IL pompa ad ingranaggi è una pompa rotativa che sfrutta la variazione e il movimento del volume di lavoro formato tra il cilindro della pompa e l'ingranaggio in presa per trasportare il liquido o pressurizzarlo. Due spazi chiusi sono composti da due ingranaggi, un corpo pompa e coperchi anteriore e posteriore. Quando gli ingranaggi ruotano, il volume dello spazio sul lato di disinnesto degli ingranaggi aumenta da piccolo per formare il vuoto che aspira il liquido, e il volume dello spazio sul lato di innesto degli ingranaggi aumenta da grande a piccolo e spinge il liquido nella tubazione. La cavità di aspirazione e la cavità di scarico sono separate dalla linea di innesto dei due ingranaggi. La pressione all'uscita della pompa a ingranaggi dipende interamente dalla resistenza all'uscita della pompa.

1. Principio di funzionamento della pompa ad ingranaggi

Concetti di base:

Il concetto di un pompa ad ingranaggi È molto semplice. La sua forma più elementare è quella di due ingranaggi delle stesse dimensioni che si ingranano e ruotano l'uno con l'altro in un guscio aderente. L'interno del guscio è simile alla forma di un "8" e al suo interno sono installati due ingranaggi. Il diametro esterno ed entrambi i lati dell'ingranaggio sono perfettamente integrati nell'alloggiamento. Il materiale proveniente dall'estrusore entra al centro dei due ingranaggi, in corrispondenza della porta di aspirazione, riempie questo spazio, si muove lungo l'alloggiamento con la rotazione dei denti e viene infine scaricato quando i due denti si ingranano.

In termini di terminologia, una pompa ad ingranaggi è anche chiamata dispositivo a spostamento positivo, che è come un pistone in un cilindroQuando un dente entra nello spazio fluido di un altro dente, poiché il liquido è incomprimibile, il liquido e il dente non possono occupare contemporaneamente lo stesso spazio, quindi il liquido viene espulso meccanicamente. A causa del continuo accoppiamento dei denti, questo fenomeno si verifica ininterrottamente, quindi all'uscita della pompa viene fornita una quantità di fluido continua, la stessa per ogni giro della pompa. Grazie alla rotazione ininterrotta dell'albero motore, la pompa scarica fluido ininterrottamente. La portata della pompa è direttamente correlata alla velocità della pompa.

In effetti, si verifica una piccola perdita di fluido nella pompa, poiché questi fluidi vengono utilizzati per lubrificare i cuscinetti ed entrambi i lati degli ingranaggi, e il corpo della pompa non può mai essere inserito senza gioco, quindi 100% del fluido non possono essere scaricati dall'uscita, quindi una piccola perdita di fluido è inevitabile, il che impedisce all'efficienza operativa della pompa di raggiungere 100%. Tuttavia, la pompa può ancora funzionare bene e, per la maggior parte dei materiali estrusi, può ancora raggiungere un'efficienza da 93% a 98%.

Per fluidi la cui viscosità o densità varia durante il processo, questa pompa non subirà particolari variazioni. Se è presente uno smorzatore, come un filtro o un limitatore, sul lato della porta di mandata, la pompa spingerà il fluido attraverso di essi. Se questo smorzatore cambia durante il funzionamento, ovvero se il filtro si sporca, si intasa o la contropressione del limitatore aumenta, la pompa manterrà una portata costante fino al raggiungimento del limite meccanico della parte più debole del dispositivo.

Esiste in realtà un limite alla velocità di una pompa, che dipende principalmente dal fluido di processo. Se il fluido è un olio, la pompa può ruotare a una velocità molto elevata, ma quando il fluido è un polimero fuso ad alta viscosità, durante l'attività fisica, questa limitazione aumenta notevolmente.

