3 segreti che non conosci sulle pompe ad ingranaggi
IL pompa ad ingranaggi รจ 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 cavitร di aspirazione e la cavitร 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 ร molto semplice. La sua forma piรน elementare รจ 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 รจ 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 รจ anche chiamata dispositivo a spostamento positivo, che รจ come un pistone in un cilindroQuando un dente entra nello spazio fluido di un altro dente, poichรฉ il liquido รจ 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 quantitร 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 รจ direttamente correlata alla velocitร della pompa.
In effetti, si verifica una piccola perdita di fluido nella pompa, poichรฉ questi fluidi vengono utilizzati per lubrificare i cuscinetti ed entrambi i lati degli ingranaggi, e il corpo della pompa non puรฒ mai essere inserito senza gioco, quindi 100% del fluido non possono essere scaricati dall'uscita, quindi una piccola perdita di fluido รจ inevitabile, il che impedisce all'efficienza operativa della pompa di raggiungere 100%. Tuttavia, la pompa puรฒ ancora funzionare bene e, per la maggior parte dei materiali estrusi, puรฒ ancora raggiungere un'efficienza da 93% a 98%.
Per fluidi la cui viscositร o densitร varia durante il processo, questa pompa non subirร particolari variazioni. Se รจ presente uno smorzatore, come un filtro o un limitatore, sul lato della porta di mandata, la pompa spingerร 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 manterrร una portata costante fino al raggiungimento del limite meccanico della parte piรน debole del dispositivo.
Esiste in realtร un limite alla velocitร di una pompa, che dipende principalmente dal fluido di processo. Se il fluido รจ un olio, la pompa puรฒ ruotare a una velocitร molto elevata, ma quando il fluido รจ un polimero fuso ad alta viscositร , durante l'attivitร fisica, questa limitazione aumenta notevolmente.
ร molto importante spingere il fluido ad alta viscositร nello spazio a due denti sul lato della porta di aspirazione. Se questo spazio non viene riempito, la pompa non sarร in grado di erogare una portata precisa, quindi il valore PV รจ 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 capacitร e il prezzo del sistema.
Dispositivo di azionamento:
La pompa a ingranaggi รจ 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 puรฒ essere controllata tramite 1%. L'utilizzo di una pompa a ingranaggi sulla linea di estrusione puรฒ aumentare la velocitร di uscita del flusso e ridurre il tempo di taglio e di permanenza del materiale nell'estrusore.
La pompa a ingranaggi esterni รจ la piรน utilizzata. Generalmente, il termine "pompa a ingranaggi" si riferisce alla pompa a ingranaggi esterni. La sua struttura รจ 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 รจ azionato dal motore per ruotare. La pompa a ingranaggi esterni ha una struttura semplice, รจ leggera, economica, affidabile e ha un'ampia gamma di applicazioni.
Quando la pompa a ingranaggi รจ 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 puรฒ aspirare e scaricare il liquido ininterrottamente.
Il corpo pompa รจ dotato di una valvola di sicurezza. Quando la pressione di mandata supera il valore specificato, il liquido di trasporto puรฒ aprire automaticamente la valvola di sicurezza per riportare il liquido ad alta pressione nel tubo di aspirazione.
La pompa a ingranaggi interni รจ 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 รจ 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 capacitร 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 rumorositร e vibrazioni, ed รจ facile da usurare. Viene utilizzata principalmente per il trasporto di vari oli non corrosivi, non solidi e con capacitร lubrificante, la cui temperatura generalmente non supera i 70 ยฐC, come olio lubrificante, olio vegetale commestibile, ecc. L'intervallo di portata generale รจ 0,045-30 ms/h, l'intervallo di pressione รจ 0,7-20 MPa e la velocitร di lavoro รจ 1200-4000 giri/min.
Caratteristiche strutturali:
โ Struttura semplice e prezzo basso;
โ Bassi requisiti di lavoro e ampia applicazione;
โ 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 รจ 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 rumorositร , 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 รจ dotata di una valvola di sicurezza a pressione differenziale come protezione da sovraccarico e la pressione di ritorno totale della valvola di sicurezza รจ pari a 1,5 volte la pressione di mandata nominale della pompa. Puรฒ anche essere regolata in base alle effettive esigenze entro l'intervallo di pressione di mandata consentito. Tuttavia, questa valvola di sicurezza non puรฒ essere utilizzata come valvola di riduzione della pressione per un lungo periodo e puรฒ essere installata separatamente quando necessario.
