ال مضخة تروس مضخة دوارة تعتمد على تغيير وحركة حجم العمل المتشكل بين أسطوانة المضخة والترس الشبكي لنقل السائل أو ضغطه. تتكون مساحتان مغلقتان من ترسين، وجسم مضخة، وغطائين أمامي وخلفي. عند دوران التروس، يزداد حجم المساحة على جانب فك الترس من صغير إلى كبير لتشكيل فراغ لسحب السائل، ويزداد حجم المساحة على جانب الترس الشبكي من كبير إلى صغير، ويضغط السائل في خط الأنابيب. يفصل خط الترس الشبكي تجويف الشفط عن تجويف التفريغ. يعتمد الضغط عند مخرج مضخة التروس كليًا على المقاومة عند مخرج المضخة.

1. مبدأ عمل مضخة التروس

المفاهيم الأساسية:

مفهوم أ مضخة تروس بسيط للغاية. أبسط أشكاله هو ترسٌّان متساويان في الحجم يتشابكان ويدوران معًا في غلافٍ مُحكم. يشبه الجزء الداخلي من الغلاف شكل الرقم "8"، ويحتوي على ترسين. يتطابق القطر الخارجي وجانبا الترس تمامًا مع الغلاف. تدخل مادة الطارد إلى منتصف الترسين عند منفذ الشفط، وتملأ هذه المساحة، ثم تتحرك على طول الغلاف مع دوران الأسنان، وتُفرّغ أخيرًا عند تتشابك الأسنان.

من حيث المصطلحات، تُسمى مضخة التروس أيضًا جهاز الإزاحة الإيجابية، وهو يشبه المكبس في اسطوانةعندما يدخل سنٌّ إلى الفراغ السائل لسنٍّ آخر، ولأن السائل غير قابل للانضغاط، لا يمكن للسائل والسن أن يشغلا الفراغ نفسه في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى ضغط السائل ميكانيكيًا. ونظرًا للتشابك المستمر للأسنان، تحدث هذه الظاهرة باستمرار، مما يؤدي إلى توفير كمية تصريف مستمرة عند مخرج المضخة، وتكون كمية التفريغ هي نفسها في كل دورة. مع الدوران المتواصل لعمود الإدارة، تُفرِّغ المضخة السائل باستمرار. ويرتبط معدل تدفق المضخة ارتباطًا مباشرًا بسرعة المضخة.

في الواقع، هناك فقدان طفيف للسوائل في المضخة، لأن هذه السوائل تُستخدم لتزييت المحامل وجانبي التروس، ولا يمكن لجسم المضخة أن يتناسب أبدًا بدون خلوص، لذلك لا يمكن تفريغ 100% من السائل من المخرج، لذا فإن فقدان كمية صغيرة من السوائل أمر لا مفر منه، مما يمنع كفاءة تشغيل المضخة من الوصول إلى 100%. ومع ذلك، لا تزال المضخة تعمل بشكل جيد، وبالنسبة لمعظم المواد المبثوقة، لا يزال بإمكانها الوصول إلى كفاءة تتراوح من 93% إلى 98%.

بالنسبة للسوائل التي تتغير لزوجتها أو كثافتها أثناء العملية، لن تتأثر هذه المضخة كثيرًا. في حال وجود مُخمّد، مثل مصفاة أو مُقيّد على جانب منفذ التفريغ، تدفع المضخة السائل من خلاله. إذا تغير هذا المُخمّد أثناء التشغيل، أي إذا أصبحت شاشة المرشح متسخة أو مسدودة، أو زاد الضغط الخلفي للمُحدِّد، فستحافظ المضخة على معدل تدفق ثابت حتى الوصول إلى الحد الميكانيكي لأضعف جزء من الجهاز.

في الواقع، هناك حدٌّ لسرعة المضخة، ويعتمد ذلك بشكلٍ رئيسي على سائل العملية. عند نقل الزيت، يمكن للمضخة الدوران بسرعة عالية جدًا، ولكن عندما يكون السائل بوليمرًا منصهرًا عالي اللزوجة، يزداد هذا التقييد بشكلٍ كبير أثناء النشاط البدني.

