Analiza constructiv-funclionald a pomp elor v olumice

ANALIZA CONSTRUCTIV.FUNCTIONALA A POMPELOR VOLUMICE

2.1. Obiectivul lucririi

Lucrarea iqi proplme si evidenfieze cdteva aspecte concrQte privind construclia gi functionarea unorpompe volumice reprezentative precum gi calculul parametrilor funclionali ai acestora.

2.2. Pompa cu ro{i dinlate

in figura 1, este prezentatd scherna constructiv-flrnctionald a unei pompe cu doud roti dinJate.Roata conducdtoare (1) este montatd cu pand pe arborele de antrenare, rcaIa (2) fiind condusd.Roata conduc6toare este antrenatd de un motor electric sau termic. Carcasa (3) are un orificiu deaspiralie (4) in dreptul iegrii dintilor din angrenare qi un orificiu de refulare (5) in dreptui intrdriidintilor-in angrenare.

In timpul ieqirii dinlilor din angrenare volumul instantaneu al spatiului de aspiralie semdregte, producdadu-se o depresiune datoritd cdreia uleiul din rezervor aflat la presiune atmosfericdeste aspirat in camera de aspiratie I . Uleiul aspirat intrd in golurile dintre dinlii rotilor qi estetransportat prin rotirea angrenajului spre camera de refulare R .

Golurile dintre dinti au deci rol de cupe hansportoare de ulei. in camera de refulare, prinangrenarea rolilor, uleiul este eliminat din golurile dintre ei qi refulat prin orificiul (5).

Realizarea efectului de pompare depinde de condiliile de etanqare intre camerele de aspiraliegi de refrrlare precum gi intre suprafelele laterale ale rolilor qi capacele pompei (etangarea laterald).Separarea etanqb a celor doui camere se obline prin contactul liniar a flancurilor danturii gi depindede mirimea iocurilor dinfe flancuri.

Figura 1: Pompd cu doud roli dintate

Profilul dintilor este in evolventd iar contactul dinhe dinli se face pe linia de angrenare S,,S,(fig. 1). Golurile dintre dinlii care transportd lichidul se inchid prin angrenare inainte ca lntrcagacantitate de lichid din e1e sd fie evacuatd in camera de refulare. Astfel, in golurile g rdmAne ocantitate de ulei sub presiune. Uleiul sub presiune rbmas in goluri provoacd solicitiri mecanicesuplimentare in corpul pompei prin apdsarea pe care o produce asupra arborilor gi lagdrelor derezelffraxa De aceea uleiul rdmas in golurile dinfilor trebuie evacuat.

Pentru reducerea solicitdrii interioare a rolilor qi lagdrelor se folosesc diferite metodeconstructive, care sebazeazd pe echilibrarea apdsdrii provocate de presiunea lichidului, 9i anume:

a) Legarea golurilor opuse dintre dinli prin orificiile (1) practicate in corpul rotilor (2) qi (3).Astfel se creeazd o zond, de apdsare a de sens contrar, care echilibreazd apdsarea b din zona derefulare (fig. 2.a).

Analiza constructiv-funclionald a pompelor volumice

b) Legarea camerei de aspimlie ,4 cu golurile dintre dinli in apropierea zonei de refrrlare bgi a camerei de refirlare R in apropierea zonei de aspiralie 4, prin canalele (l) gi (2) practicateincarcasa (3). Astfel se echilibreazd forfele care aclioneazd pe aceeagi direcfie dar ln sens contrar(fig.2.b).

Figura 2: Echilibrarea forfelor de presiune la pompele cu roli dinfate:a - Pompd cu roti dinlate cu canale de descdrcare in corpul rotilor;

b - Pompd cu roli dintate cu canale de descdrcare in carcas6.

Qr.t.Parametri de baziai pompelor cu roti dintate

5-!r .D..h, ,2

iar, volumul de fluid este

r , - !r .o. 'h. t ,' 2

- Debitul pompei cu roti dinfate se poate calcula aproximativ, determindnd volumul de lichidtransportat intre camera de aspiralie I gi camera de refirlare R la o rotatie de citre o roatd dinJatii.

