O bomba de engrenagens É uma bomba rotativa que depende da variação e do movimento do volume de trabalho formado entre o cilindro da bomba e a engrenagem de engrenamento para transportar o líquido ou pressurizá-lo. Dois espaços fechados são compostos por duas engrenagens, um corpo de bomba e tampas frontal e traseira. Quando as engrenagens giram, o volume do espaço na lateral do desengate da engrenagem aumenta de pequeno para formar um vácuo para sugar o líquido, e o volume do espaço na lateral da engrenagem de engrenamento aumenta de grande para pequeno e comprime o líquido na tubulação. A cavidade de sucção e a cavidade de descarga são separadas pela linha de engrenamento das duas engrenagens. A pressão na saída da bomba de engrenagens depende inteiramente da resistência na saída da bomba.

1. Princípio de funcionamento da bomba de engrenagens

Conceitos básicos:

O conceito de um bomba de engrenagens É muito simples. Sua forma mais básica consiste em duas engrenagens do mesmo tamanho se engrenando e girando uma com a outra em uma carcaça bem ajustada. O interior da carcaça tem o formato de um "8" e nela são instaladas duas engrenagens. O diâmetro externo e ambos os lados da engrenagem são firmemente encaixados na carcaça. O material da extrusora entra no meio das duas engrenagens pela porta de sucção e preenche esse espaço, move-se ao longo da carcaça com a rotação dos dentes e é finalmente descarregado quando os dois dentes se engrenam.

Em termos de terminologia, uma bomba de engrenagens também é chamada de dispositivo de deslocamento positivo, que é como um pistão em um cilindroQuando um dente entra no espaço fluido de outro dente, como o líquido é incompressível, o líquido e o dente não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo, de modo que o líquido é espremido mecanicamente. Devido ao engrenamento contínuo dos dentes, esse fenômeno ocorre continuamente, de modo que uma quantidade de descarga contínua é fornecida na saída da bomba, e a quantidade de descarga é a mesma para cada revolução da bomba. Com a rotação ininterrupta do eixo de transmissão, a bomba descarrega fluido continuamente. A vazão da bomba está diretamente relacionada à sua velocidade.

De fato, há uma pequena perda de fluido na bomba, pois esses fluidos são usados para lubrificar os mancais e ambos os lados das engrenagens, e o corpo da bomba nunca pode encaixar sem folga, de modo que 100% do fluido não pode ser descarregado pela saída, portanto, uma pequena perda de fluido é inevitável, o que impede que a eficiência operacional da bomba atinja 100%. No entanto, a bomba ainda pode funcionar bem e, para a maioria dos materiais extrudados, ainda pode atingir uma eficiência de 93% a 98%.

Para fluidos cuja viscosidade ou densidade muda durante o processo, esta bomba não será muito afetada. Se houver um amortecedor, como um filtro ou um restritor na lateral da porta de descarga, a bomba empurrará o fluido através deles. Se este amortecedor mudar durante a operação, ou seja, se a tela do filtro ficar suja, entupida ou a contrapressão do limitador aumentar, a bomba manterá uma vazão constante até que o limite mecânico da parte mais fraca do dispositivo seja atingido.

Na verdade, existe um limite para a velocidade de uma bomba, que depende principalmente do fluido do processo. Se o óleo for transportado, a bomba pode girar a uma velocidade muito alta, mas quando o fluido é um polímero fundido de alta viscosidade, essa restrição aumenta consideravelmente durante a atividade física.

É muito importante injetar o fluido de alta viscosidade no espaço de dois dentes na lateral da porta de sucção. Se esse espaço não for preenchido, a bomba não conseguirá descarregar uma vazão precisa, portanto, o valor da PV também é outro fator limitante e uma variável do processo. Devido a essas limitações, os fabricantes de bombas de engrenagens fornecerão uma série de produtos, com diferentes especificações e deslocamentos. Essas bombas serão adaptadas ao processo de aplicação específico para otimizar a capacidade e o preço do sistema.

Dispositivo de acionamento:

A bomba de engrenagens é acionada por um motor independente, que pode bloquear eficazmente a pulsação de pressão a montante e as flutuações de fluxo. A pulsação de pressão na saída da bomba de engrenagens pode ser controlada dentro do 1%. O uso de uma bomba de engrenagens na linha de produção de extrusão pode aumentar a velocidade de saída do fluxo e reduzir o cisalhamento e o tempo de residência do material na extrusora.

A bomba de engrenagem externa é a mais amplamente utilizada. Geralmente, a bomba de engrenagem geralmente se refere à bomba de engrenagem externa. Sua estrutura, mostrada na figura, é composta principalmente por engrenagem de acionamento, engrenagem acionada, corpo da bomba, tampa da bomba e válvula de segurança. O espaço selado formado pelo corpo da bomba, tampa da bomba e engrenagem é a sala de trabalho da bomba de engrenagem. Os eixos das duas engrenagens são instalados respectivamente nos furos de rolamento nas duas tampas da bomba, e o eixo da engrenagem de acionamento se estende para fora do corpo da bomba e é acionado pelo motor para girar. A bomba de engrenagem externa é simples em estrutura, leve em peso, baixo custo, confiável em operação e possui uma ampla gama de aplicações.

