Hüdropumbad. 4.1 Pumpadele esitatavad nõuded

Transcript

1 .1 Pumpadele esitatavad nõuded Hüdropumpadele esitatavaid nõudeid võib kokku võtta ühe lausega: Hüdropump peab muutma mehaanilise energia (pöördemoment, pöörlemiskiirus) hüdrauliliseks energiaks (vedeliku voolamine, rõhk). Praktikas on aga pumpadele esitatavad nõudeid rohkem. Hüdropumpa valikul tuleb arvestada järgmisi nõudmisi: kasutatav töövedelik töörõhkude diapasoon oletuslik pöörlemiskiirus minimaalne ja maksimaalne töötemperatuur töövedeliku minimaalne ja maksimaalne viskoossus paigaldus (torustike ühendus jne.) tööorgani tüüp oletuslik tööiga maksimaalne müratase hoolduse lihtsus lõplik oletuslik maksimaalne hind Seda nõuete loetelu on võimalik jätkata. Nõudmiste erisus näitab, et kõik pumbad ei vasta kõikidele nõudmistele ja pumba valikul tuleb leida kompromiss erinevate nõudmiste vahel. Sellel põhjusel ongi praktikas kasutusel erineva konstruktsiooniga pumpasid. Ühine neile kõigile on see, et nende töötamispõhimõtteks on töövedeliku kokkusurumineja see, et neis kõigis on tegemist mehaaniliselt tihendatud töökambritega. Läbi nende toimub töövedeliku juhtimine sissevooluavast väljavooluavasse. Kuna pumpades puudub töövedeliku vaba vool nende kahe ava vahel, vähendatakse pumbas töövedeliku ruumala, mille tulemusel tekitatakse rõhk. Seetõttu on nad eriti sobivad suurte rõhkude saamiseks, ning eriti sobivad kasutamiseks hüdrosüsteemides. 39

2 .2 Hüdropumpade põhikonstruktsioonid Hammasrataspump (välihambumisega) Pumba töökamber moodustub hammasrataste ja pumba korpuse vahel. Pumba töömaht: V = m b h π m b h = hammasrataste moodul = hammaste arv = hamba laius = hamba kõrgus Sele.1 Välihambumisega hammasrataspump Hammasrataspump (sisehambumisega) Pumba töökamber moodustub hammasratta ja eraldusplaadi vahel. Pumba töömaht: V = m b h π m b h = hammasratta moodul = hammaste arv = hamba laius = hamba kõrgus Sele.2 Sisehambumisega hammasrataspump Hammasvõrupump Rootoril on üks hammas vähem sisehammastusega staatoril. Pumba töömaht: V= (A max - A min ) b b = rootori hammaste arv = hamba laius Sele.3 - Hammasvööpump 0

3 Kruvipump Pumba töökamber moodustub tigukruvide keermete ja pumba korpuse vahel. Pumba töömaht: π α sin2α V= (D 2 - d 2 ) s - D 2 ( - ) s 2 2 : cos α = D + d 2D Sele. - Kruvipump Ühepoolne labapump Töökambrid moodustuvad staatori, rootori ja labade vahel. Pumba töömaht: V= ( π r m - a ) b e b = labade laius e = tsentrite vahe D + d D + d r m = e = 2 Sele.5 Ühepoolne labapump Kahepoolne labapump Staatori kuju tõttu moodustub selles pumbas kaks töö poolt. Pumba töö-maht: π V = k b ( (D 2 d 2 ) - D 2 d 2 a ) 2 b k = labade laius = laba liikumisulatus ühe pöörde kestel Sele.6 Kahepoolne labapump 1

