Nella mia esplorazione dei sistemi idraulici, ho imparato ad apprezzare il principio di funzionamento di pompe ad ingranaggiQueste pompe sono essenziali per il trasferimento di fluidi in diverse applicazioni grazie alla loro affidabilità ed efficienza. Comprendere il funzionamento delle pompe a ingranaggi mi consente di risolvere efficacemente i problemi e ottimizzare le prestazioni del sistema. In questo articolo, approfondirò i meccanismi fondamentali delle pompe a ingranaggi, spiegandone la progettazione, il funzionamento e i vantaggi. Il mio obiettivo è fornire spunti preziosi che possano aiutare altri operatori del settore a migliorare la comprensione e l'applicazione di questa tecnologia fondamentale.

●Il concetto di base della pompa ad ingranaggi

Il concetto di una pompa a 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 ha una forma simile a un "8" e al suo interno sono installati due ingranaggi. Il diametro esterno ed entrambi i lati dell'ingranaggio sono perfettamente allineati con l'alloggiamento. Il materiale proveniente dall'estrusore entra al centro dei due ingranaggi, all'altezza della porta di aspirazione, riempie lo spazio, si muove lungo l'alloggiamento con la rotazione dei denti e viene infine scaricato quando i due denti si ingranano.

In termini tecnici, una pompa a ingranaggi è anche chiamata dispositivo volumetrico, che funziona come un pistone in un cilindro. Quando un dente entra nello spazio fluido di un altro dente, poiché il liquido è incomprimibile, il liquido e il dente non possono trovarsi nello stesso momento. Occupano lo stesso spazio, quindi il liquido viene espulso meccanicamente.

Grazie all'ingranamento continuo dei denti, questo fenomeno si verifica ininterrottamente, garantendo una portata continua all'uscita della pompa, costante per ogni giro della pompa. Grazie alla rotazione ininterrotta dell'albero motore, la pompa scarica fluido in modo continuo. La portata della pompa è direttamente proporzionale 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 il fluido non può essere scaricato dall'uscita 100%, 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 del componente più debole del dispositivo.

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

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 la portata corretta, 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.

L'ingranaggio e l'albero della pompa PEP-II sono integrati e l'intero processo di indurimento del corpo è stato adottato per ottenere una maggiore durata. Il cuscinetto di tipo "D" incorpora un meccanismo di lubrificazione forzata, che consente al polimero di passare attraverso la superficie del cuscinetto e di tornare al lato di ingresso della pompa per garantire un'efficace lubrificazione dell'albero rotante. Questa caratteristica riduce la possibilità di ritenzione e degradazione del polimero. Il corpo della pompa, lavorato con precisione, può abbinare con precisione il cuscinetto di tipo "D" all'albero dell'ingranaggio per garantire che quest'ultimo non sia eccentrico e prevenire l'usura degli ingranaggi. La struttura della tenuta Parkwood e la tenuta a labbro in PTFE costituiscono insieme una tenuta raffreddata ad acqua.

Questo tipo di tenuta non tocca effettivamente la superficie dell'albero. Il suo principio di tenuta consiste nel raffreddare il polimero fino a uno stato semi-fuso per formare un'autosigillatura. È possibile utilizzare anche la tenuta Rheoseal, che presenta scanalature a spirale inversa sulla superficie interna della tenuta dell'albero, in modo che il polimero possa essere sottoposto a contropressione verso l'ingresso. Per facilitare l'installazione, il produttore ha progettato una superficie di montaggio con bullone ad anello che si adatta al montaggio della flangia di altre apparecchiature, semplificando la produzione di flange cilindriche.

La pompa a ingranaggi PEP-II è dotata di elementi riscaldanti che corrispondono alle specifiche della pompa, selezionabili dall'utente, garantendo un riscaldamento rapido e un controllo ottimale della temperatura. A differenza del metodo di riscaldamento nel corpo pompa, il danneggiamento di questi componenti è limitato a una singola scheda e non ha alcun impatto sull'intera pompa.

●Dispositivo di guida

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 entro 1%. L'utilizzo di una pompa a ingranaggi sulla linea di estrusione può aumentare la portata e ridurre il tempo di taglio e di permanenza del materiale nell'estrusore.

La pompa a ingranaggi esterni è la pompa a ingranaggi più utilizzata e generalmente si riferisce alla pompa a ingranaggi esterna. La sua struttura è mostrata in Figura 1, 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 in rotazione dal motore. La pompa a ingranaggi esterni ha una struttura semplice, peso leggero, basso costo, funzionamento affidabile e 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 del dente in due modi.

Dopo che il liquido entra nella camera di scarico, i denti dei due ingranaggi si ingranano continuamente, in modo che il liquido venga spinto dalla camera di scarico nel tubo di scarico. 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, tra 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 l'ingranaggio si disinnesta 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 dell'ingranaggio entrano nell'ingranaggio, 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 le seguenti caratteristiche: struttura semplice, flusso uniforme, funzionamento affidabile, ma bassa efficienza, elevata rumorosità e vibrazioni, e facile usura. Viene utilizzata principalmente per il trasporto di vari oli non corrosivi, non solidi e con capacità lubrificante, e la cui temperatura generalmente non supera i 70 °C, come olio lubrificante e olio vegetale commestibile. 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

⑴ Struttura semplice e prezzo economico;

⑵ Bassi requisiti di lavoro e ampia applicazione;

⑶ Le calotte terminali e le scanalature tra i denti dell'ingranaggio formano numerose camere di lavoro fisse e sigillate, che possono essere utilizzate solo come pompa quantitativa.

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 il processo di accoppiamento, 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.

●Classificazione delle pompe ad ingranaggi

Per quanto riguarda gli ingranaggi dei componenti principali, essi sono composti principalmente da ingranaggi normali comuni pompe ad ingranaggi e pompe ad ingranaggi ad arco. Le comuni pompe ad ingranaggi normali sono più resistenti delle pompe ad ingranaggi ad arco circolare quando trasportano fluidi con impurità, e le pompe ad ingranaggi ad arco circolare hanno una struttura speciale, trasportano fluidi puliti, sono silenziose e hanno una lunga durata. Ognuna ha i suoi vantaggi.