La tenuta dell'estremitร dell'albero della pompa รจ progettata in due forme: una รจ una tenuta meccanica e l'altra รจ una tenuta a baderna, che puรฒ 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 producibilitร , prezzo basso, forte autoaspirazione, insensibile all'inquinamento da olio, ampia gamma di velocitร , resistenza ai carichi d'urto, facile manutenzione e lavoro affidabile.
Svantaggi: Forza radiale sbilanciata, grandi arterie di flusso, rumore elevato, bassa efficienza, scarsa intercambiabilitร delle parti, difficoltร di riparazione dopo l'usura e impossibilitร di utilizzo come pompa variabile.
Intrappolamento dell'olio:
Motivo: Durante il funzionamento della pompa a ingranaggi evolventi, poichรฉ 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 รจ chiamato "intrappolamento dell'olio". L'olio idraulico incomprimibile causerร 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 รจ 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 cavitร di aspirazione dell'olio quando cambia da piccolo a grande.
Perdita:
La perdita della pompa a ingranaggi รจ relativamente elevata. Il percorso di perdita dell'ingranaggio esterno in presa รจ il seguente: uno รจ il gioco della testa dell'ingranaggio, il secondo รจ il gioco di prova e il terzo รจ il gioco di ingranamento.
Tra queste, la perdita per gioco terminale รจ relativamente elevata, rappresentando 80%-85% della perdita totale. All'aumentare della pressione, la prima non cambia, ma la seconda aumenta notevolmente la deflessione. Questa รจ la causa principale delle perdite delle pompe a ingranaggi esterni, il cui rendimento volumetrico รจ basso, quindi non รจ 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 viscositร 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 รจ la camera di pressione dell'olio, mentre il lato sinistro รจ 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 sommitร dei denti. Le due pressioni sbilanciate agiscono sulla pressione radiale sbilanciata dell'ingranaggio e sulla scala dell'albero. Maggiore รจ la pressione dell'olio, maggiore sarร la forza che accelererร l'usura dei cuscinetti, ne ridurrร la durata, piegherร l'albero e aumenterร l'usura delle sommitร 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 รจ opposto; la valvola di aspirazione o di mandata รจ chiusa; l'ingresso non contiene materiale o la pressione รจ troppo bassa; la viscositร รจ troppo alta e la pompa non riesce ad aspirare il materiale.
Contromisure: Verificare il senso di rotazione; verificare se la valvola รจ chiusa; controllare la valvola e il manometro; verificare la viscositร del liquido, se la portata รจ proporzionale alla velocitร quando si gira a bassa velocitร , se c'รจ flusso, l'afflusso รจ insufficiente.
Flusso insufficiente:
Fenomeno problematico: Portata della pompa insufficiente.
La causa del fallimento: La valvola di aspirazione o di scarico รจ chiusa; la pressione di ingresso รจ bassa; la tubazione di uscita รจ bloccata; la premistoppa perde; la velocitร รจ troppo bassa.
Contromisure: Verificare se la valvola รจ chiusa; controllare se la valvola รจ aperta; verificare se il volume di scarico รจ normale; serrare; quando una grande quantitร di perdite influisce sulla produzione, l'operazione deve essere interrotta e smontata per l'ispezione; verificare la velocitร effettiva dell'albero della pompa.
Suono anomalo:
Fenomeno problematico: Suono anomalo.
Motivi del fallimento: Grande eccentricitร 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 รจ troppo alta; la viscositร del fuso รจ troppo alta; il gruppo albero รจ mal abbinato; l'albero o il cuscinetto sono usurati; il motore รจ difettoso.
Contromisure: Controllare le apparecchiature e le tubazioni a valle; controllare la viscositร ; controllare la guarnizione dell'albero e regolarla di conseguenza; controllare dopo l'arresto se la manovella รจ troppo pesante; controllare il motore.