من الضروري جدًا دفع السائل عالي اللزوجة إلى الفراغ ذي السنّين على جانب منفذ الشفط. إذا لم يُملأ هذا الفراغ، فلن تتمكن المضخة من تفريغ معدل تدفق دقيق، لذا تُعدّ قيمة PV عاملًا مُقيّدًا آخر ومُتغيّرًا في العملية. نظرًا لهذه القيود، يُقدّم مُصنّعو المضخات الترسية مجموعة من المنتجات، بمواصفات وإزاحات مُختلفة. تُصمّم هذه المضخات بما يتناسب مع عملية التطبيق المُحدّدة لتحسين سعة النظام وسعره.

جهاز القيادة:

تُشغَّل مضخة التروس بواسطة محرك مستقل، مما يُسهِّل نبض الضغط العلوي وتقلبات التدفق بفعالية. يمكن التحكم في نبض الضغط عند مخرج مضخة التروس ضمن نطاق 1%. يُمكِّن استخدام مضخة التروس في خط إنتاج البثق من زيادة سرعة تدفق المواد وتقليل زمن القص وبقاء المادة في جهاز البثق.

مضخة التروس الخارجية هي الأكثر استخدامًا. يُشار عادةً إلى مضخة التروس الخارجية. يوضح الشكل هيكلها، الذي يتكون بشكل رئيسي من ترس القيادة، وترس التشغيل، وجسم المضخة، وغطاء المضخة، وصمام الأمان. تُشكل المساحة المغلقة التي يُشكلها جسم المضخة وغطاؤها والترس غرفة عمل مضخة التروس. تُركّب محاور الترسين على التوالي في فتحات المحامل على غطائي المضخة، ويمتد عمود ترس القيادة خارج جسم المضخة، ويُدار بواسطة المحرك. تتميز مضخة التروس الخارجية بهيكلها البسيط، ووزنها الخفيف، وكلفتها المنخفضة، وموثوقيتها العالية، وتطبيقاتها المتعددة.

عند تشغيل مضخة التروس، تدور عجلة القيادة مع المحرك، مما يدفع عجلة القيادة للدوران. عندما تنفصل أسنان التشابك على جانب واحد من حجرة الشفط تدريجيًا، يزداد حجم حجرة الشفط وينخفض الضغط، فيُسحب السائل من أنبوب الشفط إلى المضخة؛ ويُدفع سائل الشفط إلى حجرة التفريغ بواسطة الترس الموجود في أخدود الأسنان بطريقتين. بعد دخول السائل إلى حجرة التفريغ، تتشابك أسنان ترسيّ الترسين باستمرار، مما يُضغط السائل ويدخل أنبوب التفريغ من حجرة التفريغ. يدور ترس القيادة والترس المُحرك باستمرار، ويمكن للمضخة سحب وتفريغ السائل باستمرار.

جسم المضخة مُجهّز بصمام أمان. عندما يتجاوز ضغط التفريغ الضغط المُحدّد، يفتح سائل النقل تلقائيًا صمام الأمان لإعادة السائل عالي الضغط إلى أنبوب الشفط.

تتكون مضخة التروس الداخلية من زوج من التروس الداخلية المتشابكة، وقطع هلالية الشكل، وأغلفة المضخة، وغيرها. وظيفة القطعة الهلالية هي فصل حجرة الشفط عن حجرة التفريغ. عند دوران ترس القيادة، يتشكل فراغ جزئي حيث تنفصل التروس، ويُسحب السائل إلى المضخة لملء أسنان حجرة الشفط، ثم يدخل حجرة التفريغ بطريقتين على طول الجانبين الداخلي والخارجي للقطعة الهلالية. عند دخول أسنان التروس في الشبكة، يُضغط السائل الموجود بينها ويُرسل إلى أنبوب التفريغ.

بالإضافة إلى خصائص قدرة التحضير الذاتي، والتدفق، وضغط التفريغ، لا تحتوي مضخة التروس على صمام شفط أو صمام تفريغ على غلاف المضخة. تتميز بهيكل بسيط، وتدفق منتظم، وتشغيل موثوق، لكنها منخفضة الكفاءة، وعالية الضوضاء والاهتزاز، وسهلة التآكل. تُستخدم بشكل أساسي لنقل أنواع مختلفة من الزيوت غير القابلة للتآكل، والجسيمات غير الصلبة، وذات قدرة التزييت، ودرجة الحرارة التي لا تتجاوز 70 درجة مئوية، مثل زيوت التشحيم، والزيوت النباتية الصالحة للأكل، إلخ. يتراوح معدل التدفق العام بين 0.045 و30 مللي ثانية/ساعة، ونطاق الضغط بين 0.7 و20 ميجا باسكال، وسرعة العمل بين 1200 و4000 دورة/دقيقة.