È molto importante spingere il fluido ad alta viscosità nello spazio a due denti sul lato della porta di aspirazione. Se questo spazio non viene riempito, la pompa non sarà in grado di erogare una portata precisa, quindi il valore PV è un altro fattore limitante e una variabile di processo. A causa di queste limitazioni, i produttori di pompe a ingranaggi offrono una serie di prodotti, ovvero con specifiche e cilindrate diverse. Queste pompe saranno abbinate allo specifico processo applicativo per ottimizzare la capacità e il prezzo del sistema.

Dispositivo di azionamento:

La pompa a ingranaggi è azionata da un motore indipendente, in grado di bloccare efficacemente le pulsazioni di pressione a monte e le fluttuazioni di portata. La pulsazione di pressione all'uscita della pompa a ingranaggi può essere controllata tramite 1%. L'utilizzo di una pompa a ingranaggi sulla linea di estrusione può aumentare la velocità di uscita del flusso e ridurre il tempo di taglio e di permanenza del materiale nell'estrusore.

La pompa a ingranaggi esterni è la più utilizzata. Generalmente, il termine "pompa a ingranaggi" si riferisce alla pompa a ingranaggi esterni. La sua struttura è mostrata in figura, composta principalmente da ingranaggio conduttore, ingranaggio condotto, corpo pompa, coperchio pompa e valvola di sicurezza. Lo spazio sigillato formato dal corpo pompa, dal coperchio pompa e dall'ingranaggio costituisce la camera di lavoro della pompa a ingranaggi. Gli assi dei due ingranaggi sono installati rispettivamente nei fori dei cuscinetti sui due coperchi pompa, e l'albero dell'ingranaggio conduttore fuoriesce dal corpo pompa ed è azionato dal motore per ruotare. La pompa a ingranaggi esterni ha una struttura semplice, è leggera, economica, affidabile e ha un'ampia gamma di applicazioni.

Quando la pompa a ingranaggi è in funzione, la ruota motrice ruota insieme al motore e aziona la ruota condotta. Quando i denti ingrananti su un lato della camera di aspirazione si separano gradualmente, il volume della camera di aspirazione aumenta e la pressione diminuisce, e il liquido nel tubo di aspirazione viene aspirato nella pompa; il liquido di aspirazione viene spinto nella camera di mandata dall'ingranaggio nella scanalatura dei denti in due modi. Dopo che il liquido entra nella camera di mandata, i denti dei due ingranaggi si ingranano continuamente, in modo che il liquido venga compresso ed entri nel tubo di mandata dalla camera di mandata. L'ingranaggio conduttore e quello condotto ruotano continuamente e la pompa può aspirare e scaricare il liquido ininterrottamente.

Il corpo pompa è dotato di una valvola di sicurezza. Quando la pressione di mandata supera il valore specificato, il liquido di trasporto può aprire automaticamente la valvola di sicurezza per riportare il liquido ad alta pressione nel tubo di aspirazione.

La pompa a ingranaggi interni è composta da una coppia di ingranaggi interni che si ingranano tra loro, elementi a forma di mezzaluna, corpi pompa, ecc. Il ruolo dell'elemento a forma di mezzaluna è quello di separare la camera di aspirazione da quella di mandata. Quando l'ingranaggio conduttore ruota, si forma un vuoto parziale nel punto in cui gli ingranaggi vengono disinnestati e il liquido viene aspirato nella pompa per riempire i denti della camera di aspirazione, per poi entrare nella camera di mandata in due modi, lungo i lati interno ed esterno dell'elemento a forma di mezzaluna. Nel punto in cui i denti degli ingranaggi entrano nell'ingranamento, il liquido presente tra i denti viene compresso e inviato al tubo di mandata.

