21.Radiaalkolbpumbad, tööpõhimõte, ehitus, tööparameetrid ja kasutusalad
Kasutusalad laevas: hüdraulikasüsteemide (roolisüsteemide, tõsteseadmete, veekindlate kereavade süsteemide) hüdropumbad
Kolbrotatsioonpumpasid kasutatakse erinevates masinates ning süsteemides hüdropumpadena (enamuses kõrgrõhupumbad). Nendel pumpadel on pöörlev rootor, mille sees on edasi-tagasi liikuvad kolvid (leidub ka erandeid). Tuntakse radiaalkolbpumpasid ja aksiaalkolbpumpasid.
Radiaalkolbpumpadest valmistatakse mitmeid modifikatsioone. Neist levinuimad ja enimkasutatavad on pöörleva silindriplokiga (rootoriga) radiaalkolbpumbad (joon. 1.44 A).
1.
Pöörlev silindriplokk 2.
Radiaalsuunas liikuv kolb 3.
Pumba staator (kere) 4.
Imi- ja survekanalitega jaotusvõll
Joonis 1.44. (A)
Vähem on levinud pöörleva nukk-kettaga pumbad (joon. 1.44 B).
1.
Pöörlev nukkketas 2.
Radiaalsuunas liikuvad kolvid 3.
Imipool 4.
survepool
Joonis 1.44. (B)
Radiaalkolbumba ehitus ja tööpõhimõte :
Laevadel on neist kahest eelistatuimad pöörleva silindriplokiga pumbad tulenevalt nende kompaktsusest ja väiksemast detailide hulgast (puuduvad klapid).
Valmistatakse nii jääva kui reguleeritava tootlikkusega pumpasid.
1.
Pöörlev rootor 2.
Staator (pumba kere) 3.
Liikumatu jaotusvõll 4.
Kolvid 5.
Liugurid 6.
Tootlikkuse seadevõru 7.
Eksentilisuse reguleerimishoob
Joonis 1.45. Radiaalkolbpumba ehitus
Radiaalpumba (joon. 1.45) ümmarguses keres 2 pöörleb rootor 1 koos selle sees radiaalselt paiknevate edasi-tagasi liikuvate kolbidega 4. Kolvid surutakse vastu seadevõru 6 kas vedrude abil või pumba rootori pöörlemisest tingitud tsentrifugaaljõu mõjul. Kolvide otstesse võivad olla paigaldatud liugurid 6 hõõrdumise vähendamiseks kolvi ja seadevõru pindade vahel. Rootor paikneb keres ekstsentriliselt, millest tulenevalt tekib kolvile käik. Rootor pöörleb liikumatul jaotusvõllil 3, millesse on puuritud imikanal(id) ja survekanal(id). Kui kolb eemaldub võllist, siis imetakse selle kolvi poolt silindrisse vedelikku sisse ning vastupidi. Ühel pumbal võib olla mitu rootorit, kusjuures erinevate rootorite kolvid ei pruugi olla ühesuguse läbimõõduga. Radiaalkolbpump on reguleeritava tootlikkusega pump – mida suurem on ekstsentrilisus, seda suurem on kolvikäik ja seda suurem on ka pumba tootlikkus. Liigutades seadevõru mehhanismi 7 abil paremale, liiguvad horisontaaaljoonest allpool olevad kolvid sissepoole ja suruvad vedeliku survetorusse, horisontaaljoonest ülalpool olevad kolvid liiguvad väljapoole ja imevad vedelikku imitorust silindrisse. Liigutades seadevõru aga vasakule, surve- ja imipool vahetuvad. Radiaalkolbpump võib töötada ka hüdromootorina. Juhtides kõrge rõhu all hüdrovedelikku survekanalist pumba silindrisse, tekitame pumba rootorile jõumomendi.
Radiaalkolbpumba tootlikkus Q oleneb pumba rootori diameetrist D, pumba rootori ekstsentrilisusest e, pumba pöörete arvust minutis n, silindrite arvust z ja pumba mahulisest kasutegurist ηv ning selle saab arvutada järgmiselt:
[m3/h]
Radiaalkolbpumbad valmistatakse kiirekäigulised ning mitmesilindrilised. See tagab nende ühtlase tootlikkuse.
Radiaalkolbpumba mahuline kasutegur ηv on vahemikus 0,5...0,98. Mahulist kasutegurit mõjutavad suurel määral kulumisel tekkivad lekked ning pumba mittetäitumine. Viimast põhjustab pumba kiirekäiguselisus ning pumbatava vedeliku suur viskoossus. Pumba mittetäitumise vältimiseks kasutatakse mõningatel moodsatel pumpadel imipoole nn ettelaadimisrootorit.
Hüdrauliline kasutegur ηh on normaaltöös normaaltingimustel ligilähedane ühele.
Mehaaniline kasutegur ηmeh on vahemikus 0,4...0,95. See arvestab hõõrdumisi pumba plunžeri ja rootori ning liuguri ja seadevõru vahel. Üldkasutegur η jääb kolb-rotatsioonradiaalpumpadel vahemikku 0,4...0,95.
Kolb-rotatsioonradiaalpumbad võivad töötada väga erinevatel režiimidel ning keskkonnaparameetritel. Väiksemate pumpade maksimaalsed töörõhud küündivad 70...80 MPa, pöörete arv on kuni 4000 pööret minutis, pumbatava vedeliku viskoossus jääb vahemikku 12...220 cSt, pumbatava vedeliku temperatuur aga piiridesse –30...+80 ºC.
Mida suuremad on pumba konstruktiivsed mõõtmed, seda väiksemad on tema projekteeritud töörõhk ja pöörete arv.
Radiaalkolbpumpade liikuvate osade valmistamiseks kasutatakse kvaliteetseid, keskkonna parameetritele vastavaid metalle. Pumba kere võib olla valmistatud malmist, terasest või alumiiniumisulamitest. Väikemates pumpades kasutatakse laagrite asemel pukse, suuremates pumpades on kasutusel veere- või liugelaagrid. Kolbidena on kasutusel täpse töötlusega plunžer-tüüpi kolvid mis liiguvad oma kindlas hülsis (plunžerpaar). Plunžerpaaride kasutamine tagab pumba arendatava kõrge rõhu ning minimaalse keskkonnakao kolvi ja hülsi seina vahel. Tulenevalt plunžerpaaride tihendusest ja väga väikestest lõtkudest kolvi ja hülsi vahel, peab pumbatav keskkond olema eriti hästi filtreeritud. Pumbatav keskkond ei tohi sisaldada ei vett ega võõrkehasid. Erinevate tootjate pumpadel on kasutusel erineva disainiga kolvid. Kolvi osa, mis libiseb mööda seadevõru, püütakse teha võimalikult väikese hõõrdetakistusega, suurendades seeläbi pumba üldkasutegurit.
1.
Plunzer kolb 2.
Labürinttihendiga kolb 3.
Rullikutega kolb 4.
Koonusliuguriga kolb 5.
Liugurplaadiga kolb
A B C
Joonis 1.46. Radiaalkolbpumba kolbide tüüpe
Joonisel 1.46 A on paigaldatud kolvi otsa rullikud, mis rootori pööreldes veerevad mööda seadevõru. Joonisel B on kolvi ots töödeldud kooniliseks, mis samuti vähendab hõõrdetakistust libisemisel. Joonisel C on kolvi otsa paigaldatud seadevõru sisepinna struktuuri järgivad liugurplaadid.
Kõrgrõhu-hüdropumpades kasutatakse plunžerpaari asemel ka labürintkolbe, millel puuduvad kolvirõngad või tihendid. Sellistel kolbidel on kolvikehale treitud rida peenikesi pilusid, mis järjestikku paiknedes moodustavad keskkonna paisumiskambrid. Kolvi survekäigu ajal satub vedelik töökambrist kolvi ja hülsi vahel asuvatesse piludesse, milles rõhk järk-järgult alaneb. Labürintkolbi on kujutatud joonisel 1.46 C. Kui pilusid on palju, siis viimases pilus on vedeliku rõhk nullilähedane ja kolvi ning hülsi vahelt pääseb läbi väga vähe keskkonda.
Tänapäeval kasutatakse ka palju eriotstarbelisi radiaalpumpasid, mis on aja jooksul välja töötatud ning millel on tänapäevaste hüdropumpadega sarnane ehitus ja tööpõhimõte. Eriotstarbeliste pumpade materjalivalik on laiem (plastmassid, kummi jt) ning sellest tulenevalt on laiemad ka pumbatava keskkonna parameetrid (vesi, gaasid, kütus jt).
Ekspluatatsioonis on radiaalpumbad väga töökindlad ning hooldusintervallid on pikad. Pumba häireteta töö on tagatud niikaua, kuni pumbatav keskkond ei sisalda võõriseid ega vett, mis võivad pumba täpselt töödeldud tööorganeid kergesti rikkuda. Pump on kiirekäiguline ning seda on võimalik käitada otse elekrtimootori võllilt.
Radiaalkolbpumba eelised on: võime töötada nii mootori kui pumbana (pööratav mehhanism), suur töörõhk, praktiliselt hooldevaba ekspluatatsioon, kiirekäigulisus, väike gabariit, tootlikkuse sujuv reguleerimine nullist maksimaalse tootlikkuseni, reverseeritavus.
Radiaalkolbpumba puudused: kõrge maksumus.