مبدأ عمل مضخة الشفرات

تم إنشاؤها 05.17

f. تآكل الشفرة وسطح الدوار الداخلي والتدابير المضادة نظرًا للاختلاف الكبير في تدرج قطر المتجه على السطح الداخلي للدوار في مضخة الشفرات ذات العمل المزدوج، يُطلب من الشفرة في قسم سحب الزيت أن تتمتع بتسارع شعاعي أكبر لضمان عدم وجود فراغ في نهايتها الخارجية. ومع ذلك، بسبب تأثير احتكاك الحركة، غالبًا ما تكون القوة الطرد المركزي للشفرة نفسها غير قادرة على تلبية المتطلبات، لذا فإن هذا النوع من المضخات عادةً ما يجعل قاع أخدود الشفرة متصلًا بالمضخة من خلال الأخدود الحلقي على لوحة الصمام. كما هو موضح في الشكل 3-6، يتم توصيل الأخدود الحلقي (a) بمنطقة ضغط الزيت من خلال الأخدود (الخط المنقط) على ظهر لوحة الصمام. يتوافق موقع الأخدود الحلقي مع قاع أخدود الشفرة للدوران، بحيث يتم إدخال زيت عالي الضغط إلى قاع جميع أخاديد الشفرات. بمساعدة الضغط الهيدروليكي، يمكن أن تمتد الشفرات الموجودة في منطقة سحب الزيت بسرعة.

بالنسبة للمضخة ذات ضغط العمل العالي، يمكن أن تكون القوة الهيدروليكية في الجزء العلوي والسفلي من الشفرة في منطقة الضغط متوازنة بشكل أساسي. ومع ذلك، فإن الضغط الهيدروليكي في أسفل فتحة الشفرة في قسم امتصاص الزيت أعلى بكثير من القوة المطلوبة لتمديد الشفرة، مما يؤدي إلى إجهاد تماس مفرط بين الشفرة والسطح الداخلي للمولد في هذا القسم، مما يزيد من مقاومة الاحتكاك، ويقلل من الكفاءة الميكانيكية، ويزيد من تآكل سطح التماس (خصوصًا بالقرب من نهاية قسم امتصاص الزيت). في الحالات الشديدة، ستتضرر الشفرة بسبب مقاومة جانبية مفرطة في النهاية، مما يؤدي إلى كسر تمدد القرص. لذلك، بالنسبة لمضخة الريشة ذات الضغط العالي مزدوجة العمل، من الضروري تعويض الدفع الخارجي المؤثر على أسفل الريشة (بشكل عام، لا يكون ذلك ضروريًا لمضخات الضغط المتوسط والمنخفض).

عندما تكون الشفرة في منطقة امتصاص الزيت، فإن الدفع الخارجي F لزيت الضغط في أسفل الشفرة هو 0

F=pA                            (3-1)

حيث P -- ضغط الزيت عند جذر الشفرة؛

A -- منطقة ضغط فعالة لجذر الشفرة.

هناك نوعان من مبادئ التعويض للقوة الخارجية المؤثرة على قاع الشفرة: أحدهما هو محاولة تقليل الضغط P عند قاع أخدود الشفرة في منطقة امتصاص الزيت إلى قيمة معقولة؛ والآخر هو استخدام هيكل شفرة خاص لتقليل مساحة الضغط الفعالة a عند قاع الشفرة. يمكن أيضًا استخدام قوة الربيع الداخلية لاستبدال الضغط الهيدروليكي لاستقراء الشفرة. التدابير المحددة هي كما يلي.

i. الشكل h يظهر مضخة ريشة مع صمام تخفيض قيمة محددة ولوحة منفذ عائمة. يقوم صمام تخفيض الضغط 6 المرفق بالمضخة بتقليل الضغط في غرفة الضغط بالمضخة ثم يقودها إلى أسفل أخدود الشفرة في منطقة سحب الزيت، وذلك لتقليل القوة المؤثرة للشفرة 2 على الثابت 1. من الممكن أن تصل هذه الطريقة إلى قيمة الدفع المثلى. لكن صمام تخفيض الضغط ليس فقط معقدًا ومكلفًا، بل يستهلك أيضًا جزءًا من تدفق الناتج، مما يؤدي إلى تقليل الكفاءة الحجمية للمضخة؛ كما أن الأخدود البسيط للتخفيض يصعب عليه تلبية متطلبات توزيع الضغط بشكل كامل، لذا نادرًا ما تم استخدامه في الوقت الحاضر.