السمات الهيكلية:

● هيكل بسيط وسعر منخفض؛

● متطلبات عمل منخفضة وتطبيق واسع؛

● تشكل الأغطية الطرفية والأخاديد بين أسنان التروس العديد من حجرات العمل المغلقة الثابتة، والتي لا يمكن استخدامها إلا كمضخات كمية.

يعتمد هذا الترس على تقنية جديدة متقدمة دوليًا في تسعينيات القرن الماضي، وهي قوس جيب التمام ذي القوس المزدوج. بالمقارنة مع التروس الحلزونية، تتمثل أبرز ميزته في عدم وجود انزلاق نسبي على سطح ملف تعريف السن أثناء تعشيقه، مما يضمن عدم تآكل سطح السن، وتوازنه أثناء التشغيل، وعدم احتجاز السوائل، وانخفاض مستوى الضوضاء، وعمره الطويل، وكفاءته العالية. تتخلص المضخة من قيود التصميم التقليدي، مما يفتح آفاقًا جديدة في التصميم والإنتاج والاستخدام.

المضخة مُجهزة بصمام أمان للضغط التفاضلي للحماية من الحمل الزائد، ويبلغ إجمالي ضغط رجوعه 1.5 مرة من ضغط التفريغ المُصنّف للمضخة. كما يُمكن تعديله وفقًا للاحتياجات الفعلية ضمن نطاق ضغط التفريغ المسموح به. مع ذلك، لا يُمكن استخدام صمام الأمان هذا كصمام لتخفيض الضغط لفترات طويلة، ويمكن تركيب صمام تخفيض الضغط بشكل منفصل عند الحاجة.

تم تصميم ختم نهاية عمود المضخة في شكلين، الأول هو ختم ميكانيكي، والآخر هو ختم التعبئة، والذي يمكن تحديده وفقًا لظروف الاستخدام المحددة ومتطلبات المستخدم.

2. خصائص العمل

المزايا: هيكل بسيط ومضغوط، حجم صغير، وزن خفيف، قابلية تصنيع جيدة، سعر منخفض، شفط ذاتي قوي، غير حساس للتلوث النفطي، نطاق سرعة كبير، مقاومة لأحمال الصدمات، صيانة سهلة، عمل موثوق به.

العيوب: قوة شعاعية غير متوازنة، شرايين تدفق كبيرة، ضوضاء عالية، كفاءة منخفضة، قابلية تبادل ضعيفة للأجزاء، يصعب إصلاحها بعد التآكل، ولا يمكن استخدامها كمضخة متغيرة.

احتجاز الزيت:

سبب: أثناء تشغيل مضخة التروس الحلزونية، وبسبب تغير الحجم المغلق عند تقاطع التروس مع مرور الوقت، غالبًا ما يعلق جزء من الزيت الهيدروليكي بين الأسنان. كما هو موضح في الشكل، تُسمى هذه الظاهرة بظاهرة احتباس الزيت. يُسبب الزيت الهيدروليكي غير القابل للانضغاط اهتزازًا وضوضاءً شديدين للترس الخارجي، مما يؤثر على التشغيل الطبيعي للنظام.

مقاسات: فتح أخاديد التفريغ على لوحات الغطاء الأمامية والخلفية أو الأكمام العائمة، ومبدأ فتح أخاديد التفريغ: المسافة بين الأخدودين هي الحد الأدنى للحجم المغلق، ويتم تغيير الحجم المغلق من كبير إلى صغير للتواصل مع غرفة ضغط الزيت، والحجم المغلق يتواصل مع تجويف شفط الزيت عندما يتغير من صغير إلى كبير.

تسرب:

تسرب مضخة التروس كبير نسبيًا. مسار تسرب ترس التشابك الخارجي هو كما يلي: الأول هو خلوص رأس الترس، والثاني هو اختبار الخلوص، والثالث هو خلوص التشابك.

من بينها، يُعدّ تسرب رد الفعل العكسي للوجه النهائي كبيرًا نسبيًا، حيث يُمثّل 80%-85% من إجمالي التسرب. عند زيادة الضغط، لا يتغير الأول، بينما يزيد الثاني بشكل كبير من الانحراف. هذا هو السبب الرئيسي لتسرب مضخات التروس الخارجية، نظرًا لانخفاض كفاءتها الحجمية، لذا فهي غير مناسبة لمضخات الضغط العالي.

