POMPE CU ROI DINATE4.3. POMPE CU DEPLASARE CONTINU. POMPA CU ANGRENAJE

Figura 4.13 Schema tridimensionala a mecanismului unei pompe cu roi

dinate cu angrenaj exterior4.3.1. Generaliti privind pompele cu angrenaje

O pompa simpl cu angrenaj cilindric este format din dou roi dinate amplasate ntr-o carcas nchis lateral cu dou capace ce susin lagrele. Una dintre roi (pinionul) este antrenat de un motor printr-un arbore.

Figura 4.14 Pompa cu angrenaj exterior evolventic

Angrenajul poate fi evolventic sau cicloidal, exterior (figura 4.14) sau interior; dinii pot fi drepi nclinai sau n V. Camerele de volum variabil se formeaz n zona de angrenare, ntre dinii roilor, carcas i capacele acesteia. Ieirea dinilor din angrenare creaz goluri ce se umplu cu lichid din conducta de aspiraie, datorit diferenei de presiune dintre rezervor i spaiul de volum cresctor; lichidul este transportat n golurile dintre dini de la racordul de aspiraie la cel de refulare, fiind expulzat n acesta datorit reintrrii dinilor n angrenare. Linia de contact dintre pinion i roat constituie o etanare mobil a spaiului de nalt presiune fa de cel de joas presiune. n cazul pompelor cu angrenaj interior evolventic, separarea zonelor de refulare iaspiraie necesit n plus o diafragm de form semilunar amplasat ntre pinion i roat. Aceast pies nu este necesar dac angrenajul interior este cicloidal critic deoarece diferena de un dinte asigur teoretic contactul tuturor dinilor pinionului cu roata.

La pompele cu angrenaj exterior distribuia se realizeaz prin guri peacticate n caracs sau n capace; dac se utilizeaz un angrenaj interior, aspiraia i refularea lichidului pot fi asigurate prin ferestre situate n capace sau prin guri radiale practicate n carcas i ntre dinii roii.

Curgerile inverse, periferice i frontale sunt limitate de jocurile foarte mici, radiale i axiale, existente n roi, caracs i capace, la pompepe cu angrenaj exterior, respectiv ntre roi, diafragm i capace, n cazul pompelor cu angrenaj interior. Meninerea randamentului volumic la o valoare acceptabil necesit compensarea automat a uzurii pieselor pompei, ndeosebi a capacelor.

Rezultanta forelor de presiune pe roi solicit lagrele proporional cu suprapresiunea realizat de pomp. La presiuni de refulare mici i mijlocii (5...100 bar) se pot utiliza att lagre de alunecare ct i de rostogolire. La presiuni mari (100...330) se ntrebuineaz practic exclusiv lagre de alunecare; fiind greu solicitate, acestea au frecvent o structur special; n acelai timp eforturile radiale pe roi sunt reduse prin msuri constructive.

Continuitatea transmiterii micrii ntre roile dinate nu poate fi asigurat dect de o dantur cu grad de acoperire supraunitar. Ca urmare, nainte de ieirea unei perechi de dini din angrenare, o alt pereche de dini (adiaceni) intr n contact. Cele dou perechi de dini i capacele nchid i comprim (strivesc) un volum de lichid, genernd ocuri n angrebaje i lagre, zgomote i scurgeri erozive de mare vitez. Reducerea efectelor acestui fenomen necesit o serie de msuri constructive.

n practic se folosesc i pompe complexe, formate din dou sau mai multe pompe simple, dispuse n paralel sau serie. n primul caz (figura 4.15) debitele se nsumeaz, obinndu-se i echilibrarea solicitrii radiale a pinionului; n al doilea caz se asigur presiuni mai mari; exist i soluii ixte, paralel serie (figura 4.16).

Figura 4.15. Pomp multipl cu angrenaje

(cu dou trepte dispuse n paralel)Figura 4.16 Pomp multipl cu angrenaje

(cu trepte dispuse n serie sau paralel)

Dac pinioanele pompelor simple sunt antrenate de un singur arbore se obin pompele multiple, ale cror uniti sunt independente din punct de vedere hidraulic.

Antrenarea pompelor cu roi dinate se face de obicei direct, fr a solicita radial sau axial pinionul; dac antrenarea se face prin curea, angrenaj sau lan, sunt necesare lagre suplimentare.

Pompele cu roi dinate moderne au capacitatea constant; ele pot fi prevzute cu supape de limitare a presiunii i cu regulatoare de debit cu trei ci, amplasate n capacul posterior (opus arborelui).