4 Radiaalkolbpump (ekstsentrilise silindriteplokiga) Kolbide pead liiguvad pumba telje pöörlemisel mööda pumba korpuse sisepinda. Ekstsentrilisus e määrab ära kolbide liikumisulatuse. Pumba töömaht: V = d 2 k π 2e = silindrite arv Sele.7 Ekstsntrilise silindriteplokiga radiaalkolbpump Radiaalkolbpump (ekstsentrilise teljega) Ekstsentriline telg tekitab pumba kolbide liikumise. Pumba töömaht: V = d k 2 π 2e = silindrite arv Aksiaalkolbpump (pööratud silindriteplokiga) Sele.8 Ekstsentrilise teljega radiaalkolbpump Pumba telje pöörlemisel sooritavad kolvid edasi-tagasi liikumist, mille ulatuse määrab ära silindriteploki kaldenurk. Pumba töömaht: V = d 2 k π 2r h sin α = silindrite arv Sele.9 Pööratud silindriteplokiga aksiaalkolbpump 2

5 Aksiaalkolbpump (kaldplaadiga) Pöörlevas silindriteplokis asuvad kolvid toetuvad vastu kaldplaati, mille kaldenurk määrab ära kolbide liikumisulatuse. Pumba töömaht: V = d k 2 π D K tan α Laba- ja kolbpumbad võivad olla nii konstantse kui ka reguleeritava töömahuga. Hammasrataspumpade töömaht on aga konstantne. Sele.10 Kaldplaadiga aksiaalkolbpump Tööpõhimõte Tüüp Konstruktsioon Töömaht välihambumisega Konstantne Hammasratas sisehambumisega Konstantne Hammas/kruvi hammasvõru Konstantne kruvi- kolmikkruvi Konstantne Laba Laba ühekambriline Kahekambriline Konst./muudet. Konstantne Kolb Radiaalkolb Aksiaalkolb Eksts. silindriplokk Ekstsentriline telg kaldplaadiga pööratud sil. plokk Konst./muudet. Konst./muudet. Konst./muudet. Konst./muudet. Sele.11 - Ülevaade hüdropumpadest 3

6 .3 Pumpade valikukriteeriumid Selel.12 on võrreldud erinevat tüüpi hüdropumpade valikukriteeriume. Järgnevalt ongi ära toodud kokkuvõte erinevate hüdropumpade omadustest. Kasutatud hinnangute skaala on järgnev: 1 = eriti hea/eriti suur 2 = hea/suur 3 = rahuldav = nõrk Optimaalse valiku tegemiseks tuleb tähelepanelikult võrrelda omavahel valitud pumba parameetreid teiste pumpade parameetritega. Kuna valikukriteeriumid sõltuvad lisaks veel konkreetsest rakendusest saab antud tabelit kasutada valiku tegemiseks vaid selliste kriteeriumite puhul nagu tööiga ja müratase. Valikukriteerium Pumba tüüp Välihambumisega hammasrataspump Sisehambumisega hammasrataspump Hammasvõru pump Kruvipump Ühepoolne labapump Kahepoolne labapump Ekstsentrilise. silindriplokiga radiaalkolbpump Ekstsentrilise teljega radiaalkolbpump Pööratud silindriplokiga. aksiaalkolbpump Kaldplaadiga aksiaalkolbpump Pöörlemiskiirus Rõhu vahemik Viskoossus diapasoon max müratase Tööiga Hind Sele.12.- Eritüübiliste hüdropumpade omavaheline võrdlus

