POMPE A PALETTE Introduzione

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1 POMPE A PALETTE Introduzione Architettura Caratteristiche di Funzionamento Calcolo della Cilindrata Bilanciamento Idraulico Pompe a Palette 1

2 SCHEMA BASE Il rotore è un tamburo circolare che ruota all interno dello statore; Rotore e statore sono eccentrici; Il rotore presenta una serie di cave radiali dentro alle quali possono scorrere liberamente dei setti, o palette, che danno il nome alla pompa; Le palette tendono ad aderire alla parete dello statore per effetto della forza centrifuga; Tra due pale successive è definita un area, A, che moltiplicata per la profondità b della pompa, rappresenta il volume della generica camera pompante; Pompe a Palette 2

3 Durante la rotazione del rotore il volume compreso tra due pale successive inizialmente aumenta La zona in cui si ha aumento di volume è collegata con l aspirazione in modo che il fluido vada a riempire la camera individuata dalle due palette Il volume è massimo quando le due pale sono in posizione simmetrica rispetto alla congiungente i due centri O ed O Se le bocche di aspirazione e di mandata arrivano rispettivamente nei punti 1 e 2, si avrà che il volume isolato è massimo Nella rotazione successiva la pala in 2 apre la camera allo scarico Proseguendo nella rotazione, la diminuzione di volume crea l effetto pompante che indirizza il fluido verso l ambiente di mandata Pompe a Palette 3

4 La fasatura dell ampiezza delle bocche di aspirazione e di mandata rispetto alle posizioni di volume minimo e massimo dei vani è di fondamentale importanza Caso 1: bocca di mandata troppo estesa (punto 3) by-pass tra aspirazione e mandata quando le pale sono in posizione simmetrica riduzione del rendiemento volumetrico Caso 2: bocca di mandata troppo ridotta (punto 4) aumento enorme di pressione del fluido compreso tra le pale durante la fase di riduzione del volume dovuto alla forte incomprimibilità del fluido impossibilità di funzionamento; Pompe a Palette 4

5 Cilindrata (approssimata) V = A b z T A B z = area compresa tra due palette consecutive = lunghezza assiale del rotore = numero di palette/settori Se passiamo da 4 a 8 pale l area A diminuisce, mentre il numero di pale raddoppia; Aumentando o diminuendo il numero di pale non si varia tanto la cilindrata ma si determina una maggiore o minore complessità costruttiva della macchina; Pompe a Palette 5

6 All aumentare di z, A si riduce progressivamente Al limite, con infinite pale, l area infinitesima da coincide con l asse di simmetria ed è data da: ds z da = 2 e ds da e ds = area infinitesima del vano = eccentricità del rotore rispetto allo statore (distanza tra i centri O ed O ) = spessore infinitesimo del vano Pompe a Palette 6

7 ( ) A z = da z = 2 e ds z Detti d c = diametro interno della carcassa; d m d r = diametro medio; = diametro del rotore; d = m d r + 2 d c ds z = π d m A = 2 e ds z = 2 e π d = 2 e π m d r + 2 d c V = A b = 2 e π b T d r + 2 d c La formula è approssimata in quanto non tiene in considerazione lo spessore effettivo delle palette Pompe a Palette 7

8 Detti fi Calcolo della cilindrata di una pompa a palette (numero di palette pari) = coordinata angolare a partire dalla direzione eccentricità (zona accostamento) h(fi),h*(fi)= sporgenza della pala in tenuta; r R n b z = raggio del rotore; = raggio statore = numero di rotazioni nell unità di tempo = lunghezza assiale del rotore = numero di palette/settori [ ( ) ( 2) ] * * Q =2 n b h r+h/2 h r h / i π + = = 4 π nber cos(fi) V = 4 e z b R sin( π/z) Pompe a Palette 8

9 portata istantanea ideale per pompe a palette z 14 z 16 z 15 z 17 d m 3 / m i n fi gradi Pompe a Palette 9

10 Grado di irregolarità di portata G% z Pompe a Palette 10

11 Contatto di testa tra la paletta e la superficie interna del corpo della pompa deve garantire la tenuta del generico vano Tale tenuta può essere garantita dall azione della forza centrifuga se la velocità di rotazione della pompa è ridotta tale azione può essere insufficiente Azione della pressione di mandata all interno di una cava posizionata al di sotto della generica paletta aumento della tenuta La spinta è tanto maggiore quanto maggiore è la pressione di mandata tenuta proporzionale alla differenza di pressione tra le bocche della pompa (compensazione) Pompe a Palette 11

12 Lo spessore della paletta deve essere sufficientemente elevato da resistere alla forza generata dalla differenza di pressione tra le bocche della pompa se il p è elevato non è possibile ridurre eccessivamente lo spessore delle palette; Anche uno spessore consistente può dare luogo a problemi maggiore è lo spessore della paletta, maggiore è la superficie di azione della pressione di compensazione e, quindi, la forza che spinge la paletta contro la parete aumento dell usura dei componenti e riduzione del rendimento meccanico; A parità di sezione della pala, si cerca di diminuire la spinta con un architettura particolare Si pratica un apertura conica nella parte superiore, con dei fori longitudinali; L olio passa attraverso i fori e porta l azione della pressione di mandata nella camera conica in testa alla paletta; La pressione di mandata agisce, per tutta la larghezza, sulla superficie della pala interna alla cava compensazione; L unica zona in cui non si ha compensazione è data dalle due fasce in colore rosso dimensionando opportunamente tali superfici si possono ottenere le spinte desiderate; Pompe a Palette 12

13 PREGI Ridotto grado di irregolarità nell erogazione della portata; Silenziosità (soprattutto se paragonata alle pompe ad ingranaggi esterni); Cilindrata variabile (variando l eccentricità e); e = 0 V = 0 ; Q = 0 T e V ; Q T DIFETTI Fragilità, scarsa resistenza meccanica; Ridotti p di funzionamento; CAMPI D IMPIEGO p max bar; n rpm; Pompe a Palette 13

14 ARCHITETTURE PARTICOLARI Pompe a Palette 14

15 ARCHITETTURE PARTICOLARI Pompe a Palette 15

16 POMPA A PALETTE A CILINDRATA VARIABILE Pompe a Palette 16

17 POMPA A PALETTE A CILINDRATA VARIABILE Pompe a Palette 17

18 Fiancata di Bilanciamento Assiale Disco di Distribuzione Chiusura Luce di Aspirazione Apertura Luce di Mandata Chiusura Luce di Mandata Apertura Luce di Aspirazione CA AM CM AA Pompe a Palette 18