Pompele cu angrenaje cilindrice sunt lag rspndite n transmisiile hidrostatice datorit simplitii constructive, gabaritului redus i costului sczut; au ns randamente mai mici dect pompele cu pistoane, sunt mai zgomotoase dect acestea i au o neuniformitate mare a debitului. n figura 4.17 se prezint curbe tipice de variaie a randamentului volumic i a celui total n funcie de presiune.

Figura 4.17

Din punct de vedere tehnologic, pompele cu angrenaj exterior evolventic sunt cele mai simple. Datorit gradului mare de acoperire, dantura nclinat micoreaz zgomotul i uzura, dar introduce eforturi axiale n lagre i are un randament volumic redus, fiind rar utilizat. Dantura n V este ntrbuinat numai la pompele de debit mare care vehiculeaz lichide foarte vscoase, deoarece dinii nclinai permit legtura permanent ntre racorduri.

Pompele cu angrenaj interior necesit o tehnologie mai complex de fabricaie dar sunt mai compacte dect celelalte i au un debit uniform. La presiuni ai mici de 100 bar dantura cicloidal este mai rspndit dect cea evolventic.

Cu unele modificri n construcia lagrelor, pompele cu angrenaje cilindrice pot fi utilizate ca motoare. [24]

Pompele cu roi dinate sunt pompe volumice rotative la care micarea de rotaie a rotoarelor se realizeaz prin antrenarea unuia dintre arbori, de la o surs ded putere exterioar pompei, iar angrenarea organelor ded nchidere (dinii) prevzute pe periferia rotoarelor provoac rotirea arborelui condus. Carcasa n care sunt amplasate roile dinate este nchis lateral cu dou capace, care constituie, uneori, i supori pentru lagre.

La ieirea dinilor din angrenare (fig. 1.) se creeaz spaiul de volum cresctor n care ptrunde lichidul din conducta de aspiraie, sub aciunea diferenei de presiune fa de presiunea din rezervor, apoi lichidul este transportat ntrre dinii roilor dinate de la cavitatea de aspiraiela cea de refulare, datorit reintrrii dinilor n angrenare. Linia de contact dintrte cele dou roi dinate aflate n angrenare constituie o nchidere a spaiului de nalt presiune fa de cel de joas presiune.

Pompele cu roi dinate sunt folosite ndeosebi la pomparea lichidelor vscoase, ca pompe de ungere n construciile de maini, la motoarele cu ardere intern, n instalaiile de acionri hidraulice, la pomparea viscozei n industria textil, etc. Aceste pompe sunt puin sensibile la variaia vsozitiilichidului i la existena reziduurilor n lichid.

n comparaie cu pompele cu piston, pompele cu roi dinate admit turaii nalte i dunt, din punct de vedere constructiv, mai simple.

Pentru a rspunde cecrinelor de lucru la diverse regimuri de turaie, presiune sau debit, unele constrrucii admit o reglare n trepte de turaiei, iar uneori sunt prevzute cu reglarea automat a debitului sau a presiunii la o turaie fix.

Profilul dinilor la pompa cu roi dinate se execut n general n evolvent, uneori n epicicloid. La unele construcii cu angrenare interioar se utilizeaz i profilul n hipocicloid, ndeosebi la presiuni de refulare sub 100 bar.

Pompele cu roi dinate prezint urmtoarele particulariti importante:

- posibilitatea de aspiraie i de refulare a vaporilor cu tensiune nalt a vaporilor i cu coninut mare ded gaze i aer dizolvat; presiunea absolut n cavitatea de aspiraie la pompele cu angrenare exterioar pot ajunge la 0,4 bar.

- posibilitatea utilizrii lichidului de lucru cu vscozitatea cinematic cuprins n limite largi, ntre i ;

- debitul pompei poate fi cuprins ntr-o gam larg de valori, ntre zero i cteva mii de litri pe minut; la aceste pompe, nefiind piese supuse aciunii forelor centrifuge, este posibil s se mreasc turaia arborelui de antrenare pn la 6000...8000 rot/min (uneori mai mult), limitarea fiind determinat ndeosebi de apariia cavitaiei.

- la pompele cu roi dinate cu dou roi, cu arbori nedescrcai de aciunea forelor de presiune, presiunea de lucru este cuprins ntre 10 i 35 bar, iar la pompele cu mai multe trepte, cu descrcarea reazemelor i cu compensarea automat a jocului frontal, presiunea de lucru este cuprins ntre 200 i 330 bar.

