バンポンプの動作原理

作成日 05.17

f. ブレードとステーター内面の摩耗および対策 ダブルアクティングバンポンプのステーター内面におけるベクトル直径変化の大きな勾配のため、オイル吸引セクションのブレードは、その外端が空でないことを保証するために、より大きな半径加速度を持つ必要があります。しかし、動摩擦の影響により、ブレード自体の遠心力はしばしば要求を満たすことができないため、この種のポンプは通常、ブレード溝の底をバルブプレート上の環状溝を介してポンプと接続し、ポンプの油圧室と接続します。図3-6に示すように、環状溝aはバルブプレートの裏側の溝（点線）を介して油圧エリアと接続されています。環状溝の位置はローターのブレード溝の底に対応しており、すべてのブレード溝の底に高圧油を導入するようになっています。油圧の助けを借りて、オイル吸引エリアに位置するブレードは迅速に伸びることができます。

高圧で動作するポンプの場合、圧力領域内のブレードの上部と下部の間の油圧は基本的にバランスが取れています。しかし、油吸収セクションのブレードスロットの底部の油圧は、ブレードを伸ばすために必要な力よりも明らかに高く、このセクションでブレードとステーターの内面との間に過剰な接触応力が生じ、摩擦抵抗が増加し、機械効率が低下し、接触面の摩耗が激化します（特に油吸収セクションの端近くで）。ひどい場合には、ディスクの端での接線抵抗が大きすぎるためにブレードが損傷し、伸びが破損することがあります。したがって、高圧のダブルアクティングベーンポンプの場合、ベーンの底部に作用する外部推力を補償する必要があります（一般的に、中圧および低圧ポンプでは必要ありません）。

ブレードが油吸収エリアにあるとき、ブレードの底部にある圧力油の外部推力 F は 0 です。

F=pA                            (3-1)

ブレード根元でのP -- 油圧;

A -- ブレード根の効果的な圧縮領域。

ブレードの底に作用する外部推力に対する補償原則には2種類あります。1つは、油吸収領域のブレード溝の底における圧力Pを合理的な値に減少させることを試みることです。もう1つは、ブレードの底における有効圧力面積aを減少させるために特別なブレード構造を使用することです。内部スプリング力を使用して油圧を置き換え、ブレードを外挿することもできます。具体的な対策は以下の通りです。

i. 図hは、設定値減圧弁と浮動ポートプレートを備えたベーンポンプを示しています。ポンプに取り付けられた減圧弁6は、ポンプの圧力室内の圧力を低下させ、その後、油吸引領域のブレード溝の底部に導き、ブレード2がステーター1にかける力を減少させます。この方法で最適な推力値に達することが可能です。しかし、減圧弁は複雑で高価であるだけでなく、出力流量の一部を消費し、ポンプの体積効率を低下させる結果となります。また、単純なスロットは圧力分布の要件を完全に満たすことが難しいため、現在ではほとんど使用されていません。

II. 特殊な刃構造が採用されています。一般的に使用される特殊な刃構造には、二重刃構造、ツイン刃構造、段階的刃構造などがあります。

図Iは二重ブレード構造を示しています。二つのブレード2は、上部でフィレット傾斜面に加工され、反対方向に重ねられています。二つの小さなブレードの上部とスライドウェイによって形成される三角形のチャンバー4は、重なった面の溝5を通じてブレード溝底6と接続されています。ブレード溝底に接続されたオイル排出チャンバーの圧力がこのチャンバーに導入され、ブレードの上部とスライドウェイベアリングの間に不完全なアンロード静圧が形成されます。この方法の利点は、作業圧力に比例した補償効果があり、ブレードの上部のスライド面に二つのシーリングラインが形成されることにより漏れがさらに減少することです。欠点は、ブレードの強度を確保することが難しいことです。ブレードの重なり面間に発生する高圧オイルによる力は、ブレードとローター溝の間のオイルの押圧力よりも大きく、その差によって生じる開放力がブレードとローター溝の摩耗を悪化させます。この構造は、大型のベーンポンプにより適しています。

バネの構造は図Jに示されています。ローターブレードのスロットには、中央で分かれたバネ7とバネ3があります。バネは自由にスライドできます。ローター1の圧力バランス穴6は、母ブレードの先端と底部の油圧を均等にします。ポンプの圧力油はポートプレートとロータースロットを通って、娘ブレードと母ブレードの間の中間圧力室5に流れます。遠心力と慣性力を考慮しない場合、スタトールに作用するブレードの推力は

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

段階的なブレードの構造は図Kに示されています。ブレードは厚さ方向に沿って段階的な形状に分かれています。ローターのブレード溝もそれに対応する形状に作られています。彼らの間の中間オイルキャビティは、バルブプレートの溝を通じて圧力オイルと接続されています。ローター上の圧力バランスオイル通路は、ブレードの上部の油圧をブレードの下部に導きます。母子ブレードの構造に似ており、圧力オイルが中間オイル室に導入される前にスロットリングダンピングが設定されており、ブレードが内側に引っ込むときにキャビティ内に十分な圧力を保つことで、ブレードがステーターの内面に密着することを保証します。この種の構造を持つブレード溝の形状は複雑であり、その加工性は悪いです。

III. スプリング圧力は図Lに示されているように、いくつかの圧縮スプリング（円筒スプリングまたはスワロースプリング）がロータースロットの底部にプリセットされており、ブレードが外側に伸びるのを助けます。スロットの底部が位相同期流分配ウィンドウに接続されると、スライドウェイ上のブレード端の圧縮力はポンプの回転速度と接触位置のベクトル直径のみに依存し、作業圧力とは無関係です。この構造の利点は、ブレードの動きがポンプの瞬時の変位に影響を与えないことです。欠点は、ロータースロットの底部に穴を開ける必要があり、強度に悪影響を及ぼし、スプリング疲労強度の要件を満たすことがしばしば困難であることです。

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