Oltre alle caratteristiche di capacità autoadescante, portata e pressione di scarico, la pompa a ingranaggi non ha valvole di aspirazione e di scarico sul corpo pompa. Presenta una struttura semplice, un flusso uniforme e un funzionamento affidabile, ma presenta bassa efficienza, elevata rumorosità e vibrazioni, ed è facile da usurare. Viene utilizzata principalmente per il trasporto di vari oli non corrosivi, non solidi e con capacità lubrificante, la cui temperatura generalmente non supera i 70 °C, come olio lubrificante, olio vegetale commestibile, ecc. L'intervallo di portata generale è 0,045-30 ms/h, l'intervallo di pressione è 0,7-20 MPa e la velocità di lavoro è 1200-4000 giri/min.

Caratteristiche strutturali:

● Struttura semplice e prezzo basso;

● Bassi requisiti di lavoro e ampia applicazione;

● Le calotte terminali e le scanalature tra i denti degli ingranaggi formano numerose camere di lavoro fisse e sigillate, che possono essere utilizzate solo come pompe quantitative.

L'ingranaggio adotta la nuova tecnologia di livello avanzato internazionale degli anni '90: il profilo del dente a doppia curva arcoseno. Rispetto agli ingranaggi evolventi, il suo vantaggio principale è l'assenza di scorrimento relativo sulla superficie del profilo del dente durante l'ingranamento, quindi la superficie del dente non presenta usura, equilibrio di funzionamento, nessun intrappolamento di liquidi, bassa rumorosità, lunga durata ed elevata efficienza. La pompa elimina i vincoli del design tradizionale, consentendo alla pompa a ingranaggi di entrare in un nuovo campo di progettazione, produzione e utilizzo.

La pompa è dotata di una valvola di sicurezza a pressione differenziale come protezione da sovraccarico e la pressione di ritorno totale della valvola di sicurezza è pari a 1,5 volte la pressione di mandata nominale della pompa. Può anche essere regolata in base alle effettive esigenze entro l'intervallo di pressione di mandata consentito. Tuttavia, questa valvola di sicurezza non può essere utilizzata come valvola di riduzione della pressione per un lungo periodo e può essere installata separatamente quando necessario.

La tenuta dell'estremità dell'albero della pompa è progettata in due forme: una è una tenuta meccanica e l'altra è una tenuta a baderna, che può essere determinata in base alle condizioni di utilizzo specifiche e ai requisiti dell'utente.

2. Caratteristiche del lavoro

Vantaggi: Struttura semplice e compatta, dimensioni ridotte, peso leggero, buona producibilità, prezzo basso, forte autoaspirazione, insensibile all'inquinamento da olio, ampia gamma di velocità, resistenza ai carichi d'urto, facile manutenzione e lavoro affidabile.

Svantaggi: Forza radiale sbilanciata, grandi arterie di flusso, rumore elevato, bassa efficienza, scarsa intercambiabilità delle parti, difficoltà di riparazione dopo l'usura e impossibilità di utilizzo come pompa variabile.

Intrappolamento dell'olio:

Motivo: Durante il funzionamento della pompa a ingranaggi evolventi, poiché il volume racchiuso all'intersezione degli ingranaggi varia nel tempo, una parte dell'olio idraulico rimane spesso sigillata tra i denti. Come mostrato in figura, questo fenomeno è chiamato "intrappolamento dell'olio". L'olio idraulico incomprimibile causerà forti vibrazioni e rumore all'ingranaggio esterno, compromettendo il normale funzionamento del sistema.

Misure: Aprire le scanalature di scarico sulle piastre di copertura anteriore e posteriore o sui manicotti flottanti e il principio di apertura delle scanalature di scarico: la distanza tra le due scanalature è il volume chiuso minimo e il volume chiuso viene modificato da grande a piccolo per comunicare con la camera dell'olio in pressione e il volume chiuso comunica con la cavità di aspirazione dell'olio quando cambia da piccolo a grande.

Perdita:

La perdita della pompa a ingranaggi è relativamente elevata. Il percorso di perdita dell'ingranaggio esterno in presa è il seguente: uno è il gioco della testa dell'ingranaggio, il secondo è il gioco di prova e il terzo è il gioco di ingranamento.