Pompele cu roi dinate pot fi clasificate dup urmtoarele criterii:

a) dup felul angrenrii: cu angrenare exterioar; cu angrenare interioar;

b) dup forma dinilor: cu dini drepi; cu dini nclinai; cu dini n V;

c) dup numrul de perechi de roi angrenate simultan: cu dou rotoare; cu mai multe rotoare;

d) dup numrul de trepte de cretere a presiunii: cu o treapt; cu mai multe trepte;

e) dup posibilitatea reglrii debitului: cu debit reglabil; cu debit nereglabil;

f) dup influena presiunii de lucru asupra rotoarelor: pompe descrcate; pompe nedescrcate; cu reglare automat a jocului axial;

g) dup presiunea de refulare: de presiune joas (5...30 bar); de presiune medie i de presiune nalt (100 ... 330 bar).

Pompe cu roi dinate cu angrenare exterioar

Cel mai rspndit tip de pomp cu angrenaje, cu utilizri multiple, este pompa cu dou roi dinate, cu dini drepi.

Fig. 1

La aceast pomp debitul este practic acelai la o turaie dat pentru o gam larg de presiuni.

Pompele cu roi dunate sunt compacte, sigure n exploatare i au o greutate specific mic. Pompele din aceeai categorie pot fi deosebite prin: tipul reazemelor, sistemul de descrcare a spaiului nchis ntre dinii angrenai, mijloacele de descrcare a reazemelor, mijloacele de etanare, etc.

Uneori, n scopul mririi debitului refulat, ntr-un singur corp sunt montate n paralel mai mule uniti de pompare, constituite din cte dou roi dinate, iar n scopul mririi presiunii de refulare, n acelai corp, mai multe uniti de pompare sunt montate n serie.

Pentru a se asigura continuitatea transmiterii micrii ntre roile dinate, dantura are grad de acoperire supraunitar, astfel c, nainte de ieirea din angrenare a unei perechi de dini, urmtoarea pereche intr n angrenare.

Pompele cu roi dinate cu dini nclinai, dei prezint unele avantaje (micorarea zgomotului, micorarea uzurii, gradul dee acoperire cu valori mai mari dect =2 influeneaz n mai mic msur erorile de fabricaie la profilul dinilor, etc.), nu sunt totui larg rspndite, n parte din cauza complexitilor tehnologice i a randamentului volumic mai mic, cnd se folosesc unghiuri mai mari de nclinare a dinilor; la unghiuri mici (4...7) de nclinare a dinilor, avantajele acestor roi sunt nensemnate i nici nu se folosesc. La angrenajele fr joc lateral n angrenare, unghiul de nclinare a danturii pentru care se pstreaz etaneitatea camerelor de refulare i de aspiraie poate fi de pn la 10. Totui, i n acest caz, avantajele acestor construcii nu sunt importante. Se constat de asemenea c uniformitatea debitului refulat nu se mbuntete, iar apariia efortului axial este un dezavantaj suplimentar fa dee pompele cu roi dinate care au dinii drepi.

La pompele cu dini n V, unghiul de nclinare atinge valori de 20 i mai mult, ceea ce permite s se utilizeze mai bine avantajul nclinrii dinilor. n acelai timp, neuniformitatea debitului scade, iar efortul axial lipseste. Deoarece camera de refulare comunic continuu cu camera de aspiraie prin spaiul dintre dini, la utilizarea lichidelor cu vscozitate mic, chiar la presiuni medii, randamentul volumic este mic.

Domeniul avantajos de utilizare a pompelor cu dini n V l constituie debitele mari (3000 5000 l/min) i lichide cu vscozitate ridicata (pn la 300E). De asemenea, avnd n vedere c la aceste pompe legtura continun ntre camerele de aspiraie i de refulare nltur tendina de strivire a lichidului cuprins ntre dini, este recomandabil s se utilizeze aceste pompe pentrtu lichide cu coninut mare de gaze i aer dizolvat.Pompe cu roi dinate cu angrenare interioar

Aceste pompe funcioneaz pe acelai principiu ca i pompele cu angrenare exterioar. Lichidul care umple pompa n cavitile dintre dini este trransportat din camera de aspiraie spre camera de refulare, uunde este evacuat forat, ca urmare a ntreptrunderii dinilor roilor conjugate.

Fig. 2

Pompele cu roi dinate cu angrenare interioar sunt mai complicate din punctul de vedere al fabricaiei, ns prezint avantajul c dau un deebit mai mare la aceeleai gabarite, n comparaie cu pompele cu roi dinate cu angrenare exterioar. Volumul cuprins ntre dinii angrenai variaz mai puin i, prin urmare, debitul este mai uniform.

Caracteristicile cavitaionale ale acestor pompe sunt mai bune dect la pompele cu angrenare exterioar, ceea ce se explic prin faptul c lichidul este adus n pomp prin poriunea central i astfel forele centrifuge ajut la umplerea golurilor dintre dini, la aspiraie.

