Pompe cu piston

Pompe cu piston

1. Constructia si principiul de functionare

Sunt masini hidraulice in care fluidul de lucru este pus in miscare prin deplasarea rectilinie alternativa, in corpul pompei, a unui piston. Sensul miscarii pistonului se schimba periodic, astfel incat la capetele cursei (in punctele moarte) viteza devine nula, miscarea fluidului fiind deci pulsatorie. Fata de masinile cu principiu dinamic, pompele volumice cu piston au urmatoarele avan­taje: a) pot asigura presiuni de refulare foarte mari; b) presiunea de refulare nu depinde de viteza pistonului, ea putand fi pastrata constanta la diverse debite; c) functioneaza cu randamente bune; d) sunt autoamorsabile. Dezavantajele acestor masini sunt urmatoarele: a) debit relativ redus datorita sectiunilor mici de trecere, vitezelor mici de circulatie si trecerilor multiple prin punctele de viteza nula; b) constructie complicata datorita organelor de inchidere si miscarii alternative a pistonului; d) debit pulsatoriu. Pompele cu piston se pot clasifica dupa:

- tipul constructiv:

- cu un singur cilindru (masini simplex);

- cu doi cilindri in paralel (masini duplex);

- cu trei cilindri in paralel (masini triplex).

- dupa numarul de fete active:

- cu simplu efect (au o singura fata activa);

- cu dublu efect (au doua fete active);

diferentiale (cu simplu efect pe aspiratie si cu dublu efect pe refulare, sau invers).

- dupa felul actionarii:

- pompe actionate de motoare prin intermediul unui mecanism biela-manivela;

- pompe actionate direct, antrenate de o masina cu abur sau aer comprimat.

Functionarea pompei cu piston se bazeaza pe modificarea ciclica a volumului de lucru. Un ciclu de functionare este format din doua faze: prima, in care, prin deplasarea pistonului in sensul de crestere a volumului de lucru, in cavitatea de lucru apare o depresiune care determina aspiratia prin supapa de aspiratie; a doua, in care, prin deplasarea pistonului in sensul in care volumul de lucru scade, presiunea creste si fluidul este evacuat prin supapa de refulare.

In fig. 1 este prezentata o masina cu piston cu o singura fata activa, de tip duplex. Pompa are doua pistoane calate la . Acest tip de masina hidraulica are o larga utilizare la bordul navei deoarece debitarea este mai uniforma decat in varianta simplex, iar realizarea ei in varianta constructiva verticala reduce spatiul necesar amplasarii. In figura s-au facut notatiile: 1 - elemente de distributie; 2, 3 - reductor melc-roata melcata, 4 - sistem biela-manivela; 5 - piston.

Principiul functional al unei pompe simplex cu piston cu doua fete active, de tipul celei din fig. 2, este urmatorul: la deplasarea pistonului in sensul indicat in figura, in cavitatea I presiunea creste, se inchide supapa i₁, se deschide supapa s₁ si are loc refularea. La aceeasi deplasare a pistonului, in cavitatea II presiunea scade, supapa s₂ se inchide, supapa i₂ se deschide si se produce aspiratia. La cealalta cursa a pistonului au loc, de asemenea, o aspiratie si o refulare, numai ca rolul celor doua cavitati de lucru se schimba.

Fig. 1 Pompa cu piston de tip duplex    Fig. 2 Pompa cu piston simplex

Fig. 3 Pompa cu piston diferentiala

Pompa cu actiune diferentiala reprezinta o combinatie intre pompa cu simplu efect si pompa cu dublu efect. Acest tip de pompa, a carei schema este prezentata in fig. 3, este destul de rar intalnit in practica. La deplasarea pistonului spre dreapta, in spatiul I se produce o scadere a presiunii care deschide supapa de aspiratie A, lasand sa patrunda in cilindru o cantitate de lichid egala cu volumul dizlocuit. Concomitent, lichidul aflat in spatiul II este refulat de supapa R_II in conducta de refulare. Acest volum de lichid este mai mic decat volumul din spatiul I cu valoarea volumului dizlocuit de tija pistonului d. La cursa pistonului spre stanga, lichidul din spatiul I este refulat in spatiul II de volum mai redus, astfel ca surplusul este refulat prin supapa R_II, in conducta de refulare. In acest fel, in spatiul I, pistonul are simplu efect, iar in spatiul II are dublu efect. Prin urmare, pompa debiteaza lichid in ambele curse, ceea ce reduce intr-o oarecare masura neuniformi­tatea debitarii.

Neuniformitatea debitarii are un efect negativ asupra functionarii instalatiei pentru ca intro­duce vibratii in aceasta. Pentru diminuarea acestui neajuns, se recurge la folosirea unor vase tampon (acumulatoare), montate indeosebi pe refularea pompelor cu o fata de lucru. Cand pistonul pompei coboara, pompa debiteaza in acumulator, unde nivelul creste la valoarea v₁. Volumul de aer comprimat din acumulator este v₁ iar presiunea p₁. Cand pistonul se ridica, se inchide supapa SR si se deschide supapa SA (are loc aspiratia). In acest moment, o cantitate de lichid este evacuata din acumulator, ajungandu-se la presiunea p₂ si volumul v₂. Din cele aratate mai sus se vede ca, prin intermediul acumulatorului, pompa cu o singura fata de lucru poate determina refulari pe instalatie atat pe cursa ascendenta, cat si pe cea descendenta.

2. Performante. Domenii de utilizare

Pompele cu piston prezinta avantajul ca realizeaza valori mari ale presiunilor de lucru, peste 200 bari, fapt care compenseaza neajunsurile debitarii neuniforme. Sunt intalnite la bordul navelor indeosebi la instalatiile la care conditiile de functionare pe aspiratie sunt grele sau foarte grele (instalatia de santina, instalatia de transfer combustibil si ulei, etc.). Realizeaza debite specifice relativ mici, insa au si unele avantaje nete fata de alte masini hidraulice:

- asigura o aspiratie uscata;

- pot manipula lichide calde si reci;

- vascozitatea fluidului de lucru poate fi oricat de mare;

- fluidul de lucru poate avea in componenta sa chiar si suspensii mecanice.

Gabaritele si greutatile masinilor cu piston sunt mari fata de celelalte pompe, deoarece, neputand fi antrenate la turatii mari, au prevazut un reductor intre motorul de antrenare si axul manivelelor. Antrenarea cu viteze periferice mari a axului manivelelor duce la acceleratii mari ale pistoanelor la capetele de cursa, ceea ce provoaca desprinderea lichidului de piston ca urmare a scaderii presiunii, deci aparitia cavitatiei. Din acest motiv turatiile de antrenare sunt adeseori limitate la valori cuprinse intre 40 si 180 rot. /min. Utilizarea reductoarelor pe lantul de antrenare a pompei are consecinte directe nu numai asupra gabaritului si greutatii masinii, ci si asupra pretului de cost.