Kõrgsurveline sisemine hammaste pumba: tööstusliku vedeliku edastamise võimsus südamik

Hüdraulikasüsteemides, keemiatööstuses ja toiduainetetööstuses on kõrgsurveline sisemine hammaste pump saanud inseneride seas esikohale valikuks oma kõrge efektiivsuse, madala müra ja pika kasutusiga tõttu. Selles artiklis selgitatakse tööpõhimõtet, peamisi tehnilisi andmeid ning valikukriteeriume, kui otsitakse 32 MPa hammaste pumba kasutamiseks nõudvates tööstuslikus kasutusrežiimis.

1. Tööpõhimõte: Kuidas sisemine hammaste seos tagab kõrgsurveline vedeliku tarnimise

Sisemise hammastega pumba põhistruktuur koosneb juhtivast sisemisest hammasrattast, juhitavast välimisest hammasrattast, kuusikukujulisest plaadist (või toetuskorpusest) ja korpusist. Kahe hammasratta sammuringid asuvad ühel pool omavahel lähedal, teisel pool aga eraldab neid kuusikukujuline plaat, moodustades sisendkambriga ja väljundkambriga.

Kui juhtiv sisemine hammasratas pöörleb sama suunas kui juhitav väline hammasratas, siis hammaste vahekaugus sisendkambris suureneb järk-järgult, mis suurendab ruumala ja teeb negatiivse rõhu, et vedelikku sisse imeda. Väljundkambris aga hammaste pidev seos vähendab ruumala ja sunnib vedelikku välja. See pidev protsess tagab stabiilse vedeliku väljatarnimise.

Peamise erinevuse madalrõhuliste hammaste pumpade suhtes moodustab rõhu kompensatsiooni mehhanism. Kõrgsurvelised sisemised hammaste pumbad kasutavad teljepiiratud ja raadiaalset rõhukompensatsiooni: rõhuga olekust väljuv õli juhitakse ujuva küljeplaadi taga, mis surub plaadi sissepoole, säilitades teljepiiratud tühiku 0,03–0,04 mm piires ja reguleerides üle 70–80% õlilekkest. Raadiaalsete suunas toetusplaat surub sisemise hammastega rõngas tagarõhu mõjul välimise hammaste tipudesse, moodustades kõrgsurvepiirkonnas raadiaalset tihendust. See kahekordne kompensatsioon võimaldab sisemisel hammastel pumpadel säilitada kõrget ruumalaefektiivsust isegi madalatel pöördekiirustel ja madalal viskoossusel.

2. Peamised tehnilised andmed 32 MPa kõrgsurvega tööks

Surverating ja ruumalaefektiivsus

32 MPa on tüüpiline nimisurve kõrgsurveliste sisemiste hamburataste pumbade jaoks. Sirgjooneliste kaaslahutatud sisemiste hamburataste pumbakonstruktsioonides saavutatakse maksimaalne töösurve 32 MPa ja mahuline tõhusus 98 protsenti. Mudelite puhul, kus kasutatakse teljepõhist ja raadiaalset surveandmist, saavutatakse nimisurvel 32 MPa maksimaalne surve 35 MPa. Kõrgsurvelise kasutamise korral tuleks süsteemi maksimaalse töösurga hoida pompade nimisurve 80–90 protsendi piires, et jätta rõhukõikumiste jaoks varu.

Täitevõime ja pöörlemiskiirus

Kõrgsurvelised sisemised hamburataste pumbad hõlmavad laia täitevõimet, tavaliste mudelite puhul 5,4 mL/r kuni 249,9 mL/r. 32 MPa kõrgsurveklassis on tavaliselt hästi katatud täitevõimed 10–125 mL/r, kuigi mõned mudelid võivad teatud täitevõimete (nt 20 mL/r) puhul olla veidi madalamal surveklassil (25 MPa). Iga spetsifikatsiooni tuleb valiku tegemisel kontrollida eraldi.

Kõrgsurvelistel sisemistel hambasratsapumbadel on pöörlemiskiirusvahemik vähemalt 600 r/min kuni maksimaalselt 3000 r/min. Pöörlemiskiiruse valik peab sobima töövedeliku viskoossusega: kui viskoossus ja pöörlemiskiirus on mõlemad kõrged, võib sisemine rotaator vedelikus libiseda, mis põhjustab vedeliku imemise ebaõnnestumise või ebapiisava vooluhulga.

Müra ja vooluhulga pulssimine

Sirgjooneliste konjugaatsete hammaste profiilide puhul on kinnitustsooni ruumala muutumise kiirus ainult ühe kümnendik involuumhambaste omast, mistõttu väheneb oluliselt nii müra kui rõhupulssimine. Mudelite puhul, kus kasutatakse modifitseeritud involuumlühikeste hammaste kujundust, saab müra taseme hooldada madalal. Madala pulssimisega väljund parandab otse osade ühtlust süstipressimise hoiumisfaasis ja täpsustöötlemise rakendustes.