Pentru izolarea cavitii de refulare dee cea de aspiraie se folosete un organ n form de semilun (fig. 2), amplasat ntre roata dinat interioar i coroana dinat interioar i coroana dinat. La pompele bidirecionale, la inversarea sensului de rotaie, elementul n form ded semilun se deplaseaz ntrr-o poziie diametral opus celei precedente.

Debitul pompei poate fi reglabil, la o turaie dat, dac se realizeaz roata dinat sau coroana dinat deplasabile.

La angrenajul cu dinii n evolvent, debitul teoretic mediu al pompei se determin cu relaia:

n care: b-este limea roii; -viteza unghiular a roii conductoare; l-jumtatea lungimii liniei de angrenare; - nlimile capului dintelui de la roata conductoare i respectiv de la roata condus; - razele cercului de divizare de la roata condus i respectiv de la roata conductoare.

Variaia debitului este reprezentat n fig. 3. Pe curba de variaie a debitului, triunghiurile curbilinii (la stnga i la dreapta) corespund intervalului de timp cnd n angrenare se gsesc simultan dou perechi de dini. Evoluia pe triunghiul curbiliniu din stnga corespunde cazului cnd vrful dinilor de la o roat dinat este ntreptruns n golul dintre doi dini de la roata pereche, iar evoluia pe triunghiul curbiliniu din dreapta corespunde cazului cnd vrful dintelui de la roata a II-a este intreptruns de doi dini de la prima roat.

Pentru calculul aproximativ, debitul real poate fi determinat cu relaia:

n care m este modulul angrenrii, n cm, iar randamentul volumic se ia ntre limitele .

Gradul de neuniformitate al debitului i rapoartele dintre debitul maxim i mediu, respectiv minim i mediu sunt date de relaiile:

Amplitudinea variaiei volumului nchis ntre dinii aflai n angrenare se determin cu relaia:

n care: este numrul de dini ai roii conductoare i durata de angrenare a perechii de dini.

Funcionarea normal a pompei este asigurat cnd se satisfac inegalitile:

n care: Q este debitul, n ; p creterea presiunii n pomp, n bar; n turaia, n rot/min; P puterea, n kW.

Construcia i calculul de rezisten al pompelor cu roi dinate

Terminologia i toleranele utilizate la danturile roilor dinate cilindricee sunt standardizate prin STAS urile: 821 82, 915 81, 6273 81 i 8741 82.

Raportul de transmitere a perechii de roi dinate cu angrenare exterioar, utilizate ca elemente de pompare, se alege, de obicei, egal cu unu, ceea ce permite simplificarea construciei i uurarea cerinelor tehnologice. Se utilizeaz roi dinate cu dini drepi cu profil n evolvent.

n alegerea numrului de dini se au n vededre urmtoarele: folosirea roilor dinate cu numr mic de dini permite utilizarea mai complet a golurilor dintre dini, pentru pompare; pentru un debit geometric dat, dimensiuni de gabarit mai mici va avea pompa la care numrul de dini este mai mic; prin creterea numrului de dini se mbuntete uniformitatea debitului.

Roile dinate cu un numr mic de dini se utilizeaz la pompele cu o gam larg de variaie a debitului i a presiunii de refulare. Pentru a se mbunti randamentul volumic la pompele cu presiuni de refulare mai mari de 70 bar se aplic compensarea automat a jocului axal inelar. Cnd aceast compensare este realizat complicat, sistemul constructiv al etanrilor poate duce la mrirea dimensiunilor i la necesitatea alegerii unui nuumr mai amre de dini.

Utilizarea roilor cu numr mare de dini duce la creterea distanei dintre axele roilor, permind utilizarea rulmenilorpentru lagre, ceea cee nu este, n general, posibil la roile cu numr mic de dini, unde, distana dintre axele roilor fiind mic, se folosesc lagre cu alunecare sau cu ace. Roile dinate cu numr mare de dini se folosesc n mod obinuit la pompele cu presiuni de refulare mici i medii.

Pompele cu roi dinate utilizate n construcia de maini au de obicei cte 6...30 de dini la un rotor.

EMBED Imaging.Document

EMBED Imaging.Document

PAGE 8

_1244580891.vsd150

200

250

0

20

40

60

80

100

50

100

p [bar]

v [%]

t [%]

_1255028226.unknown

_1255028313.unknown

_1255028315.unknown

_1255028316.unknown

_1255028314.unknown

_1255028236.unknown

_1255028241.unknown

_1255028312.unknown

_1255028230.unknown

_1255028213.unknown

_1255028222.unknown

_1255028181.unknown

_1255028198.unknown

_1255028206.unknown

_1245702643.vsd

_1255028174.unknown

_1244580889.vsd

_1244580890.vsd

_1093372623.bin

_1244580888.vsdA - A

B - B

A

B

A

B

_1093372813.bin

_1093372438.unknown