Pompă cu palete

O pompă cu palete este o pompă volumetrică în care paletele cu deplasare radială se rotesc într-un stator dispus excentric față de rotor, mărind și micșorând alternativ cavitățile. Acest principiu generează debitul necesar sistemelor hidraulice la presiuni medii de funcționare de până la aproximativ 150 bari și se caracterizează prin pulsații reduse și un nivel scăzut de zgomot.

Bazele și modul de funcționare al pompei cu palete

Pompa cu palete, denumită în literatura de specialitate și pompă cu palete rotative, face parte din familia pompelor volumetrice. Principiul său de funcționare se bazează pe modificarea volumului camerelor care se formează între paletele rotorului și peretele interior al statorului. Datorită dispunerii excentrice a rotorului și a statorului, aceste camere își modifică volumul în timpul fiecărei rotații, ceea ce determină procesul de pompare.

Principiul de pompare în detaliu

Procesul de pompare al unei pompe cu palete poate fi împărțit în patru faze. La aspirație, rotorul se rotește, iar celulele se măresc pe partea de aspirație, ceea ce face ca lichidul hidraulic să curgă prin canalul de aspirație. Pe partea opusă, celulele se micșorează din nou, lichidul este comprimat și expulzat prin canalul de presurizare. La trecerea dintre partea de aspirație și cea de refulare are loc schimbarea de presiune. Paletele sunt presate împotriva peretelui carcasei prin forța centrifugă, presiunea hidraulică sau tije de împingere mecanice, formând astfel camere de pompare etanșate în mod fiabil.

Structură și caracteristici constructive

Nucleul unei pompe cu palete este format din câteva componente, dar perfect coordonate între ele. Rotorul preia paletele cu deplasare radială și se rotește în interiorul statorului, care este realizat sub forma unui cilindru gol cu contur interior excentric. Plăcile laterale și capacul asigură etanșarea axială a camerelor de transport. În multe variante industriale, rotorul, paletele și inelul de rulare sunt combinate într-un ansamblu de inserții interschimbabile, ceea ce simplifică semnificativ întreținerea și reparațiile.

Tipuri de pompe cu palete

Pompele cu palete sunt disponibile în diferite tipuri, care se deosebesc în ceea ce privește comportamentul de pompare, gradul de presiune și reglabilitatea. Alegerea tipului potrivit depinde de cerințele specifice ale instalației hidraulice.

Pompă cu palete cu debit constant

Cel mai simplu și cel mai răspândit tip asigură un debit constant la o turație constantă. Volumele de deplasare tipice în aplicațiile industriale se situează între 10 și 25 cm³ pe rotație; la turații nominale de aproximativ 1500 min⁻¹ se obțin debite în intervalul de aproximativ 60 până la 70 l/min. Acest tip de construcție este potrivit pentru aplicații care necesită un debit continuu, cu pulsații reduse.

Pompă cu două celule cu palete

Pompele cu două celule cu palete combină două trepte de pompare într-o singură carcasă. Fiecare treaptă poate avea un volum de deplasare diferit, astfel încât două circuite de presiune independente unul de celălalt pot fi alimentate de la un singur motor. În practică, se găsesc combinații de pompe cu palete și pompe cu pistoane axiale, care asigură debite de aproximativ 62 până la 69 l/min la presiuni de funcționare de până la 150 bar. Acest tip de construcție reduce spațiul de instalare și simplifică structura instalației.

Pompă cu palete reglabile

Pompele cu palete reglabile permit adaptarea debitului la necesarul actual. Reglarea se realizează printr-un compensator mecanic de presiune, care reduce debitul atunci când se atinge presiunea nominală setată. În regim de cursă medie, pompa pompează doar cantitatea efectiv necesară, ceea ce reduce semnificativ consumul de energie. Serii precum seria PV7 sau seria PVD pun în aplicare acest principiu și sunt potrivite pentru aplicații cu cerințe de debit volumetric foarte variabile.

Caracteristici tehnice și limite de funcționare

Pompele cu palete funcționează într-un domeniu de funcționare definit, care se deosebește de alte tipuri de pompe. Cunoașterea acestor caracteristici este indispensabilă pentru dimensionarea corectă a sistemelor hidraulice.

Presiunea de funcționare și debitul

Presiunea de funcționare tipică a unei pompe cu palete este de 100 până la 150 bar, unele modele permițând scurt timp până la 160 bar. Pentru presiuni mai mari, de la 200 bar, pompele cu pistoane axiale sau radiale sunt alegerea mai bună. Debitul depinde direct de turație și de volumul de deplasare. La turații nominale de 1500 min⁻¹ și vâscozități de aproximativ 24 mm²/s, pompele industriale ating debite efective de 62 până la 64 l/min la o presiune a sistemului de 150 bar.