Quando a bomba de engrenagens está em funcionamento, a roda motriz gira com o motor e aciona a roda motriz. Quando os dentes de engrenamento de um lado da câmara de sucção se separam gradualmente, o volume da câmara de sucção aumenta e a pressão diminui, e o líquido no tubo de sucção é sugado para dentro da bomba; o líquido de sucção é empurrado para a câmara de descarga pela engrenagem na ranhura do dente de duas maneiras. Após o líquido entrar na câmara de descarga, os dentes das duas engrenagens engrenam continuamente, de modo que o líquido é comprimido e entra no tubo de descarga a partir da câmara de descarga. A engrenagem motriz e a engrenagem acionada giram continuamente, e a bomba pode sugar e descarregar o líquido continuamente.

O corpo da bomba é equipado com uma válvula de segurança. Quando a pressão de descarga excede a pressão especificada, o líquido transportado pode abrir automaticamente a válvula de segurança para retornar o líquido de alta pressão para a tubulação de sucção.

A bomba de engrenagens interna é composta por um par de engrenagens internas engrenadas entre si, com peças em forma de crescente, carcaças de bomba, etc. entre elas. A função da peça em forma de crescente é separar a câmara de sucção da câmara de descarga. Quando a engrenagem motriz gira, um vácuo parcial é formado onde as engrenagens são desengatadas, e o líquido é sugado para dentro da bomba para preencher os dentes da câmara de sucção, entrando então na câmara de descarga por dois caminhos, ao longo dos lados interno e externo da peça em forma de crescente. Onde os dentes da engrenagem entram na malha, o líquido existente entre os dentes é comprimido e enviado para o tubo de descarga.

Além das características de capacidade autoescorvante, vazão e pressão de descarga, a bomba de engrenagens não possui válvulas de sucção e descarga na carcaça da bomba. Possui estrutura simples, vazão uniforme e operação confiável, mas apresenta baixa eficiência, alto nível de ruído e vibração, além de ser fácil de desgastar. É usada principalmente para transportar diversos óleos não corrosivos, não sólidos e com capacidade lubrificante, e a temperatura geralmente não excede 70 ℃, como óleo lubrificante, óleo vegetal comestível, etc. A faixa geral de vazão é de 0,045 a 30 ms/h, a faixa de pressão é de 0,7 a 20 MPa e a velocidade de trabalho é de 1200 a 4000 rpm.

Características estruturais:

● Estrutura simples e preço baixo;

● Baixa exigência de trabalho e ampla aplicação;

● As tampas das extremidades e as ranhuras entre os dentes das engrenagens formam muitas câmaras de trabalho fixas e seladas, que só podem ser usadas como bombas quantitativas.

A engrenagem adota a nova tecnologia de nível avançado internacional da década de 1990 - perfil de dente com arco seno duplo. Comparada às engrenagens evolventes, sua principal vantagem é a ausência de deslizamento relativo na superfície do perfil do dente durante o engrenamento, de modo que a superfície do dente não apresenta desgaste, equilíbrio de funcionamento, ausência de retenção de líquido, baixo ruído, longa vida útil e alta eficiência. A bomba elimina as amarras do design tradicional, permitindo que a bomba de engrenagens entre em um novo campo em design, produção e uso.

A bomba é equipada com uma válvula de segurança de pressão diferencial para proteção contra sobrecarga, e a pressão total de retorno da válvula de segurança é 1,5 vezes a pressão de descarga nominal da bomba. Ela também pode ser ajustada de acordo com as necessidades reais, dentro da faixa de pressão de descarga permitida. No entanto, esta válvula de segurança não pode ser usada como válvula redutora de pressão por um longo período, podendo ser instalada separadamente, quando necessário.

A vedação da extremidade do eixo da bomba é projetada em duas formas: uma é uma vedação mecânica e a outra é uma vedação de gaxeta, que pode ser determinada de acordo com as condições específicas de uso e os requisitos do usuário.

2. Características do Trabalho

Vantagens: Estrutura simples e compacta, tamanho pequeno, peso leve, boa capacidade de fabricação, preço baixo, forte auto-sucção, insensível à poluição por óleo, ampla faixa de velocidade, resistência a cargas de choque, fácil manutenção e trabalho confiável.

Desvantagens: Força radial desequilibrada, grandes artérias de fluxo, alto ruído, baixa eficiência, baixa intercambiabilidade de peças, difícil de reparar após desgaste e não pode ser usada como uma bomba variável.

