Le pompe à engrenages Il s'agit d'une pompe rotative qui utilise la variation et le mouvement du volume de travail formé entre le cylindre de la pompe et l'engrenage d'engrènement pour transporter ou pressuriser le liquide. Deux espaces clos sont composés de deux engrenages, d'un corps de pompe et de couvercles avant et arrière. Lorsque les engrenages tournent, le volume de l'espace côté désengrènement de l'engrenage augmente progressivement pour créer un vide et aspirer le liquide, tandis que celui côté engrené de l'engrenage augmente progressivement pour comprimer le liquide dans la canalisation. Les cavités d'aspiration et de refoulement sont séparées par la ligne d'engrènement des deux engrenages. La pression à la sortie de la pompe à engrenages dépend entièrement de la résistance à la sortie de la pompe.

1. Principe de fonctionnement de la pompe à engrenages

Concepts de base :

Le concept d'un pompe à engrenages Le système est très simple. Sa forme la plus simple est constituée de deux engrenages de même taille qui s'engrènent et tournent l'un avec l'autre dans une enveloppe ajustée. L'intérieur de l'enveloppe, en forme de « 8 », abrite deux engrenages. Le diamètre extérieur et les deux côtés de l'engrenage sont parfaitement adaptés au boîtier. Le matériau provenant de l'extrudeuse pénètre au centre des deux engrenages par l'orifice d'aspiration, remplit cet espace, se déplace le long du boîtier grâce à la rotation des dents et est finalement évacué lorsque les deux dents s'engrènent.

En termes de terminologie, une pompe à engrenages est également appelée dispositif volumétrique, qui ressemble à un piston dans un cylindreLorsqu'une dent pénètre dans l'espace fluidique d'une autre dent, le liquide étant incompressible, le liquide et la dent ne peuvent occuper simultanément le même espace, ce qui entraîne l'expulsion mécanique du liquide. Grâce à l'engrènement continu des dents, ce phénomène se produit en permanence, ce qui assure un débit constant à la sortie de la pompe, et ce débit est identique à chaque tour. Grâce à la rotation ininterrompue de l'arbre d'entraînement, la pompe refoule le fluide en continu. Le débit de la pompe est directement lié à sa vitesse.

En fait, il y a une légère perte de fluide dans la pompe, car ces fluides servent à lubrifier les roulements et les deux côtés des engrenages. Or, le corps de la pompe ne peut jamais s'adapter sans jeu. Par conséquent, 100% de fluide ne peut pas être évacué par la sortie. Une petite perte de fluide est donc inévitable, ce qui empêche le rendement de la pompe d'atteindre 100%. Cependant, la pompe peut encore fonctionner correctement et, pour la plupart des matériaux extrudés, elle peut encore atteindre un rendement de 93% à 98%.

Pour les fluides dont la viscosité ou la densité varie au cours du processus, cette pompe ne sera pas trop affectée. Si un amortisseur, tel qu'une crépine ou un restricteur, est présent sur le côté de l'orifice de refoulement, la pompe poussera le fluide à travers eux. Si cet amortisseur change pendant le fonctionnement, c'est-à-dire si le filtre est sale, obstrué ou si la contre-pression du limiteur augmente, la pompe maintiendra un débit constant jusqu'à ce que la limite mécanique de la partie la plus fragile du dispositif soit atteinte.

En réalité, la vitesse d'une pompe est limitée, et dépend principalement du fluide utilisé. Si l'huile est transportée, la pompe peut tourner à très grande vitesse, mais si le fluide est un polymère fondu à haute viscosité, cette restriction est considérablement accrue lors d'une activité physique.

Il est essentiel de pousser le fluide à haute viscosité dans l'espace à deux dents situé sur le côté de l'orifice d'aspiration. Si cet espace n'est pas rempli, la pompe ne pourra pas fournir un débit précis. La valeur PV constitue donc un facteur limitant et une variable de procédé. En raison de ces limitations, les fabricants de pompes à engrenages proposent une gamme de produits aux spécifications et aux cylindrées variées. Ces pompes sont adaptées à chaque application afin d'optimiser la capacité et le prix du système.

Dispositif d'entraînement :

La pompe à engrenages est entraînée par un moteur indépendant, ce qui permet de bloquer efficacement les pulsations de pression et les fluctuations de débit en amont. Les pulsations de pression à la sortie de la pompe à engrenages peuvent être contrôlées par le 1%. L'utilisation d'une pompe à engrenages sur une ligne de production par extrusion permet d'augmenter la vitesse de sortie et de réduire le cisaillement et le temps de séjour du matériau dans l'extrudeuse.

La pompe à engrenages externes est la plus répandue. On parle généralement de pompe à engrenages externes. Sa structure, illustrée sur la figure, se compose principalement d'un engrenage menant, d'un engrenage mené, d'un corps de pompe, d'un couvercle et d'une soupape de sécurité. L'espace clos formé par le corps de pompe, le couvercle et l'engrenage constitue l'espace de travail de la pompe à engrenages. Les axes des deux engrenages sont respectivement installés dans les paliers des deux couvercles de pompe, et l'arbre de l'engrenage menant sort du corps de pompe et est entraîné en rotation par le moteur. La pompe à engrenages externes est simple, légère, économique, fiable et offre un large éventail d'applications.