Tra queste, la perdita per gioco terminale è relativamente elevata, rappresentando 80%-85% della perdita totale. All'aumentare della pressione, la prima non cambia, ma la seconda aumenta notevolmente la deflessione. Questa è la causa principale delle perdite delle pompe a ingranaggi esterni, il cui rendimento volumetrico è basso, quindi non è adatto per pompe ad alta pressione.

Efficienza:

Le pompe a ingranaggi sono efficienti nella gestione di fluidi viscosi e garantiscono una portata costante. In genere sono meno efficienti con fluidi fluidi o a bassa viscosità a causa delle maggiori perdite interne.

Soluzione: La compensazione del gioco delle facce terminali adotta misure di bilanciamento della pressione statica e tra l'ingranaggio e il coperchio viene aggiunta una parte di compensazione, come una boccola flottante e una piastra laterale flottante.

Forza sbilanciata:

Il lato destro è la camera di pressione dell'olio, mentre il lato sinistro è la camera di aspirazione dell'olio. Le pressioni delle due camere non sono bilanciate; inoltre, la pressione della camera di pressione dell'olio diminuisce gradualmente a causa delle perdite dalla sommità dei denti. Le due pressioni sbilanciate agiscono sulla pressione radiale sbilanciata dell'ingranaggio e sulla scala dell'albero. Maggiore è la pressione dell'olio, maggiore sarà la forza che accelererà l'usura dei cuscinetti, ne ridurrà la durata, piegherà l'albero e aumenterà l'usura delle sommità dei denti e dei fori dell'albero.

Misure preventive: Utilizzare scanalature di bilanciamento della pressione o camere dell'olio a pressione ridotta.

3. Difetti comuni

Non posso scaricare

Fenomeno problematico: La pompa non riesce a scaricare.

La causa del fallimento: Il senso di rotazione è opposto; la valvola di aspirazione o di mandata è chiusa; l'ingresso non contiene materiale o la pressione è troppo bassa; la viscosità è troppo alta e la pompa non riesce ad aspirare il materiale.

Contromisure: Verificare il senso di rotazione; verificare se la valvola è chiusa; controllare la valvola e il manometro; verificare la viscosità del liquido, se la portata è proporzionale alla velocità quando si gira a bassa velocità, se c'è flusso, l'afflusso è insufficiente.

Flusso insufficiente:

Fenomeno problematico: Portata della pompa insufficiente.

La causa del fallimento: La valvola di aspirazione o di scarico è chiusa; la pressione di ingresso è bassa; la tubazione di uscita è bloccata; la premistoppa perde; la velocità è troppo bassa.

Contromisure: Verificare se la valvola è chiusa; controllare se la valvola è aperta; verificare se il volume di scarico è normale; serrare; quando una grande quantità di perdite influisce sulla produzione, l'operazione deve essere interrotta e smontata per l'ispezione; verificare la velocità effettiva dell'albero della pompa.

Suono anomalo:

Fenomeno problematico: Suono anomalo.

Motivi del fallimento: Grande eccentricità del giunto o scarsa lubrificazione; guasto del motore; riduttore anomalo; installazione errata della guarnizione dell'albero; deformazione o usura dell'albero.

Contromisure: allineare o riempire di grasso; controllare il motore; controllare i cuscinetti e gli ingranaggi; controllare la guarnizione dell'albero; controllare lo smontaggio del veicolo.

Sovracorrente:

Fenomeno problematico: Corrente eccessiva.

La causa del fallimento: La pressione di uscita è troppo alta; la viscosità del fuso è troppo alta; il gruppo albero è mal abbinato; l'albero o il cuscinetto sono usurati; il motore è difettoso.

Contromisure: Controllare le apparecchiature e le tubazioni a valle; controllare la viscosità; controllare la guarnizione dell'albero e regolarla di conseguenza; controllare dopo l'arresto se la manovella è troppo pesante; controllare il motore.