Топливоподкачивающие насосы: Поршневые, коловратные, шестеренные

Топливоподкачивающие насосы служат:

• для преодоления местных гидравлических сопротивлений на пути движения топлива от расходного бака до приемной полости насоса высокого давления: фильтров очистки топлива, топливопроводов, кранов, поворотов и других устройств;
• для преодоления разности уровней топлива в расходном баке и приемной полости насоса высокого давления при расположении бака ниже уровня насоса;
• для надежного засасывания топлива из расходного бака, который часто устанавливают ниже места компоновки насоса высокого давления;
• для создания в подводящем топливопроводе избыточного давления, улучшающего наполнение секций насоса высокого давления и препятствующего выделению из топлива пузырьков воздуха и легко испаряющихся фракций, способствующих образованию паровоздушных подушек, выключающих отдельные насосные элементы;
• для создания циркуляции топлива в подводящей системе, способствующей уносу паровоздушных выделений в топливный бак и улучшающей охлаждение элементов топливной системы, особенно форсунок.

Минимальное давление в подводящем топливопроводе, при котором еще обеспечивается работа системы, составляет 0,03-0,05 МПа. При таком давлении возможен подвод топлива в полость топливного насоса высокого давления самотеком. При отсутствии нагнетательных клапанов в насосах высокого давления на линии подвода следует поддерживать повышенное давление, равное 0,2—0,6 МПа. В настоящее время подкачивающими насосами служат поршневые, коловратные и шестеренные насосы.

Рис. Схема поршневого подкачивающего насоса:
1 — ролик, 2, 5, 9 — пружины; 3 — выточка; 4 — впускной клапан; 6 — каналы; 7 — ручной насос; 8 — пробка, 10 — поршень; 11 — нагнетательный клапан, 12 — канал, 13 — толкатель

Поршневые насосы

В поршневом топливоподкачивающем насосе при набегании кулачка вала насоса на ролик 1 толкателя 13 поршень 10 передвигается вниз, преодолевая натяжение пружины 9, упирающейся в пробку 8. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан 11 в линию системы низкого давления. Когда ролик 1 сбегает с профиля кулачка, пружины 2 и 9 перемещают поршень и толкатель вверх, осуществляя засасывание топлива через впускной клапан 4, нагруженный пружиной 5. Прокачка системы перед пуском осуществляется при помощи ручного насоса 7 через каналы 6 обычным путем. Выточка 3 в направляющей толкателя сообщается специальным каналом с впускной полостью системы. Через этот канал отводится в линию всасывания просачивающееся топливо, благодаря чему предотвращается попадание его в картер насоса высокого давления и разжижение находящегося там масла. Регулирование подачи топлива и поддержание постоянного давления в системе на разных режимах работы дизеля осуществляются изменением хода поршня 10. Повышение давления за нагнетательным клапаном передается по каналу 12 в надпоршневую полость и заставляет поршень 10 передвигаться вниз. При этом его всасывающий ход уменьшается, а подача топлива падает. Наоборот, уменьшение давления в полости нагнетания ведет к подъему поршня 10 и к увеличению его хода.

Топливоподающие поршневые насосы просты по конструкции и в обслуживании. Они могут создавать значительное разрежение на линии всасывания и, следовательно, засасывать топливо из расходных баков, расположенных ниже.

К недостаткам этих насосов следует отнести наличие значительных пульсаций подачи, которые могут в некоторых случаях вызывать в системе низкого давления развитие нежелательных колебательных движений, заметное влияние увеличивающегося в процессе эксплуатации зазора между плунжером и направляющей на подачу.

Основные размеры топливоподкачивающего насоса определяют по расходу топлива, зависящему от подачи насоса высокого давления.

Коловратные насосы

Коловратные насосы работают по другому принципу. Ротор 3, в котором расположены лопасти 1, смещен относительно оси корпуса 2 на величину е, равную 0,6—1 мм. При вращении ротора лопасти прижимаются к корпусу давлением пружины 10 с направляющими стержнем 9 и действием центробежной силы. Вследствие эксцентриситета между ротором и корпусом образуется зазор переменной величины, по которому лопасти перегоняют топливо из приемной полости 5 в левую 8 (при вращении ротора против часовой стрелки). В процессе работы давление за лопастями понижается, что вызывает поступление топлива из расходного бака в приемную полость 5, а впереди их повышается и создается необходимый напор для преодоления гидравлических сопротивлений линии нагнетания. Если давление в нагнетательной линии больше, чем давление затяжки пружины перепускного клапана 7, то он открывается и топливо из нагнетательной линии поступает в приемную волость 5. Чем больше лопастей, тем чаще подача и меньше изменяется давление в течение одного цикла. Однако при увеличенном числе лопастей потери на трение возрастают. В коловратных топливных насосах число лопастей составляет два-четыре. Лопасти обычно выполняют из чугуна. Ведутся работы по замене чугуна упругой нефтестойкой резиной, значительно меньше изнашивающей внутреннюю поверхность корпуса. Для сбора и отвода просачивающегося по зазорам лопастей топлива радиальные каналы ротора сообщаются с осевым каналом 4, соединенным с линией всасывания.

Рис. Схема коловратного насоса:
1 — лопасть, 2 — корпус, 3 — ротор; 4 — осевой канал; 5 — приемная полость, 6 — перепускной канал; 7 — перепускной клапан, 8 — полость нагнетания; 9 — стержень, 10 — пружина

Характеристика подачи коловратного насоса и давление на выходе значительно зависят от торцовых и радиальных зазоров ротора, а также зазоров у лопастей. Коловратные насосы отличается малыми размерами, компактностью и достаточной надежностью в работе. К недостаткам этих насосов относят наличие значительного трения между лопастями, направляющей ротора и корпусом.

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы широко применяют в системах подкачки дизелей различного назначения. Принцип действия и устройства их просты. Насос состоит из ведомой и ведущей шестерен, размещенных в корпусе. При вращении ведущей шестерни, связанной с приводом насоса, находящееся между зубьями топливо переносится из приемной полости в полость нагнетания.

В результате такого переноса в приемной полости создается пониженное давление, а в линии подач — повышенное.

Чтобы уменьшить габаритные размеры шестеренного насоса, зацепление между зубьями иногда выполняют внутренним. Ведущая шестерня 2, находящаяся в корпусе 1 насоса, входит в зацепление с звездочкой 3, сидящей на оси 5. Между звездочкой и зубьями ведущей шестерни имеется серповидный выступ крышки 4. Наружная поверхность этого выступа концентрична расточке фланца, а внутренняя — звездочке. Поэтому из всасывающей в нагнетательную полость подается топливо, находящееся как между зубьями звездочки, так и между зубьями ведущей шестерни. Шестеренные насосы обеспечивают достаточную равномерность подачи и результате большой частоты перекачек небольших объемов топлива, надежны в работе. Однако они не могут создавать разрежение на всасывании, необходимое для забора топлива из низко расположенных баков.

Рис. Схема шестеренного насоса:
1 — корпус; 2 — ведущая шестерня, 3 — звездочка, 4 — крышка, 5 — ось