كفاءة:

تتميز المضخات التروسية بالكفاءة في التعامل مع السوائل اللزجة وتوفير معدل تدفق ثابت. وهي أقل كفاءة بشكل عام مع السوائل الرقيقة أو منخفضة اللزوجة بسبب زيادة التسرب الداخلي.

حل: يعتمد تعويض فجوة الوجه النهائي على تدابير توازن الضغط الثابت، ويتم إضافة جزء تعويض بين الترس والغطاء، مثل البطانة العائمة واللوحة الجانبية العائمة.

القوة غير المتوازنة:

الجانب الأيمن هو حجرة ضغط الزيت، والجانب الأيسر هو حجرة شفط الزيت. ضغطا الحجرتين غير متوازنين؛ بالإضافة إلى ذلك، ينخفض ضغط حجرة ضغط الزيت تدريجيًا بسبب تسرب الجزء العلوي من السن. يؤثر الضغطان غير المتوازنان على الضغط الشعاعي غير المتوازن للترس ومقياس العمود. كلما ارتفع ضغط الزيت، زادت القوة المؤثرة، مما يُسرّع تآكل المحمل، ويقلل من عمره الافتراضي، ويثني العمود، ويزيد من تآكل الأجزاء العلوية من السن وثقوب العمود.

الإجراءات الوقائية: استخدم أخاديد موازنة الضغط أو حجرات زيت تقليل الضغط.

3. الأخطاء الشائعة

لا يمكن التفريغ

ظاهرة المشاكل: لا يمكن للمضخة التفريغ.

سبب الفشل: اتجاه الدوران معاكس؛ صمام الشفط أو التفريغ مغلق؛ المدخل لا يحتوي على أي مادة أو الضغط منخفض للغاية؛ اللزوجة عالية للغاية، ولا تستطيع المضخة عض المادة.

التدابير المضادة: تأكد من اتجاه الدوران؛ تأكد ما إذا كان الصمام مغلقًا؛ تحقق من الصمام ومقياس الضغط؛ تحقق من لزوجة السائل، ما إذا كان معدل التدفق يتناسب مع السرعة يظهر عند التشغيل بسرعة منخفضة إذا كان هناك تدفق، فإن التدفق غير كافٍ.

تدفق غير كاف:

ظاهرة المشاكل: تدفق المضخة غير كافي.

سبب الفشل: صمام الشفط أو التفريغ مغلق؛ ضغط المدخل منخفض؛ خط أنابيب المخرج مسدود؛ صندوق الحشو يتسرب؛ السرعة منخفضة للغاية.

التدابير المضادة: تأكد ما إذا كان الصمام مغلقًا؛ تحقق ما إذا كان الصمام مفتوحًا؛ تأكد ما إذا كان حجم التفريغ طبيعيًا؛ شد؛ عندما تؤثر كمية كبيرة من التسرب على الإنتاج، يجب إيقاف التشغيل وتفكيكه للتفتيش؛ تحقق من السرعة الفعلية لعمود المضخة.

صوت غير طبيعي:

ظاهرة المشاكل: صوت غير طبيعي.

أسباب الفشل: انحراف كبير في الاقتران أو سوء التزييت؛ فشل المحرك؛ مخفض غير طبيعي؛ تركيب سيئ لختم العمود؛ تشوه العمود أو تآكله.

الإجراءات المضادة: محاذاة أو ملء الشحم؛ فحص المحرك؛ فحص المحامل والتروس؛ فحص ختم العمود؛ فحص تفكيك السيارة.

التيار الزائد:

ظاهرة المشاكل: التيار الزائد.

سبب الفشل: ضغط المخرج مرتفع للغاية؛ لزوجة المنصهر مرتفعة للغاية؛ حزمة العمود غير متوافقة بشكل جيد؛ العمود أو المحمل مهترئ؛ المحرك معيب.

التدابير المضادة: التحقق من المعدات والأنابيب الموجودة في المصب؛ التحقق من اللزوجة؛ التحقق من ختم العمود وضبطه بشكل مناسب؛ التحقق بعد التوقف، ما إذا كانت كرنك اليد ثقيلًا جدًا؛ التحقق من المحرك.