Conform figurii I, suprafata fronta16 a tuturor dintilor este aproximtiv egal6 cu suprafatagolurilor dintre dinti

(2.r)

(2.2)

in care:D, este diametrul de rulare (rostogolire) al anrbelor roti;ft - lniiltimea dintilor;/ - lilimea rolilor.Pentru pompa cu doud ro{i egale, functionAnd la turatia n , debitul pompei va fi:

Q=v.n=n.D, .h . l .n lns ls l (2 .3)

Q=1oa.E.D, .h ' l .n f i . lmln l Q.4)Z este volumul unitar dat'de relatiaunde

Analha constructiv-funclionald a pompelor volamice

V =2 'Vt - r . o , .h . t [ ^^ ' ] .intrucat

h=2.n , D,=. ' " g i I - ) . .n iexpresia debitului teoretic al pompei cu roti dinlate este

Q=2. r . ) . .m3 . ' .n l ^ ' l s l

Q =2. t0-6 ' n . 1 . m3 . " .

n l t1^ in) "1n care:

rz este modulul rotii;2 - coeficientul de ldtime al rofii;z - numdrul de din1i, egal la ambele ro1i,

- Momentul de antrenare al pompei se calculeazi cu relafia:

M - = tO-+ P 'V ' r ' ' '" 2 . t t

in care:p este presiunea de lucru, in bari ;

Z - volumul pompei, in mm3 .

e,-J9 p,wl" 612 n.

in cme:g este debitul real la iegirea din pompl;

4 - randamenrul total al pompei (4 = 0,5.'.0,9 ).

(2.e)

- Puterea necesard pentru dezvoltarea presiunii p se calculeazd cu relatia:

(2.s)

Q.6)

Q.7)

(2.8)

(2. r 0)

- " 12p. Pompa cu palete cu debit constant

Pompa cu palete cu debit constant prezentalA in figura 3, este formati dintr-un rotor (1) incare se afli un numir par de palete (2) dispuse inclinat cu unghiul a fatd de raza rotorului qi unstator (3). Statorul are profilul interior in formi ova15" formatd din patru arce de cerc de raze r, gi r,racordate prin patru mcuri de spiral{ arhimedicd.

in timpul invdrtirii rotorului fiecare pereche de palete fomeazi cu perelii statorului qi airotorului o camerd hansportoare de ulei din spafiul de aspirafie in spa{iul de refirlare.

2IJ

Figura 3: Pompi cu palete cu debit constant

Analiza constructiv-fwrcli onald a pompelor tt olumice

Datoritd profilului interior oval al statorului, in timpul unei rotalii complete a rotoruluipaletele se deplaseazd de doud ori spre exterior gi de doub ori spre interior. Camerele delimitate dedoul palete vecine se mdresc qi se micgoreazd de doud ori gi astfel, in timpul unei rotalii complete arotorului, pompa aspird qi refuleazd de doud ori prin orificiile A, R, qi A4 R, . De aceea pompa este

numitd cu dubl6 actiune.

- Debitul pompei cu palete cu debit constant se calculeazd cu relatia:(2.rr)

(2.r2)

Q -10-6v .n ft1^i"]in care V este volumul unitar (debitul specific) gi se calculeazd cu relatia:

v -z n.l /r j -r, ')- o ' (r,-r, l l^^' lL cosd l

unde:gi r, reprezintd raza micd respectiv taza mate a statorului, in mm ;- ldtimea paletel o4 1n mm ;- grosimea paletelor, in mm;

z - num[rul de palete.Relalia de calcul aproximativ al debitului la turaJia n va fi:

\b

Q=2.10-6 b." 144' -n')-ffit,-nlf tltuinl Q.t3)

Datoritd faptului ca debitul depinde qi de diferenta pdtratelor ruzelor rj -r,', o pompdconstruitd pentru un anumit debit poate fi transformatd, pentru a da un debit mai mic, prin mtrrirearazei 4 sau unul mai mare, prin mditea razei rr.

Pompele cu palete pot realiza debite de pana la 600 /min la presiuni de maximum200 bari.

- Momentul de antrenare al pompei cu palete, pentru realizarea unei anumite presiuni, sepoate calcula cu o relaJie de forma relaliei (2.9), in care volumul witar V este determinat cu relatia(2.12't.

2.4. Pompa cu pistonage axiale

Pompele cu pistonaqe axile se construiesc in variante cu debit, respectiv turatie constantd saucu debit, respectiv turalie variabild.

