Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Кулачковый (роторный) насос — объёмный насос роторного типа, в котором среду переносят два синхронно вращающихся ротора с кулачковыми лопастями, не касаясь друг друга и стенок корпуса. Чтобы понять, как работает кулачковый (роторный) насос, важно увидеть главное отличие от шестерённого: его роторы только образуют (замыкают) рабочие камеры, но не передают крутящий момент друг другу — поэтому их вращение согласуют внешние синхронизирующие шестерни, а сами лопасти работают бесконтактно. Такая схема обеспечивает бережную, малосдвиговую перекачку вязких, чувствительных и пищевых сред. Ниже разобраны устройство, принцип действия, синхронизация, подача, материалы и применение.
Кулачковый насос относится к объёмным насосам роторного типа — машинам, у которых среда перемещается за счёт вращательного движения рабочих органов. По действующей терминологии стандартизованное наименование — коловратный насос: зубчатый насос с рабочими органами в виде роторов, обеспечивающих только геометрическое замыкание рабочей камеры. В отрасли встречаются равнозначные названия: кулачковый, роторно-кулачковый, лопастной (от англ. lobe).
Ключевая формулировка стандарта — «обеспечивающих только геометрическое замыкание» — задаёт всю логику конструкции. В отличие от шестерённого насоса, где зубья одновременно замыкают камеру и передают крутящий момент (то есть касаются друг друга), у кулачкового насоса роторы только перекрывают зазоры. Передачу момента и согласование их положения берут на себя отдельные синхронизирующие шестерни, а лопасти вращаются без взаимного контакта.
Роторы кулачкового насоса замыкают рабочую камеру, но не передают момент друг другу — отсюда внешняя синхронизация и бесконтактная работа лопастей.
Компоновка кулачкового насоса логично следует из принципа бесконтактного вытеснения.
Роторы посажены на два параллельных вала. Синхронизирующие шестерни вынесены в отдельный редуктор и не контактируют со средой — это разделяет «грязную» проточную часть и «чистую» механику. Между лопастями и корпусом, а также между самими роторами выдерживают минимальные технологические зазоры: они малы настолько, чтобы ограничить обратные перетечки, но исключают касание деталей. Число лопастей у роторов обычно составляет от двух до четырёх; чем их больше, тем равномернее подача и меньше пульсации.
Кулачковый насос работает без всасывающих и нагнетательных клапанов: направление потока задаёт сама геометрия вращающихся роторов.
За каждый оборот роторы переносят несколько отдельных порций среды, поэтому подача получается достаточно равномерной, а пульсации тем меньше, чем больше лопастей. Поскольку лопасти переносят среду, а не «продавливают» её через сужающийся зазор, насос работает мягко, с низким сдвигом — это важно для эмульсий, суспензий и продуктов с включениями.
Направление потока задают вращающиеся роторы, а не клапаны: насос самовсасывающий и допускает реверс потока сменой направления вращения в пределах, предусмотренных конструкцией.
Бесконтактность лопастей — прямое следствие того, что роторы только замыкают камеру. Если бы они, как шестерни, передавали момент друг другу зацеплением, контакт и износ были бы неизбежны. Здесь же момент с ведущего вала на ведомый передают отдельные синхронизирующие шестерни, которые удерживают роторы в строго согласованном положении и не дают им соприкоснуться.
Бесконтактность даёт практические выгоды: рабочие органы не истирают друг друга, насос бережно обращается с продуктом и пропускает мягкие включения, не разрушая их. Платой становится зависимость от точности зазоров и необходимость качественной смазки синхронизирующих шестерён и подшипников в редукторе.
Синхронизирующие шестерни и подшипники работают в масляной ванне отдельного редуктора и не контактируют с перекачиваемой средой. Их состояние и уровень смазки входят в регламент обслуживания.
Как у любого объёмного насоса, подача кулачкового насоса определяется рабочим объёмом и частотой вращения, а не напором сети.
Qт = Vр · n
Практический вывод: подачу регулируют частотой вращения (например, частотным преобразователем), а не дросселированием напорной линии. Поскольку насос объёмный, перекрытие нагнетания вызывает недопустимый рост давления, поэтому в обвязку вводят предохранительный или перепускной клапан.
