Pompă axială cu pistoane: Prezentare structurală și de performanță

Există un moment în majoritatea carierelor din domeniul ingineriei hidraulice când pompele cu pistoane axiale încetează să pară intimidante și încep să aibă un sens complet. Geometria este, de fapt, elegantă odată ce o vezi în funcționare — mai mulți pistoani care împing, pe rând, fluidul, o placă înclinată care controlează intensitatea împingerii, întreaga asamblare rotindu-se de sute de ori pe minut în interiorul unei carcase pe care ai putea să o ții în două mâini.

Această eleganță este, de asemenea, motivul pentru care pompa cu pistoane axiale domină aplicațiile hidraulice solicitante, în timp ce pompele mai simple, cu roți dințate sau cu palete, se ocupă de sarcinile mai ușoare. Presiuni nominale superioare lui 400 bar, randamente volumetrice care rămân peste 95% în condiții nominale, control autentic al debitului variabil — nimic dintre acestea nu provine de la dinții roților dințate sau de la paletele glisante. Ele provin din cursa pistonului, controlată cu precizie.

Imaginea mecanică

Un cilindru rotativ se învârte în jurul unui arbore de antrenare. În interiorul său, de obicei șapte, nouă sau unsprezece pistoane sunt așezate în alezaje forate paralel cu axa arborelui. Fiecare piston are o placă de alunecare la capătul său exterior — o mică talpă plană care alunecă pe suprafața plăcii înclinate. Placa înclinată este fixată sub un unghi față de axa de rotație a cilindrului. Pe măsură ce cilindrul se rotește, acest unghi forțează fiecare piston să se deplaseze alternativ în interiorul și în exteriorul alezajului său, în mod secvențial — extinzându-se într-o jumătate a rotației și retrăgându-se în cealaltă jumătate.

Pe fața din spate a cilindrului rotativ se află placa de distribuție, un disc prelucrat cu precizie, dotat cu două deschideri în formă de rinichi. Una dintre deschideri este conectată la orificiul de admisie, iar cealaltă la orificiul de evacuare. Pe măsură ce fiecare alezaj al pistonului trece peste deschiderea de admisie în formă de rinichi în timpul cursei de extindere, acesta absoarbe fluid. Pe măsură ce trece peste deschiderea de evacuare în formă de rinichi în timpul cursei de retragere, el expulsează fluidul sub presiune. Temporizarea este pur mecanică — geometria plăcii de distribuție realizează întreaga funcție.

Deplasare variabilă: caracteristica care modifică calculul

Pompele cu deplasare fixă furnizează debitul pe care viteza arborelui și geometria le determină. Utile, dar inflexibile. Placa înclinată dintr-o pompă axială cu pistoane și deplasare variabilă poate fi înclinată printr-un sistem de comandă extern — hidraulic, mecanic sau electrohidraulic. Cu cât înclinați placa mai pronunțat, cu atât cursa pistonului crește; deplasarea crește, de asemenea. Apropiați placa de poziția verticală și cursa se scurtează; la unghiul zero, pistoanele se mișcă abia perceptibil, iar debitul încetează practic fără ca arborele să se oprească.

Acesta este inima sistemelor cu detectare a sarcinii și a circuitelor cu pompe electrohidraulice. Pompa își ajustează în mod continuu propria ieșire pentru a corespunde exact cerințelor reale ale circuitului, în loc să funcționeze la deplasarea maximă și să elimine debitul în exces peste o supapă de siguranță. În ciclurile reale de funcționare industriale — injectare în formă, deformare prin presare, orice aplicație cu faze de așteptare — diferența de energie dintre o pompă variabilă cu pistoane axiale și o alternativă cu deplasare fixă este suficient de mare pentru a se reflecta clar în facturile lunare de electricitate.

De ce contează numărul impar de pistoane

Șapte, nouă, unsprezece — niciodată opt sau zece. Numărul impar asigură faptul că niciun piston nu traversează simultan limita dintre presiunea înaltă și cea joasă a plăcii cu supape. În cazul numerelor pare, pistoanele opuse ajung în același timp în punctul de tranziție, generând o undă de presiune al cărei amplitudine este aproximativ de două ori mai mare decât cea produsă de construcțiile cu număr impar de pistoane. O undă de presiune mai redusă înseamnă un funcționare mai liniștită, o vibrație mai mică transmisă structurii mașinii și o durată de viață mai lungă datorită rezistenței la oboseală în conductele de evacuare. Este un detaliu de proiectare mic, dar ale cărui consecințe se acumulează pe parcursul a mii de ore de funcționare.

Configurații standard

Majoritatea producătorilor — Rexroth, cu familiile sale A10V și A4V fiind exemplele de referință — oferă pompe în variantă cu flanșă standard, construite conform tiparelor de montare SAE A, B sau C. Pompele în variantă cu arbore standard sunt dotate cu ieșiri canelate sau cu pene paralele, în funcție de dispozitivul de antrenare. Aceste interfețe standardizate înseamnă că pompele de înlocuire provenite de la furnizori diferiți pot fi montate direct în instalațiile existente, fără a necesita adaptoare personalizate — aspect deosebit de important atunci când o pompă cedează în timpul producției și înlocuirea trebuie să sosească și să fie instalată rapid.

Segmenții etanșe și precizia pe care o protejează

Valorile de performanță cu care este livrată o pompă cu pistoane axiale depind în totalitate de menținerea jocurilor la nivel de microni. Între talpa de alunecare și placa înclinată, între piston și alezaj, între fața plăcii de distribuție — acestea nu sunt jocuri reglabile. Ele sunt realizate prin fabricație și se mențin prin eliminarea contaminanților și prin păstrarea integrității segmenților etanșe.

O etanșare deteriorată a arborelui are două efecte simultane: permite scurgerea fluidului hidraulic în exterior și permite pătrunderea aerului în carcasă pe partea de aspirație. Acest aer se dizolvă în fluid sub presiune, apoi colapsează exploziv la placa cu supape când presiunea scade — eroziune prin cavitatie care poate lăsa urme pe suprafața durificată a plăcii cu supape în doar câteva ore de funcționare. Etanșarea arborelui este, într-adevăr, cea mai ieftină poliță de asigurare din întreaga pompă.

HOVOO / HOUFU deține în stoc kituri de etanșări pentru pompe axiale cu pistoane destinate principalelor familii de pompe Rexroth, Parker și Kawasaki. Kiturile marca HOUFU sunt verificate dimensional și sunt disponibile atât în compozit NBR, cât și în compozit FKM. Găsiți kitul potrivit pentru pompa dvs. pe hovooseal.com.

Sursă: www.hovooseal.com