Captura de óleo:

Razão: Durante a operação da bomba de engrenagens evolventes, como o volume contido na interseção das engrenagens varia com o tempo, parte do óleo hidráulico frequentemente fica retida entre os dentes. Como mostrado na figura, isso é chamado de fenômeno de aprisionamento de óleo. O óleo hidráulico incompressível causa grande vibração e ruído na engrenagem externa, o que afeta o funcionamento normal do sistema.

Medidas: Ranhuras de descarga abertas nas placas de cobertura dianteira e traseira ou mangas flutuantes, e o princípio de abertura das ranhuras de descarga: a distância entre as duas ranhuras é o volume fechado mínimo, e o volume fechado é alterado de grande para pequeno para se comunicar com a câmara de óleo de pressão, e o volume fechado se comunica com a cavidade de sucção de óleo quando muda de pequeno para grande.

Vazamento:

O vazamento da bomba de engrenagens é relativamente grande. O caminho do vazamento da engrenagem de engrenamento externo é o seguinte: um é a folga da cabeça da engrenagem, o segundo é o teste de folga e o terceiro é a folga da engrenagem.

Entre eles, o vazamento de folga na face final é relativamente grande, representando 80%-85% do vazamento total. Quando a pressão aumenta, a primeira não se altera, mas a segunda aumenta significativamente a deflexão. Esta é a principal razão para o vazamento em bombas de engrenagens externas, cuja eficiência volumétrica é baixa, portanto, não é adequada para bombas de alta pressão.

Eficiência:

As bombas de engrenagens são eficientes no manuseio de fluidos viscosos e fornecem uma vazão consistente. Elas geralmente são menos eficientes com fluidos finos ou de baixa viscosidade devido ao aumento de vazamento interno.

Solução: A compensação da folga da face final adota medidas de equilíbrio de pressão estática, e uma peça de compensação é adicionada entre a engrenagem e a tampa, como uma bucha flutuante e uma placa lateral flutuante.

Força desequilibrada:

O lado direito é a câmara de pressão de óleo e o lado esquerdo é a câmara de sucção de óleo. As pressões das duas câmaras são desbalanceadas; além disso, a pressão da câmara de pressão de óleo diminui gradualmente devido ao vazamento na parte superior dos dentes. As duas pressões desbalanceadas atuam sobre a pressão radial desbalanceada da engrenagem e da báscula do eixo. Quanto maior a pressão do óleo, maior a força que acelera o desgaste do rolamento, reduz a vida útil do rolamento, entorta o eixo e aumenta o desgaste da parte superior dos dentes e dos furos do eixo.

Medidas preventivas: Utilize ranhuras de equilíbrio de pressão ou reduza a pressão das câmaras de óleo.

3. Falhas comuns

Não é possível descarregar

Fenômeno problemático: A bomba não consegue descarregar.

A causa da falha: A direção de rotação é oposta; a válvula de sucção ou descarga está fechada; a entrada não tem material ou a pressão está muito baixa; a viscosidade está muito alta e a bomba não consegue morder o material.

Contramedidas: Confirme a direção de rotação; confirme se a válvula está fechada; verifique a válvula e o manômetro; verifique a viscosidade do líquido, se a vazão proporcional à velocidade aparece quando em baixa velocidade, se houver vazão, a entrada é insuficiente.

Fluxo insuficiente:

Fenômeno problemático: Fluxo da bomba insuficiente.

A causa da falha: A válvula de sucção ou descarga está fechada; a pressão de entrada está baixa; a tubulação de saída está bloqueada; a caixa de vedação está vazando; a velocidade está muito baixa.

Contramedidas: Confirme se a válvula está fechada; verifique se a válvula está aberta; confirme se o volume de descarga está normal; aperte; quando uma grande quantidade de vazamento afetar a produção, a operação deve ser interrompida e desmontada para inspeção; verifique a velocidade real do eixo da bomba.

Som anormal:

Fenômeno problemático: Som anormal.

Razões para o fracasso: Grande excentricidade do acoplamento ou lubrificação deficiente; falha do motor; redutor anormal; instalação deficiente da vedação do eixo; deformação ou desgaste do eixo.

Contramedidas: Alinhar ou encher com graxa; verificar o motor; verificar os rolamentos e engrenagens; verificar a vedação do eixo; verificar a desmontagem do veículo.

Sobrecorrente:

Fenômeno problemático: Corrente excessiva.

A causa da falha: A pressão de saída está muito alta; a viscosidade do material fundido está muito alta; o conjunto do eixo não está bem ajustado; o eixo ou o rolamento está desgastado; o motor está com defeito.

Contramedidas: Verifique o equipamento e as tubulações a jusante; verifique a viscosidade; verifique a vedação do eixo e ajuste adequadamente; verifique após a parada se a manivela está muito pesada; verifique o motor.