3. Valikukriteeriumid 32 MPa hambasratsapumbale

Samm 1: Kinnitage töövedeliku viskoossus ja temperatuur

Sisemised hammaste pumpad taluvad laia viskoossusvahemikku – 0,2 cP kuni 1 000 000 cP. Kõrgema viskoossuse korral tuleb aga pumba pöörlemiskiirus vastavalt vähendada, et tagada täielik täitmine hammaste vahelises ruumis. Keskmise temperatuuri peab jääma pumba mudeli lubatud vahemikku – standardmudelid suudavad tavaliselt taluda -20 kuni +80 °C, kõrgtemperatuuriliste versioonide puhul ulatub see 120 °C-ni. Toiduaine- või keemiliste vedelike puhul tuleb veenduda, et pumba keha materjal (nt 316L roostevaba teras) ja tihendite materjalid on sobivad.

Samm 2: Vooluhulga arvutamine ja tõstetud mahtu määramine

Positsioonipõhiste pompade vooluhulk on ligikaudu lineaarselt seotud pöörlemiskiirusega. Teoreetiline vooluhulga valem on:

Q = Tõstetud maht (mL/r) × Pöörlemiskiirus (rpm) ÷ 60 000 (L/min)

Valiku ajal tuleb esmalt arvutada süsteemi nimivooluhulga põhjal vajalik mahutavus ja seejärel kinnitada saadaval olev mootori pöörlemiskiirus. Tööpunkt peaks jääma pumpa kõrgtõhususpiirkonda (tavaliselt 60–90% nimivooluhulgast). Pikaajaline töö selle piirkonna väljaspool põhjustab ülekuumenemist või kiirendatud kulutumist.

Samm 3: Kontrollige rõhu klassifikatsiooni ja survepiiki

32 MPa pump ei pruugi seda rõhu klassifikatsiooni saavutada igas mahutavuses. Mõned mudelid langevad suuremate mahutavustega 25 MPa või madalamale. Valiku ajal tuleb sihtmahutavuse jaoks eraldi kontrollida nii nimirõhku kui ka maksimaalset rõhku. Süsteemi turvaventiilide seadistused on tavaliselt 10–15% töörõhust kõrgemad.

Samm 4: Hinnake sisendtingimusi

Sisemise hammastega pumpadel on parem ise-priming võimekus kui välimiste hammastega pumpadel, kuid põhitingimused kehtivad siiski: soovituslik sisendabsoluutne rõhk on ≥0,8 bar, sisendkõrgus ≤0,5 m ja eelistatav on täidis-sisend. Sisendtoru läbimõõt ei tohi olla väiksem kui pompa sisend, torustik peaks olema lühike ja sirge ning paindude arv minimaalne. Sisendtorustik peab olema rangesti õhukindel, et vältida õhu sisenemist, mis põhjustab kavitatsiooni ja müra.

Samm 5: Kinnitage telje tihend ja paigaldusliides

Standardsete mehaaniliste tihendite (süsinik/silikoonkarbiid või volframkarbiid volframkarbiidi vastu) kasutamine sobib enamiku hüdraulikaohtega. Pöörlemis-suund peab vastama mootori pöörlemis-suunale. Korpuse drenaažiava peab eraldi tagasitooma paagi, rõhk juhtmes peaks üldiselt jääma vahemikku 0,5–1 bar, et vältida telje tihendi kahjustumist.

4. Rakendatav koormus ja valikulahutus

Kõrgsurveline siseseerumisega ratasteljepump sobib hüdraulikasüsteemidele, kus on vajalik kõrgsurve, väike pulsatsioon ja kompaktne konstruktsioon. Tüüpilised rakendused hõlmavad süstlussurumismasinate hüdraulikavõimsusüksusi, survevaluutermasinaid, liftkäigukastehüdraulikasüsteeme ning lõike- ja paindemasinaid.

Järgmistes olukordades pakub 32 MPa siseseerumisega ratasteljepump selgeid tehnilisi eeliseid: süsteem nõuab kõrgsurve stabiilsust hoiumisel; paigaldusruumi on piiratud, kuid vajalik on kõrge võimsustihedus; keskmise viskoossusega vedeliku viskoossus muutub laialt ja on vajalik stabiilne väljund.

Põhiline otsustusloogika valikul on: kinnitage esmalt keskkonna omadused ja süsteemi rõhu nõuded, seejärel sobitage tõmbumine ja kiirus voolunõudlusega ning lõpuks kontrollige ükshaaval sisendtingimusi, tihendusviisi ja paigaldusliidest. Ühegi sammu jätmisest mööda võib põhjustada seda, et pump ei saavuta tegelikus töös oodatavat jõudlust. Parima valiku tegemiseks on kasulikum mõista parameetrite taga peituvat füüsikalist tähendust kui lihtsalt numbreid meelde jätta.