Сильная сторона кулачкового насоса — работа с вязкими, чувствительными к сдвигу и загрязнёнными средами, которые трудно даются другим типам насосов.
Проточную часть санитарных и химических насосов выполняют из коррозионно-стойкой стали аустенитного класса (например, AISI 316L) с полированными поверхностями — это упрощает мойку и исключает застойные зоны. Уплотнения вала и эластомерные детали подбирают по совместимости со средой и температуре (нитрильный каучук, EPDM, фторкаучук, PTFE). Конкретный набор материалов и класс обработки поверхностей определяются назначением и требованиями к гигиене.
Кулачковый насос рассчитан на бережный перенос мягких включений, но абразивные среды для него не подходят: твёрдые частицы изнашивают рабочие зазоры, нарушают бесконтактность и снижают объёмный КПД.
Сочетание бережности, самовсасывания и стойкости к вязким и загрязнённым средам определяет круг задач кулачковых насосов.
Пищевая промышленность и напитки — молочные продукты, сливки, йогурты, соусы, начинки, сиропы; фармацевтика и косметика — кремы, гели, мази; химия и нефтехимия — вязкие и многокомпонентные среды; целлюлозно-бумажная и лакокрасочная отрасли — пасты и суспензии. Кулачковые насосы применяют там, где важно сохранить структуру продукта и обеспечить гигиеничную, легко промываемую конструкцию, а также для дозирования за счёт пропорциональности подачи частоте вращения.
Подбор ведут от свойств среды и режима, а не только от номинальной мощности привода: учитывают вязкость, температуру, наличие и размер включений, требуемые подачу и давление, требования к гигиене.
Типичные ошибки: перекрытая или зауженная напорная линия без предохранительного клапана, длительная работа всухую (вредна для уплотнений и опасна задиром из-за теплового расширения роторов при выборке зазоров), занижённый диаметр всасывающего трубопровода для вязкой среды, неверный подбор материала уплотнений. Контроль зазоров, уплотнений и смазки редуктора входит в регламентное обслуживание.
Два ротора с лопастями вращаются навстречу друг другу. На входе лопасти расходятся и создают разрежение — среда втягивается; затем она захватывается в полостях между лопастями и корпусом и переносится к выходу, где роторы смыкают камеру и вытесняют среду в напор. Клапанов нет — поток задаёт геометрия роторов.
У шестерённого насоса зубья одновременно замыкают камеру и передают крутящий момент, то есть касаются друг друга. У кулачкового роторы только замыкают камеру и не передают момент друг другу, поэтому их синхронизируют отдельные шестерни, а сами лопасти работают бесконтактно — мягче к продукту и допускают включения.
Поскольку роторы не передают момент друг другу, нужен внешний механизм, который вращает их согласованно и удерживает зазор между ними. Эту роль выполняют синхронизирующие шестерни в отдельном редукторе с масляной ванной; они не контактируют со средой.
Лопасти переносят среду в полостях, а не продавливают её через сужающийся зазор, и не контактируют друг с другом. Низкий сдвиг сохраняет структуру эмульсий, суспензий и продуктов с включениями.
Вязкие (сиропы, пасты, кремы), чувствительные к сдвигу (молочные продукты, эмульсии, гели), а также среды с мягкими включениями. Подходит и для дозирования, так как подача пропорциональна частоте вращения.
Да, но благоприятно: чем выше вязкость, тем меньше внутренние перетечки через зазоры и выше объёмный КПД. На маловязких средах при том же давлении подача заметно ниже расчётной.
Нет. У объёмного насоса перекрытие нагнетания вызывает резкий рост давления. В обвязку вводят предохранительный или перепускной клапан, а подачу регулируют частотой вращения, а не дросселированием.
Кратковременное самовсасывание возможно, но длительная работа без жидкости нежелательна: уплотнения вала и зоны зазоров нуждаются в смазке и охлаждении средой, а при перегреве роторы расширяются и могут задеть корпус. Пределы указываются в руководстве по эксплуатации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.