7 . Hüdropumpade tööpõhimõtted Kruvipump Tänu kruvipumpade äärmiselt madalale müratasemele kasutatakse neid laialdaselt teatrite ja kontserdisaalide lavaseadmete hüdrosüsteemides. Kruvipumba (sele.13) korpuses paikneb 2 või 3 kruvi. Pumba ajami telg on ühendatud ühe päripäeva keermega kruviga, mis kannab pöörlemise edasi järgmistele vastupäeva keermega kruvidele. Kruvide keermete vahel moodustuvad püsiva ruumalaga suletud kambrid, mis liiguvad pumba sisselaskeava poolt väljalaskeava poole. Sellisel moel saavutatakse ühtlane töövedeliku voolamine, tänu millele ongi kruvipumba müratase äärmiselt madal. Välihambumisega hammasrataspump Seda tüüpi hammaspumpasid (sele.1) kasutatakse laialdaselt mobiilsetes hüdraulikaseadmetes ja seda järgnevatel põhjustel: - suhteliselt kõrge väljundrõhk vaatamata pumba väiksele kaalule - madal hind - suur pööretevahemik - lai töötemperatuuri ja pumbatava vedeliku viskoossuse vahemik Hammasratas 7 on seotud telje 3 vahendusel pumba ajamiga (elektrimootor, diiselmootor jne.). Hammasrattad 7 ja 8 on seotud omavahel minimaalse lõtkuga. Kui süsteem käivitatakse liigub sisselasketorus olev õhk läbi pumba tekitades sisselaskeavas S alarõhu, mille toimel imetakse töövedelik reservuaarist pumpa. Seejärel surutakse vedelik pumba korpuse ja hammasrataste vahele jäävas ruumalas väljavooluavasse. Põhiparameetrid Põhiparameetrid Sele.13 - Kruvipump Töömaht 0,2 200 cm 3 Töörõhk < 300 bar (sõltub pumba mõõtmetest) Pöörlemiskiirus min -1 Töömaht cm 3 Töörõhk < 200 bar Pöörlemiskiirus min -1 5

8 1 korpus 2 kaas 3 telg,5 laagripesad 6 kaas 7,8 hammasrattad 9 tihendid Sele.1 Välihambumisega hammasrataspump Sisehambumisega hammasrataspump Sisehambumisega hammasrataspumpade (sele.15) tähtsaim omadus on nende väga madal müratase, mistõttu on nad kasutusel tööstuses kasutatavates hüdraulikaseadmetes (pressid, stantsid, jne) ja mobiilsetes hüdraulikaseadmetes, mis on kasutusel sisetingimustes. Rootorhammasratas on seotud pumba ajamiga. Nende hammasrataste pöörlemisel suureneb hammastevaheline ruumala (toimub imemine). Selline ruumala suurenemine toimub 120 pöördenurga ulatuses, millega tagatakse õli sujuv imemine pumpa. Järgnevalt jääb hammastevaheline ruumala konstantseks. Edasi toimub hammastevahelise ruumala sujuv vähenemine ja töövedelik surutakse väljavooluavasse. Kirjeldatud hammas-rataspumbad ei tekita hüdraulilisi lööke ja ning töötavad sellepärast eriti madala müratasemega. Põhiparameetrid Töömaht cm 3 Töörõhk < 300 bar (sõltub pumba mõõtmetest) Pöörlemiskiirus min -1 (sõltub pumba mõõtmetest) 6

9 1 korpus 2 kaas 3 rootorhammasratas hammasratas Sele.15 Sisehambumisega hammasrataspump Radiaalkolbpumbad Radiaalkolbpumpi kasutatakse hüdrosüsteemides kus vajatakse kõrget töörõhku (> 00 bar). Mõningates tööstusseadmetes (stantsid, pressid) on kasutusel töörõhk kuni 700 bar. Sellistes tingimustes on võimelised kestvalt töötama ainult radiaalkolbpumbad. Ekstsentrilise teljega, klappidega juhitav radiaalkolbpump (sele.16) töötab järgnevalt: Pumba telg 1 on paigaldatud nihkes pumba kolbide 2 suhtes. Pumba tööorganiteks on silindri korpus, sfääriline laagripind 5, vedru 6, sisselaskeklapp 7 ja väljalaskeklapp 8. Sfääriline laagripind on kinnitatud keermesliitega pumba korpusesse 9. Kolb toetub pumba telje liugpinnale. tänu vedrule püsib kolb alati vastu liugpinda ja silindri korpus sfäärilise laagripinna vastas. Kolbpumpades on kasutusel paaritu arv silindreid, sest vastasel korral muutub pumbast väljuv vedeliku vool ebaühtlaseks (sele.17). Pumba tööpõhimõte etappide kaupa on äratoodud selel.18. Põhiparameetrid: Töömaht 0,5 100 cm 3 Töörõhk < 700 bar (sõltub pumba mõõtmetest) Pöörlemiskiirus min -1 (sõltub pumba mõõtmetest) 7

10 8