Pompe cu Palete Culisante

1. DESCRIERE, FUNCŢIONARE ŞI CLASIFICARE

O pompă cu palete culisante este formată dintr-o carcasă cilindrică, închisă lateral cu două capace plane şi un rotor cilindric circular antrenat de un arbore prevăzut cu degajări (caneluri) în care culisează palete aflate permanent în contact cu carcasa, datorită forţelor centrifuge. Carcasa pompelor "cu simplu efect" este circulară, (fig. 1,a,b) iar în cazul celor "cu dublu efect" – carcasa este cvasieliptică (fig.1,c). În primul caz, datorită amplasării excentrice a rotorului faţă de carcasă, distanţa dintre aceste două piese variază periodic, determinând deplasarea radială alternativă a paletelor.

Camerele de volum variabil necesare aspiraţiei şi refulării se pot realize astfel:

a) între palete, rotor, carcasă şi capacele acesteia, la pompele cu aspiraţie şi refulare "exterioar" (fig.1,a,c) distribuţia fiind asigurată de ferestrele practicate în carcasă, într-unul din capacele acesteia sau în ambele capace;

b) între carcasă, palete, rotor, capacele carcasei şi un distribuitor cilindric circular fix (fig.1,b) la pompele cu aspiraţie şi refulare "interioară". În cursul ieşirii paletelor din rotor volumul camerelor creşte, determinând scăderea presiunii, deci aspiraţia lichidului din racordul corespunzător. Când două palete adiacente care creează o cameră de volum crescător ajung în poziţie simetrică faţă de axa , determinată de centrul (axa) carcasei, O1 şi centrul (axa) rotorului O2 (fig.2,a), volumul camerei devine maxim şi aceasta este izolată de ambele ferestre de distribuţie; urmează faza de refulare, deoarece paletele pătrund în rotor, provocând micşorarea volumului camerei, deci evacuarea lichidului în racordul de refulare, până când ajung din nou simetrice faţă de axa ; în acest moment camera este din nou izolată de ferestrele de distribuţie iar volumul său este minim.

Debitul teoretic al pompelor cu simplu efect este proporţional cu excentricitatea rotorului faţă de carcasă, , deci poate fi reglat prin translaţia carcasei faţă de rotor. Datorită acestei calităţi, pompele cu palete culisante reglabile sunt preferabile pompelor cu roţi dinţate în numeroase sisteme hidraulice (îndeosebi cele ale maşinilor-unelte) deşi la aceeaşi capacitate sunt mult mai scumpe.

Rezultanta forţelor de presiune exercitate asupra rotorului în zona de refulare solicită lagărele proporţional cu presiunea de refulare, limitând valoarea nominală a acesteia la 100 – 175 bar, în funcţie de tipul paletelor şi al lagărelor.

La pompele cu dublu efect forţele de presiune radiale se echilibrează practic complet datorită simetriei carcasei şi numărului par de palete; descărcarea lagărelor permite funcţionarea continuă la presiuni mai ridicate (175 … 210 bar).

Fig. 1. Pompă cu palete culisante:

a) cu simplu efect, aspiraţie şi refulare exterioară;

b) cu simplu efect, aspiraţie şi refulare

interioară;

c) cu dublu efect.

Fig. 2. Scheme pentru calculul momentului, debitului şi capacităţii pompelor cu simplu efect:

a) schemă pentru calculul momentului teoretic;

b) schemă pentru calculul distanţei dintre centrul rotorului şi carcasă;

c) schemă pentru calculul volumului spaţiului dintre două palete adiacente, rotor, carcasă şi capacele acesteia.

La o rotaţie completă, fiecare cameră formată de două palete adiacente se umple şi se goleşte de două ori, conferind acestor pompe un gabarit redus pe unitatea de putere. Dezavantajul capacităţii constante este compensat de pulsaţia foarte redusă a debitului şi zgomotul mai redus faţă de pompele cu roţi dinţate de aceaşi capacitate.

Contactul permanent dintre palete şi carcasă poate fi asigurat de forţele centrifuge numai la turaţii ridicate (uzual peste 500 rot/min). Funcţionarea la turaţii mici şi asigurarea unei etanşeităţi eficiente se poate realiza prin mai multe procedee. La pompele de mare capacitate paletele sunt prevăzute cu cepuri laterale şi culise sau role care se deplasează în canale practicate fie direct în capacele carcasei, fie în inele de ghidare care se pot roti liber în capace în scopul reducerii la minimum a vitezei lor relative faţă de role sau culise. În faza de refulare, camerele dintre palete şi rotor sunt presurizate cu lichid prelevat din faţa paletelor.

La pompele de capacitate mică şi presiune redusă (până la 100 bar) paletele sunt simple şi au extremităţile exterioare rotunjite sau ascuţite. La presiuni mai mari paletele sunt duble (fig.3,a), au muchiile exterioare ascuţite şi între ele se practică un canal radial prin care se presurizează camera pe care o formează împreună cu statorul şi capacele carcasei. Presiunea în aceste camere este mai mică decât cea de refulare, dar asigură echilibrarea practic completă a forţelor de presiune radiale pe palete. Micşorarea presiunii de contact permite mărirea presiunii nominale la circa 175 bar.