золотую середину, охватывая серию смещения, подходящую для строительной техники, промышленных прессов и мобильного оборудования.

Радиальные насосы вступают в силу там, где осевые конструкции достигают своего потолка давления или где приложение ценит очень низкую пульсацию потока и бесшумную работу, а не чистую производительность. Испытательные стенды, зажимные системы высокого давления и станки, которым требуется точное и стабильное давление, а не большой объем, являются наиболее очевидными случаями выбора радиального вместо осевого.

Типичные применения

В станках используются радиально-поршневые насосы для подачи смазочно-охлаждающей жидкости и питания вспомогательных гидравлических контуров, где стабильность давления важнее скорости потока. Испытательные стенды высокого давления и гидравлические силовые агрегаты, предназначенные для защиты прессов от перегрузок, также опираются на эту конструкцию, поскольку она может выдерживать постоянное давление, значительно превышающее то, которое большинство компонентов системы когда-либо будут испытывать при нормальной работе.

Зажимные и крепежные системы в производстве обладают теми же характеристиками, что и оборудование для очистки и обработки под высоким давлением. В каждом случае размер насоса подбирается в первую очередь с учетом давления, требуемого задачей, при этом расход рассматривается как вторичное ограничение, часто в более широком диапазоне. комплексные решения для гидравлических систем пакет, а не как отдельное устройство.

Рекомендации по установке и техническому обслуживанию

Ориентация установки и выравнивание вала имеют большее значение для радиальных насосов, чем для многих других типов насосов, поскольку несоосность концентрирует нагрузку на точках контакта поршня с эксцентриком. Фланцевый монтаж является наиболее распространенным подходом и обеспечивает жесткое, повторяемое соединение с приводным оборудованием. способы установки радиально-поршневых гидромоторов используется где-либо еще в том же семействе продуктов.

Что касается технического обслуживания, чистота жидкости не подлежит обсуждению, учитывая, насколько малы зазоры между поршнем и отверстием, а обратные или распределительные клапаны следует проверять по графику, поскольку их износ проявляется в первую очередь в постепенном падении давления, а не в явном отказе. Если вы поймете это раньше, насос будет работать с номинальной производительностью, а не с низкой производительностью.

Часто задаваемые вопросы

В чем основное отличие радиального насоса от аксиально-поршневого?

Радиальный насос размещает свои поршни вокруг вала, приводимые в движение эксцентриком или кулачковым кольцом, а аксиально-поршневой насос удерживает поршни параллельно валу и перемещает их через наклонную шайбу или наклонный блок цилиндров. Радиальные насосы обычно достигают более высокого давления; осевые насосы обычно обеспечивают более высокий расход.

Какое давление выдерживает радиально-поршневой насос?

Радиально-поршневые насосы обычно работают в диапазоне от 400 до 1000 бар, что значительно превышает давление, на которое рассчитано большинство аксиально-поршневых насосов. Точный потолок зависит от конкретной конструкции, материалов и используемого расположения клапанов.

Может ли одна и та же конструкция радиального поршня работать и как насос, и как двигатель?

Да. Механизм реверсивен: вращение вала, приводящего в движение поршни, превращает его в насос, а жидкость под давлением, приводящая в движение поршни, вращающие вал, превращает его в двигатель. Радиально-поршневые гидромоторы используют по существу ту же внутреннюю геометрию, что и радиально-поршневые насосы.