بررسی سیکل جریان پمپ دنده‌ای

0 دیدگاه
سیکل جریان پمپ دنده‌ای

در این مقاله، سیکل جریان پمپ دنده‌ای را بررسی خواهیم کرد، نتایج نشان می‌دهد که فشار کاری تأثیر قابل‌ توجهی بر نوسان فشار پمپ دنده داخلی دارد، در حالی که سرعت چرخش تأثیر پیچیده‌ای بر رفتار ضربان فشار دارد. سپس، ضربان‌های فشار پمپ دنده داخلی تحت شرایط کاری مختلف با بررسی‌های تجربی مورد بحث قرار می‌گیرد.
نتایج نشان می‌دهد که پمپ دنده‌ ای داخلی که برای آنالیز گرفته شده مورد استفاده قرار گرفته است دارای یک نوسان  در فشار کاری بالا و سرعت چرخش نسبتاً بالایی است. با توجه به طیف فرکانس ضربان فشار، فرکانس غالب Z*fn است، یعنی حاصل ضرب عدد دندانه چرخ دنده (شفت چرخ دنده) و فرکانس چرخشی آن برای بسیاری از شرایط کاری، ناشی از فرآیند تخلیه ناپایدار اجتناب ناپذیر دنده.
پمپ‌ها برای سرعت چرخش بالا یا فشار کاری بالا به فرکانس چرخش شفت چرخ دنده (fn) تبدیل می‌شود، اما فقط برای فشار کاری بالا به فرکانس چرخش حلقه دنده داخلی (۲/۳ fn) تبدیل می‌شود. وقوع دو فرکانس (۲/۳ fn و fn) ممکن است ناشی از تغییر شکل حلقه چرخ دنده و شفت چرخ دنده تحت نیروهای شعاعی نامتعادل ناشی از فشار کاری بالا باشد. علاوه بر این، طیف فرکانس پالس فشار ورودی دارای تفاوت‌هایی با پالس فشار خروجی است. این به این دلیل است که فشار ورودی ممکن است تحت تأثیر حفره ایجاد شده در سمت مکش پمپ باشد.

پمپ‌های دنده داخلی (IGP) به طور گسترده در قالب گیری تزریقی، ماشین آلات دقیق، صنایع شیمیایی، کشاورزی و بسیاری از زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اساس کار پمپ به این صورت است که می‌تواند انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیک تبدیل کرده و سپس فشار روغن را برای سیستم‌های هیدرولیک فراهم کند.
به طور کلی، سرعت جریان پمپ دنده داخلی ارتباط نزدیکی با حجم آنی محفظه پمپ دارد، که با تلفیق مواد تغییر می‌کند. حلقوی و پینیون تغییر نرخ جریان معمولاً به عنوان منبع اصلی نوسان فشار در نظر گرفته می‌شود. به خوبی شناخته شده است که ضربان فشار ممکن است منجر به ارتعاش و صدای نامطلوب اجزای پمپ و همچنین کاویتاسیون در سیستم هیدرولیک شود. بنابراین بررسی ویژگی‌های نوسان فشار IGP ضروری و قابل توجه است. اخیراً توسعه پمپ دنده داخلی روند افزایش فشار را نشان می‌دهد.

فشار عملیاتی IGP در حال حاضر از طریق کنترل جبران فاصله شعاعی و محوری و همچنین جبران فشار بیش از ۴۰ مگاپاسکال به دست آمده است. فشار کاری بالا ممکن است منجر به افزایش نشتی داخلی و نیروهای شعاعی شود که ممکن است باعث ناپایداری جریان بیشتر شود. بنابراین، باید به ضربان فشار IGP در فشار کاری بالا توجه بیشتری شود. مطالعات قبلی در مورد پمپ‌های دنده‌ای عمدتاً بر روی طراحی ساختاری چرخ دنده، تجزیه و تحلیل الاستو دینامیکی ۳-۵.۶ و ویژگی‌های عملکرد، به عنوان مثال، متمرکز بود.

موضوعات اصلی این کار عبارت است از:

  • گشتاورهای اصطکاک
  • جریان نشتی داخلی
  •  نوسان فشار

که در میان این مطالعات، نوسان فشار IGP موضوع اصلی این کار است.

نوسان فشار

به طور کلی، بیشتر کارهای مربوط به ضربان فشار را می‌توان به دو جنبه تقسیم کرد: یکی در مورد رفتارهای ضربان فشار IGP در شرایط کاری مختلف و دیگری کاهش ضربان فشار با تجزیه و تحلیل تأثیر پارامترهای ساختاری است. مطالعات اصلی در مورد رفتارهای ضربان فشار به شرح زیر است. برای مثال، شیفر و همکاران ۱۰ یک پمپ دنده‌ای خارجی جدید توسعه دادند و سیگنال‌های فشار خروجی پمپ را که با فشار تفاضلی تقریباً ۴ مگاپاسکال کار می‌کرد، به‌طور تجربی بررسی کردند.
Casoli و همکاران ۱۱ امواج جریان تحویل و ضربان فشار را در داخل فضای دندانی یک پمپ دنده خارجی با حداکثر فشار کاری ۲۰ مگاپاسکال از طریق نرم‌افزار AMESim و آزمایشات پیش بینی کردند. نتایج نشان داد که سیر فشار تجربی روند فرکانس پایین را برجسته می‌کند، اما در داده‌های محاسبه شده مشاهده نمی‌شود.
Qi و همکاران ۱۲ مدل یک پمپ دنده‌ای خارجی را با استفاده از شبیه‌سازی PumpLinx ایجاد کردند و پاسخ دینامیکی پمپ را تحلیل کردند. پلگری و همکاران ۱۳ دو رویکرد عددی را برای شبیه‌سازی واحدهای پمپ ژروتور با فشار کم کمتر از ۵ مگاپاسکال توسعه دادند: یک رویکرد پارامتری سریع برای دینامیک سیال از طریق واحد که امکان شبیه‌سازی همزمان ریزحرکت شعاعی روتورها را فراهم می‌کند و یک رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی که بر توصیف ویژگی‌های دقیق جریان از طریق واحد تأکید دارد.
نتایج بر عملکرد حجمی حالت پایدار و ویژگی‌های گذرا نوسانات فشار خروجی متمرکز شد و آن‌ها با داده‌های آزمایشی روی یک پمپ تجاری تأیید شدند. Pellegri و Vacca و همکاران ۱۴.۱۵ همچنین نوسانات فشار یک پمپ ژروتور با فشار کم (تا ۳۰ بار) را با استفاده از رویکرد پارامتر سریع توده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *