Gli impianti di pompaggio ad ingranaggi (a denti) si riferiscono alle pompe rotor i cui organi di lavoro chiave sono rappresentate da ingranaggi (due o piu’). Gli ingranaggi (ruote dentate) si collacano nel corpo e hanno denti per mezzo di quali creano l’ingranamento. L’ingranaggio conduttore azionato dal motore elettrico si trova sullo stesso asse con esso. L’ingranaggio condotto ruota grazie all’ingranamento dei denti ed e’ azionato dall’ingranaggio conduttore.
Le pompe ad ingranaggi di solito sono dotate di ingranaggi a denti diritti con ingranaggio a dentatura esterna. Esistono anche schemi di strutture di impianti di pompaggio ad ingranaggi con ingranamento interno nonche’ impianti dotati di piu’ di due ingranaggi.
Per le pompe ad ingranaggio la struttura composta di ingranaggi in cui il numero di denti e’ pari (da 6 a 12) e’ la piu’ tipica. La distanza fra il corpo della pompa e i denti e’ minima e grazie a cio’ e’ praticamente esclusa la possibilita’ di fuoruscita del fluido di lavoro. Una frizione stretta di denti e’ destinata alla prevenzione di infiltrazione di olio nella zona di aspirazione dalla zona di compressione. Tuttavia un po’ di olio lungo la linea di contatto di denti nonstante tutto resta. Il presente fenomeno e’ stato chiamato “alimentazione inversa” perche’ riduce il coefficiente di rendimento volumetrico della pompa ad ingranaggi. Tranne quest oil valore del rendimento volumetrico e’ determinato dal volume di fuoruscita di fluido attraverso la distanza fra i denti e il corpo della pompa nonche’ fra le parti di testa della ruota dentata e le pareti della pompa. Per diminuire il volume di fuoruscite i produttori cercano di ridurre al minimo il gioco di ingranamento.
Tranne l’alimentazione inversa agli altri difetti di quel tipo di innesto si puo’ attribuire un’eccessiva altezza della pressione creata. Un’eccessivo livello di pressione si abbassa grazie all’apposita scanalatura di test ache si collega con la zona di compressione.
Gli impianti di pompaggio ad ingranaggi si possono usare in qualita’ di motore idraulico qualora fosse cambiata la direzione di rotazione degli ingranaggi.
La struttura di quel tipo di pompe piu’ spesso prevede ingranaggio a dentatura esterna mentre la dentatura interna nelle pompe ad ingranaggi si usa molto piu’ raramente. Il tipo di rotazione della pompa ad ingranaggi puo’ essere sia destro che sinistro.
A seconda del carattere della dentatura di ingranaggi le pompe ad ingranaggi si suddividono in tre tipi principali.
1. Pompe ad ingranaggi con dentatura esterna
Il presente tipo delle pompe ad ingranaggi e’ il piu’ diffuso e semplice. Lo spostamento forzato e’ provocato dal cambiamento di volumi nelle cavita’ degli ingranaggi agganciati con comandi autonomi. Il presente tipo di pompe e’ potente ed economico. Di solito le pompe ad ingranaggi si utilizzano per pompare i fluidi ad alto livello di viscosita’ e senza inclusioni. Rispetto alle pompe con la dentatura interna le pompe con la dentatura esterna sono capaci di lavorare con i valori di pressione molto piu’ alti ma hanno strutture meno compatte.
2. Le pompe ad ingranaggi con dentatura interna
Il presente tipo di pompe ad ingranaggi e’ una variazione in cui l’ingranaggio condotto si colloca dentro quello conduttore con un diametro piu’ grande e si basa sulla mezzaluna di acciaio. Durante la rotazione di ingranaggi tale struttura ha il volume di espulsione maggiore ragion per cui la pompa piena con la dentatura interna e’ capace di aspirare.
3. Le pompe a sei ingranaggi
Tali pompe sono dotate di un ingranaggio conduttore e due condotti, 4 cavita’ aspiranti e 5 di condotta forzata. E’ opportuno usare le presenti pompe in comandi idraulici in cui e’ necessario avere due linee idrauliche indipendenti di condotta forzata. Il numero di denti e l’angolo incidono direttamente sull’uniformita’ di alimetazione di fluido. Piu’ grande e’ il numero di denti piu’ uniforme e’ l’alimentazione ma la produttivita’ e’ minore. Nelle pareti laterali del corpo della pompa sono previste scanalature di scarico per mezzo delle quali il fluido si deriva in una delle cavita’ ragion per cui il fluido non si inceppa nella zona di contatto dei denti degli ingranaggi.
Il corpo della pompa di quel tipo e’ fatto di una lega di aluminio, all’interno si colloca il blocco di cuscinetti con ingranaggi conuttore e condotto nonche’ il blocco di tenuta.
Al centro del blocco di tenuta si trovano due superfici segmentali che abbracciano i denti che hanno il gioco prestabilito e servono per la tenuta radiale degli ingranaggi. La tenuta di testa e’ provvista da due piastre di compressione che si collocano nelle apposite scanalature del blocco di tenuta da ambedue i lati di ingranaggi. La parte sinistra del blocco di tenuta e le piaste di compressione sono dotati di alloggiamenti per guarnizioni di gomma. Dalla cavita’ di compressione il fluido preme sulle piastre che si stringono alle teste di ingranaggi il che compensa il gioco e garantisce fuoruscite uguali a prescindere dal livello di pressione della pompa. Ambedue gli ingranaggi (sia conduttore che condotto) sono fatti insieme a perni, che si basano sui cuscinetti a scorrimento del blocco di tenuta e blocco di cuscinetti. La pompa e’ chiusa dal coperchio dotato di anello di tenuta elastico. L’albero di commando della pompa ad ingranaggi e’ dotato di collare di tenuta elastico fissato dalle apposite ghiere.
La pompa ad ingranaggi e’ dotata di due ingranaggi che si collocano nel corpo. Uno degli ingranaggi viene attivato per mezzo del motore elettrico situato sull’asse mentre il secondo ruota in seguito allo stretto ingranaggio dei denti. Nel processo di funzionamento i denti delle ruote intrappolano il fluido, lo stringono alle pareti del corpo e lo spostano sul lato di compressione opposto al lato di aspirazione. Grazie all’ingranaggio stretto dei denti lo scorrimento del fluido di lavoro in senso inverso e’ praticamente escluso.
Il numero di denti puo’ essere ridotto fino a due e elementi che ruotano ricordano la cifra otto.
Nel compressore di questo tipo deve essere prevista la trasmissione dal motore di ambedue gli elementi perche’ non hanno l’ingranaggio a differenza dalle pompe ad ingranaggi. Per il carattere di espulsione le pompe ad ingranaggi si riferiscono agli impianti di pompaggio rotativi e sono macchine idrauliche rotative tradizionali con espulsori a forma di ruote dentate. In tali pompe il fluido espulso si muove sul piano perpendicolare all’asse di rotazione e si travasa dalla cavita’ di aspirazione in quella di compressione. Gli espulsori fanno il moto rotatorio.
La pompa ad ingranaggi con dentatura esterna ha avuto la diffusione piu’ larga. Questa pompa e’ dotata di due ingranaggi cilindrici uguali uno delle quali e’ conduttore e il secondo e’ condotto. Ambedue gli ingranaggi si collocano nel corpo solido (statore). Man mano che gli ingranaggi ruotano il fluido che si trova nel vano fra i denti si travasa dalla cavita’ di aspirazione in quella di compressione. Le pompe ad ingranaggi con dentatura esterna hanno la struttura semplice e contemporaneamente affidabile, il loro peso e’ piccolo.
Le pompe ad dentatura interna sono compatte ma la loro fabbricazione e’ complessa. Qualora fosse necessario aumentare l’alimentazione si usano le pompe a tre e a piu’ ingranaggi. In tale pompa gli ingranaggi si collocano attorno all’ingranaggio conduttore centrale. Per elevare il livello di pressione del fluido di lavoro si usano le pompe ad ingranaggi a piu’ stadi. L’alimentazione di ogni stadio successivo di quelle pompe e’ minore del precedente. La valvola di derivazione (by-pass) provvede alla derivazione del liquido eccessivo.
Elementi principali di lavoro delle pompe ad ingranaggi sono due ingranaggi, motore elettrico e corpo della pompa. Uno degli ingranaggi e’ conduttore e l’altro e’ condotto. Ambedue gli ingranaggi sono dotati di un numero di denti uguale il cui numero di solito varia da 6 a 12. Il motore elettrico svolge la funzione di comando che aziona l’ingranaggio conduttore e si trova sullo stesso asse. L’ingranaggio condotto ruota grazie all’ingranaggio di ruote dentate.
I corpi di quel tipo di pompe si fanno di materiali resistenti. Per esempio per il lavoro con fluidi viscosi tali elementi come il corpo della pompa, rotore e ruota condotta possono essere fabbricati di ghisa malleabile o di acciaio inossidabile. Il corpo dell’impianto di pompaggio puo’ essere fatto di acciaio al carbonio. Per lavorare con solventi e’ prevista l’opzione con strato antigrippaggio.
A parte gli elementi sopraelencati le strutture di quell tipo di pompe sono dotate di boccole, guarnizioni, valvole di sicurezza, albero, perno, cuscinetti, dadi ecc.
Per la fabbricazione di boccole si usano i seguenti materiali:
Le pompe ad ingranaggi sono dotate di tenute di premistoppa dei seguenti tipi:
Per la vorare con fluidi viscosi le pompe ad ingranaggi vengono dotate di valvole di sicurezza (by-pass) doppie o valvole di sicurezza dotate di involucro di riscaldamento. Tali elementi come albero e perno sono fatti di acciaio inossidabile. Grandi ingranaggi sono destinati al lavoro con alto livello di carico. Dadi rotondi regolano la posizione del rotore.
Gli impianti ad ingranaggi e’ uno dei tipi di macchine idrauliche rotative. Quali espulsori in quegli impianti si usano due ruote dentate che ruotano. Tali pompe si suddividono in due tipi:
1. Pompe a dentatura esterna
Elementi pricipali della struttura di quel tipo di pompe sono due ingranaggi. Durante il moto rotatorio il fluido che si trova nel vano fra i denti affluisce nella linea di compressione. Nei punti di fissaggio delle ruote si forma lo “spazio chiuso” in seguito a cio’ si crea l’effetto di pulsazione sulla linea di compressione.
Le pompe con dentatura esterna possono essere dotate di:
L’uso di denti a cuspide previene la formazione di “spazi chiusi” il che favorisce l’insorgenza della forza assiale. Per lavorare con il carico assiale la struttura viene dotata di cuscinetti di spinta resistenti. Quando si usano i denti a cuspide il carico assiale aggiuntivo viene neutralizzato dalla forma del dente e il livello di pulsazione e’ basso.
2. Pompe con dentatura interna
Nelle pompe di quel tipo all’interno della ruota dentate conduttore di una grande misura si colloca la ruota condotta di misura minore. La ruota condotta si appoggia sull’elemento a falce fatto di acciaio. Se qull’impianto e’ riempito e’ capace di aspirare il fluido perche’ il suo volume di espulsione durante la rotazione di ingranaggi e’ maggiore. Gli impianti di pompaggio a dentatura interna si distingue per un basso livello di pulsazioni e di seguito una bassa rumorosita’ (ragion per cui questi impianti si usano attivamente durante i lavori negli spazi chiusi sia sulle machine fisse sia su quelle mobili).
Il principio di funzionamento del presente impianto consiste nel trasporto del fluido dal vano fra i denti delle ruote nella linea di compressione. Man mano che girano le ruote nella zona di aspirazione aumenta il volume creato dai denti e dall’elemento a falce. La camera di lavoro viene riempita del fluido che affluisce dalla linea di aspirazione. Nel frattempo il fluido di lavoro si espelle nella zona di compressione in seguito alla riduzione del volume della camera in quella parte. Il vantaggio delle pompe a dentatura interna rispetto agli impianti a dentatura esterna si attribuisce alla compattezza.
Impianti di pompaggio gerotor
Le pompe gerotor hanno dentatura interna. La particolarita’ della struttura si attribuisce all’assenza dell’elemento di acciaio a falce che ha la funzione di divisore. In questo caso le zone di compressione e aspirazione sono divise per mezzo del profilo la cui forma provvede al continuo contatto di ingranaggi nel punto di collocamento del divisore a falce. Il principio di funzionamento non si differisce dal funzionamento della classica pompa con dentatura interna. Di solito tali impianti si usano con i seguenti parametri:
Le pompa ad ingranaggi sono diffuse largamente in diversi settori dell’industria grazie a una serie di vantaggi rispetto alle pompe di altri tipi. I vantaggi principali di quell tipo di pompe sono: affidabilita’, compattezza, semplicita’ di struttura, relativamente alto coefficiente di rendimento. Inoltre nelle pompe ad ingranaggi sono assenti gli elementi di lavoro soggetti all’impatto della forza centrifuga che rende possibile il loro uso a velocita’ di rotazione pari a 20 с-1. Oltre a questo le pompe ad ingranaggi sono capaci di creare un alto livello di pressione, pompare fluidi viscosi e caldi nonche’ cambiare la direzione di pompaggio del fluido.
I vantaggi di quell tipo di pompe consistono nella semplicita’ e compattezza della struttura, assenza di valvole nonche’ nella possibilita’ di usarle come comandi di motori di alta velocita’, riversibilita’, possibilita’ di ottenere un alto livello di pressione (5 MPa per le pompe ad ingranaggi e 0.5 MPa per le pompe a “otto”).
Corpo, pompe ed ingranaggi: ghisa, acciaio colato, acciaio inossidabile AISI 304-316, ghisa con grafite sferoidale
Cuscinetti: snbz 12 bronzo, grafite, carburo di silicio, rivestimento di metallo duro Tenuta: guarnizione, tenuta di grafite pura, tenuta di testa.
La classifica di questo tipo di pompe e’ fatta in base all’appartenenza delle pompe ad ingranaggi alle macchine volumetriche.
1. Le pompe ad ingranaggi sono destinate all’uso nell’industria metalmeccanica.
In questo settore le pompe ad ingranaggi funzionano quale parte integrante del sistema di lavoro e vengono azionate dall’elemento della macchina in cui sono integrate. Le pompe ad ingranaggi sono dotate di supporti di slittamento che vengono lubrificati dal fluido pompato. Di solito gli ingranaggi a denti ritti sono fatti di acciaio al carbonio. Hanno il corpo fuso o stampato si produce di ghisa o di leghe di aluminio. Sono dotate di guarnizioni a manicotti o variazioni di tenute di testa.
2. Le pompe ad ingranaggi sono destinate all’uso industriale generico.
Di solito si usano per pompare fluidi viscosi e fluidi di alte temperature. Sono dotate di ingranaggi a denti obliqui e di cuscinetti a rotolamento. Si avviano per mezzo di motori elettrici. Le caratteristiche principali si possono identificare per la marcatura sull’etichetta.
3. Le pompe ad ingranaggi sono destinate al pompaggio di bitume.
4. Le pompe ad ingranaggi sono destinate al lavoro con viscosa.
In questo campo di applicazione e’ prassi usuale integrare le pompe nelle macchine ed impianti. Le pompe ad ingranaggio si usano nella produzone di fibre chimiche di vari tipi. Durante il loro funzionamento si pompano soluzione di filatura (acetato di cellulosa) e soluzione di viscosa in proporzioni necessarie. Le pompe si avviano per mezzo della macchina utensile in cui sono integrate. In seguito a un alto livello di viscosita’ di fluidi pompati la frequenza di rotazione dell’albero e’ bassa.
Campo di applicazione
Piccoli sistemi di circolazione di olio caldo
Medicina, industria chimica e produzione di detersivi
Industria delle pitture e vernici
Industria navale
Asfalto
Settore alimentare
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