II. يتم اعتماد هيكل شفرة خاص. الهياكل الشفوية الخاصة الشائعة الاستخدام هي هيكل شفرة مزدوج، هيكل شفرة توأمي، هيكل شفرة متدرج، إلخ.

الشكل I يظهر هيكل شفرة مزدوجة. تم تشكيل شفرتين 2 على شكل أسطح مائلة مدببة في الأعلى وتداخلتا في اتجاهات متعاكسة. الغرفة مثلثية الشكل 4 التي تتكون من قمة الشفرتين الصغيرتين ومسار الانزلاق متصلة بقاع أخدود الشفرة 6 من خلال الأخدود 5 على السطح المتداخل. يتم إدخال الضغط في غرفة تصريف الزيت المتصلة بقاع أخدود الشفرة إلى هذه الغرفة، مما يشكل ضغطًا ثابتًا غير مكتمل بين قمة الشفرة ومسند مسار الانزلاق. ميزة هذه الطريقة هي أنها تحتوي على تأثير تعويضي يتناسب مع ضغط العمل، ويتم تقليل التسرب بشكل أكبر بسبب تشكيل خطين للختم على سطح الانزلاق في قمة الشفرة. العيب هو أنه من الصعب ضمان قوة الشفرة؛ القوة الناتجة عن الزيت عالي الضغط بين أسطح تداخل الشفرة ستكون أكبر من قوة الضغط الناتجة عن الزيت بين الشفرة وأخدود الدوار، وستؤدي القوة الناتجة عن الفرق إلى تفاقم تآكل الشفرة وأخدود الدوار. هذه البنية أكثر ملاءمة لمضخة ريشة كبيرة الحجم.

هيكل الشفرات موضح في الشكل J. في فتحة شفرات الدوار، توجد شفرات 7 وشفرات 3 التي تفصل في المنتصف. يمكن للشفرات الانزلاق بحرية. ثقب توازن الضغط 6 على الدوار 1 يوازن الضغط الهيدروليكي عند رأس وقاع الشفرة الأم. يمر ضغط الزيت من المضخة عبر لوحة المنفذ وفتحة الدوار إلى غرفة الضغط الوسطى 5 بين الشفرات الأم والشفرات الابنة. إذا لم تؤخذ قوة الطرد المركزي وقوة القصور الذاتي في الاعتبار، فإن الدفع الناتج عن الشفرة المؤثرة على الثابت هو

F=(p2–p1)bt                         (3-2)

هيكل الشفرة المتدرجة موضح في الشكل K. الشفرة مقسمة إلى شكل متدرج على طول اتجاه السماكة. تم تصميم أخدود الشفرة على الدوار أيضًا بشكل متناسب. يتم توصيل تجويف الزيت الأوسط بينهما بزيت الضغط من خلال الأخدود الموجود على لوحة الصمام. يؤدي ممر زيت الضغط المتوازن على الدوار إلى ضغط الزيت في الجزء العلوي من الشفرة إلى الجزء السفلي من الشفرة. مشابهًا لهيكل شفرتي الأم والابن، يتم ضبط تخفيض التخميد قبل إدخال زيت الضغط إلى غرفة الزيت الوسطى للحفاظ على ضغط كافٍ في الغرفة عندما تتراجع الشفرة إلى الداخل لضمان قرب الشفرة من السطح الداخلي للستاتور. شكل أخدود الشفرة مع هذا النوع من الهيكل معقد، ومعالجته ضعيفة.

III. ضغط الربيع كما هو موضح في الشكل L، يتم ضبط عدة نوابض ضغط (نوابض أسطوانية أو نوابض طائر) في أسفل فتحة الدوار للمساعدة في تمدد الشفرة نحو الخارج. عندما تتصل قاع الفتحة مع نافذة توزيع التدفق المتزامن، فإن قوة الضغط على نهاية الشفرة على المسار المنزلق تعتمد فقط على سرعة المضخة وقطر المتجه لموقع الاتصال، وليس لها علاقة بالضغط العامل. ميزة هذه البنية هي أن حركة الشفرة لن تؤثر على الإزاحة اللحظية للمضخة. العيب هو أنه من الضروري حفر ثقوب في قاع فتحة الدوار، مما يؤثر سلبًا على القوة، وغالبًا ما يكون من الصعب تلبية متطلبات قوة تعب الربيع.

اترك معلوماتك و
سوف نتصل بك.

Phone

WeChat