Lorsque la pompe à engrenages fonctionne, la roue motrice tourne avec le moteur et entraîne la roue menée. Lorsque les dents d'engrènement d'un côté de la chambre d'aspiration s'écartent progressivement, le volume de cette dernière augmente et la pression diminue, et le liquide contenu dans le tuyau d'aspiration est aspiré par la pompe. Le liquide aspiré est poussé dans la chambre de refoulement par l'engrenage dans la rainure de la denture de deux manières. Une fois le liquide entré dans la chambre de refoulement, les dents des deux engrenages s'engrènent en continu, de sorte que le liquide est comprimé et pénètre dans le tuyau de refoulement depuis la chambre de refoulement. L'engrenage menant et l'engrenage mené tournent en permanence, permettant à la pompe d'aspirer et de refouler le liquide en continu.

Le corps de la pompe est équipé d'une soupape de sécurité. Lorsque la pression de refoulement dépasse la pression spécifiée, le liquide transporté ouvre automatiquement la soupape de sécurité pour renvoyer le liquide haute pression vers la conduite d'aspiration.

La pompe à engrenages internes est composée d'une paire d'engrenages internes engrenés, de pièces en forme de croissant et de corps de pompe, etc., entre eux. La pièce en forme de croissant a pour rôle de séparer la chambre d'aspiration de la chambre de refoulement. Lorsque l'engrenage d'entraînement tourne, un vide partiel se forme au niveau du dégagement des engrenages. Le liquide est aspiré dans la pompe pour remplir les dents de la chambre d'aspiration, puis pénètre dans la chambre de refoulement par deux voies, le long des faces intérieure et extérieure de la pièce en forme de croissant. Lorsque les dents de l'engrenage entrent en prise, le liquide présent entre elles est comprimé et envoyé dans le tuyau de refoulement.

Outre ses caractéristiques d'auto-amorçage, de débit et de pression de refoulement, la pompe à engrenages ne possède ni clapet d'aspiration ni clapet de refoulement sur le corps de pompe. Elle se caractérise par une structure simple, un débit uniforme et un fonctionnement fiable, mais son rendement est faible, son bruit et ses vibrations sont élevés, et elle est sujette à l'usure. Elle est principalement utilisée pour le transport d'huiles diverses, non corrosives, non solides et lubrifiantes, dont la température ne dépasse généralement pas 70 °C, telles que les huiles lubrifiantes, les huiles végétales alimentaires, etc. Le débit général est compris entre 0,045 et 30 ms/h, la pression entre 0,7 et 20 MPa et la vitesse de rotation entre 1 200 et 4 000 tr/min.

Caractéristiques structurelles :

● Structure simple et prix bas ;

● Faibles exigences de travail et large application ;

● Les embouts et les rainures interdentaires des engrenages forment de nombreuses chambres de travail fixes et étanches, qui ne peuvent être utilisées que comme pompes quantitatives.

L'engrenage adopte une nouvelle technologie de pointe internationale des années 1990 : le profil de dent à double arc sinusoïdal. Comparé aux engrenages à développante de cercle, son principal avantage réside dans l'absence de glissement relatif sur la surface du profil de dent lors de l'engrènement. Ainsi, la surface dentée est inusable, équilibrée, sans rétention de liquide, silencieuse, durable et hautement performante. La pompe s'affranchit des contraintes de conception traditionnelle, ouvrant ainsi une nouvelle ère en termes de conception, de production et d'utilisation.

La pompe est équipée d'une soupape de sécurité à pression différentielle comme protection contre les surcharges. La pression de retour totale de la soupape est égale à 1,5 fois la pression de refoulement nominale de la pompe. Elle peut également être ajustée en fonction des besoins réels, dans la plage de pression de refoulement autorisée. Cependant, cette soupape de sécurité ne peut pas servir de réducteur de pression à long terme ; ce dernier peut être installé séparément si nécessaire.

Le joint d'extrémité d'arbre de pompe est conçu sous deux formes, l'une est un joint mécanique et l'autre est un joint d'emballage, qui peut être déterminé en fonction des conditions d'utilisation spécifiques et des exigences de l'utilisateur.

2. Caractéristiques du travail

Avantages : Structure simple et compacte, petite taille, poids léger, bonne fabricabilité, prix bas, forte auto-aspiration, insensible à la pollution par l'huile, large plage de vitesse, résistance aux charges de choc, entretien facile et travail fiable.

Inconvénients : Force radiale déséquilibrée, grandes artères d'écoulement, bruit élevé, faible efficacité, mauvaise interchangeabilité des pièces, difficile à réparer après usure et ne peut pas être utilisé comme pompe variable.