Dupd modul de amplasarea al blocului pistonaqelor ln raport cu discul antrenor se distingdoud categorii principale :

- cu bloc inclinat;->.) - cu disc inclinat;

- cu disc fulant.Pompele cu bloc inclinat (frg. 4.a) la care blocul (1) cu pistonaqele (2) poate fi inclinat cu un

unghi a fatd de axul discului (3).Pompele cu disc inclinat (fig. a.b), spre deosebire de tipul precedent, au blocul (1) cu

pistonaqele (2) fix iar discul (3) impreund cu axul de antrenare (4) inclinabil cu unghiul a .Pompe cu disc fulant(fig. 4.c), sunt caracteizate printr-un singur arbore, neinclinabil, pe

care se monteazd articulat discul fulant (1) care poate lua diferite inclindri a .La toate variantele, unul dintre parametrii geometrici de care depinde volumul unitar este

unghiul a de inclinare a axei blocului pistonaqelor (respectiv discului).in figura 5, se prezint[ o pompd cu pistonage axiale cu bloc inclinat. Rotorul (l) are un

numdr de gduri cilindrici cu axele paralele cu axa de rotatie a rotorului. in geuri se poate deplasa unnumir corespunzdtor de pistonage (4). Tijele (5) ale pistonagelor sunt legate prin articulatii sferice

Analiza constructiv-funclionald a pompelor v olumice

de discul (2), a cnrui hclinare poate fi variabili. Rotorul este antrenat prin intermediul legdturiicardanice (6) de discul rotitor (2), antrenat la rendul s6u de un electromotor prin arborele motor (7).

a D a

Figura 4: Pompd cu pistonage axiale: (a) pompd cu bloc inclinat; (b) pompl cu disc inclinat;(c) pompi cu disc firlant.

intucet blocul pistonagelor este inclinat cu unghiul Ct , pistonagele sunt obligate sA executeo cursd de lrrngirne ft ln timpul migcirii de rotafie a pompei, aspirind uleiul din camera I gireful6ndu-1 in camera R .

, - ) 8 1 4 3 56 2 7

4 Figura 5: Pompa cu pistonage axiale cu bloc inclinat

Aspiralia qi refirlarea uleiului se efetueazd prin distribuitorul (8) fix fatd de rotor. Prin rotireadiscului (2), deci a rotorului (1), de la 0la 180", pistonaqul se deplaseazd in hteriorul cilindrului pedlslanta h, realizdnd aspiratia uleiului din camera de aspiratie a distribuitorului. ContinuAnd rotireade al 180' la 360o, pistonagele se deplaseazi in sens invers cu aceeagi lungime de cursd I spreinteriorul cilindrului. realizdndu-se refularea uleiului in camera de refulare.

Debitul teoretic al pompelor cu pistonage axiale este dat de relaliaI r r I

, Q=r ' 'n V"" l t lin care:

Z este volumul de ulei refrrlat la o rotalie;n - turalia pomp ei, in rot f min .Volumul de ulei refirla la o rotatie a blocului este

. . r ' dz t r l- l t = - '1 ' ' z Wm" l4

(2.t4)

(2.rs)

m care:d este diametrul efectiv al rmui pistonaq, in nz ;z - num6rul de pistonage;& - cursa pistonaqului,in mm .Pentu turalia n , debitul pompei cu pistonaqe axiale este dat de expresia:

_ J z

Q=1ou ' ' " : .h .z 'n V lm in l

Cursa pisxtonului ft se poate calcula cu rela{ia:- pentru pompa cu bloc inclinat

h =2 .R.s ina : '- pentru pompa cu discul inclinat,

h=2 .R. tgain care R este raza aproximativd,in mm .

Debihrl teoretic se va calcula cu relalia:- pentru pompa cu bloc inclinat,

e - ! . tou . n . d2 . R . z . n .s i ta f ! lm in l ;z

- pentnr pompa cu discul inclinat,

a --U'to' ' n' dz' R' z ' n' tgd [. l i r inl .

Q.16)

(2.r7)

(2.18)

(2.re)

Q.20)- Momentul de antrenare al pompei cu palete, pentru realizarea unei anumite presiuni, se

poate calcula cu o relafie de forma relatiei (2.9), in cme volumul unitar V este determinat cu relatia(2.rs).

2.5. Deslilgurarea lucriirii

Vor fi analizate trei tiputi de pompe volumice (pompa q doui roti dintate, pompa cupistonage cu debit constant gi pompa cu pistonage cu bloc lnclinat). In cazul pompelor cu pistonagecu debit variabil se va analiza sistemul de modificare a parametrului de reglaj, respective unghiul a .

in acest sens, vor fi demontate tipurile de pompe menfionate gi vor fi efectuate mdsurdtoripentru determinarea dimensiunilor funclionale.

Pentru calculul parametrilor de lucru se vor adopta valori normalizate pentru :- turatie: r? = (800,1500,3000) rotf min- presiune p = (50,100,150375) barRezultatele se vor centraliza ln tabelul 1.

Tabelul I

V

Tipul pompei DebitulAlil"n"l

MomentulM"lN.ml

PutereaP,[kw]

Pompa cu roti dinlatePompd cu palete cu

debit constantPompd cu pistonage

axiale cu bloc inclinat