Piégeage du pétrole :

Raison: Lors du fonctionnement d'une pompe à engrenages à développante, le volume enfermé à l'intersection des engrenages changeant avec le temps, une partie de l'huile hydraulique est souvent emprisonnée entre les dents. Comme le montre la figure, on parle de piégeage d'huile. L'huile hydraulique incompressible provoque d'importantes vibrations et un bruit important au niveau de l'engrenage externe, ce qui affecte le fonctionnement normal du système.

Mesures: Ouvrez les rainures de déchargement sur les plaques de recouvrement avant et arrière ou les manchons flottants, et le principe d'ouverture des rainures de déchargement : la distance entre les deux rainures est le volume fermé minimum, et le volume fermé passe de grand à petit pour communiquer avec la chambre d'huile sous pression, et le volume fermé Il communique avec la cavité d'aspiration d'huile lorsqu'il passe de petit à grand.

Fuite:

Les fuites de la pompe à engrenages sont relativement importantes. Les voies de fuite de l'engrenage à engrènement externe sont les suivantes : le premier correspond au jeu de la tête d'engrenage, le deuxième au jeu d'essai et le troisième au jeu d'engrènement.

Parmi ces fuites, la fuite due au jeu axial est relativement importante, représentant 80% à 85% du total. Lorsque la pression augmente, le premier ne change pas, tandis que le second augmente considérablement la déflexion. C'est la principale cause de fuite des pompes à engrenages externes. Leur faible rendement volumétrique les rend inadaptées aux pompes haute pression.

Efficacité:

Les pompes à engrenages sont efficaces dans la manipulation de fluides visqueux et fournissent un débit constant. Elles sont généralement moins efficaces avec des fluides fins ou à faible viscosité en raison d'une fuite interne accrue.

Solution: La compensation de l'écartement des faces d'extrémité adopte des mesures d'équilibrage de pression statique et une pièce de compensation est ajoutée entre l'engrenage et le couvercle, comme une bague flottante et une plaque latérale flottante.

Force déséquilibrée :

Le côté droit est la chambre de pression d'huile, et le côté gauche la chambre d'aspiration d'huile. Les pressions des deux chambres sont déséquilibrées ; de plus, la pression de la chambre de pression d'huile diminue progressivement en raison des fuites au niveau des sommets de dents. Ces deux pressions déséquilibrées agissent sur la pression radiale déséquilibrée de l'engrenage et de l'arbre. Plus la pression d'huile est élevée, plus la force exercée accélère l'usure des roulements, réduit leur durée de vie, déforme l'arbre et augmente l'usure des sommets de dents et des alésages.

Mesures préventives: Utilisez des rainures d'équilibrage de pression ou réduisez la pression des chambres à huile.

3. Défauts courants

Impossible de décharger

Phénomène problématique : La pompe ne peut pas décharger.

La cause de l'échec : Le sens de rotation est opposé ; la soupape d'aspiration ou de refoulement est fermée ; l'entrée n'a pas de matériau ou la pression est trop faible ; la viscosité est trop élevée et la pompe ne peut pas mordre le matériau.

Contre-mesures : Confirmer le sens de rotation ; confirmer si la vanne est fermée ; vérifier la vanne et le manomètre ; vérifier la viscosité du liquide, si le débit proportionnel à la vitesse apparaît lors du fonctionnement à basse vitesse s'il y a un débit, l'afflux est insuffisant.

Débit insuffisant :

Phénomène problématique : Débit de pompe insuffisant.

La cause de l'échec : La soupape d'aspiration ou de refoulement est fermée ; la pression d'entrée est faible ; la canalisation de sortie est bloquée ; le presse-étoupe fuit ; la vitesse est trop faible.

Contre-mesures : Confirmer si la vanne est fermée ; vérifier si la vanne est ouverte ; confirmer si le volume de refoulement est normal ; serrer ; lorsqu'une grande quantité de fuite affecte la production, l'opération doit être arrêtée et démontée pour inspection ; vérifier la vitesse réelle de l'arbre de la pompe.

Son anormal :

Phénomène problématique : Son anormal.

Raisons de l'échec : Grande excentricité de l'accouplement ou mauvaise lubrification ; panne du moteur ; réducteur anormal ; mauvaise installation du joint d'arbre ; déformation ou usure de l'arbre.

Contre-mesures : Aligner ou remplir de graisse ; vérifier le moteur ; vérifier les roulements et les engrenages ; vérifier le joint d'arbre ; vérifier le démontage du véhicule.

Surintensité :

Phénomène problématique : Courant excessif.

La cause de l'échec : La pression de sortie est trop élevée ; la viscosité de la masse fondue est trop élevée ; l'ensemble de l'arbre est mal adapté ; l'arbre ou le roulement est usé ; le moteur est défectueux.

Contre-mesures : Vérifiez l'équipement et les canalisations en aval ; vérifiez la viscosité ; vérifiez le joint d'arbre et ajustez-le de manière appropriée ; vérifiez après l'arrêt, si la manivelle est trop lourde ; vérifiez le moteur.