Randament și zgomot

Pompele cu palete ating randamente volumetrice și mecanice bune, deoarece paletele se lipesc de peretele statorului prin forța centrifugă și presiunea hidraulică, reglându-se astfel automat. Uzura este parțial compensată de acest efect de reglare, ceea ce menține randamentul stabil pe durata de funcționare. Un alt avantaj este nivelul redus de zgomot, care face ca pompele cu palete să fie ideale pentru utilizarea în medii sensibile la zgomot.

Pompa cu palete în comparație cu alte tipuri de pompe

În practică, decizia de a alege sau nu o pompă cu palete se ia adesea în comparație cu pompele cu roți dințate și cu pistoane. Fiecare tip de construcție are punctele sale forte și punctele sale slabe.

În comparație cu pompele cu roți dințate, pompa cu palete oferă caracteristici de aspirație mai bune și o pulsație mai redusă. În comparație cu pompele cu piston, aceasta se remarcă prin construcția mai compactă, nivelul de zgomot mai redus și prețul mai avantajos la cerințe de presiune medii. Pentru medii abrazive sau cu vâscozitate ridicată, sunt de preferat pompele cu piston.

Domenii de aplicare în hidraulica industrială

Pompele cu palete se regăsesc în numeroase aplicații industriale care necesită un debit cu pulsații reduse la presiuni medii. Printre domeniile tipice de utilizare se numără mașinile-unelte, mașinile de turnare prin injecție, presele și bancurile de testare. În hidraulica mobilă, acestea sunt utilizate în sisteme care necesită un nivel redus de zgomot și o construcție compactă, cum ar fi platformele de ridicare sau încărcătoarele frontale mici. Compatibilitatea cu uleiurile minerale din clasele de vâscozitate ISO VG 32, 46 și 68, precum și cu lichidele greu inflamabile din clasele HFC și HFD extinde domeniul de aplicare la instalațiile relevante pentru siguranță.

Norme și standarde pentru pompele cu palete

Proiectarea și testarea pompelor cu palete se bazează pe mai multe norme și standarde. DIN 51389 definește testarea comportamentului la uzură al lichidelor hidraulice în pompele cu palete. DIN EN ISO 20763 reglementează testarea lichidelor hidraulice în ceea ce privește protecția împotriva uzurii. Cerințele tehnice de siguranță pentru instalațiile hidraulice cu pompe cu palete intră sub incidența standardului DIN EN ISO 4413. Uleiurile hidraulice trebuie să îndeplinească cerințele standardului DIN 51524, iar filtrabilitatea lubrifiantului este evaluată conform standardului DIN ISO 13357-2. Simbolistica pompelor în schemele electrice se bazează pe standardul DIN ISO 1219.

Întreținere și reparații

Întreținerea periodică a unei pompe cu palete asigură funcționalitatea acesteia și prelungește durata de viață. Deoarece piesele principale supuse uzurii, adică paletele, inelul de rulare, rotorul, bucșele laterale și plăcile de comandă, sunt grupate într-un ansamblu de inserții înlocuibile, semnele de uzură pot fi remediate prin înlocuirea întregii unități. Uzura este determinată în cadrul unui test de funcționare de peste 250 de ore în condiții definite, pierderile de masă la palete și inelul de rulare, precum și scăderea debitului servind drept criterii de evaluare.

Importanța calității uleiului și a filtrării

Curățenia lichidului hidraulic are o influență decisivă asupra duratei de viață a unei pompe cu palete. Sunt necesare filtre cu o dimensiune nominală a ochiurilor de 25 µm sau mai fină, cu un raport de filtrare ß10 ≥ 100, pentru a respecta clasa de puritate conform ISO 4406. Respectarea intervalelor de schimbare a uleiului specificate de producător și controlul periodic al calității uleiului conform DIN 51524 previn uzura prematură a suprafețelor de alunecare.

Semne tipice de uzură

Uzura aripioarelor se manifestă prin scăderea debitului și creșterea scurgerilor. Zgârieturile sau pittingul de pe inelul de rulare indică o lubrifiere insuficientă sau ulei contaminat. Deteriorarea rulmenților și a garniturilor se manifestă prin zgomot crescut, creșterea temperaturii sau scurgeri vizibile. Detectarea timpurie a acestor simptome permite efectuarea întreținerii planificate și evitarea opririlor neplanificate.

Evoluții viitoare

Dezvoltarea pompelor cu palete se concentrează pe niveluri de presiune mai ridicate, eficiență energetică îmbunătățită și integrarea sistemelor de control inteligente. Producătorii lucrează la serii care acoperă presiuni de până la SAE 3000 PSI, păstrând în același timp structura compactă și nivelul redus de zgomot. Integrarea senzorilor pentru măsurarea presiunii, temperaturii și debitului direct la pompă permite concepte de întreținere bazate pe starea de funcționare și o reglare adaptivă a volumului de pompare. Progresele în știința materialelor contribuie la acoperiri mai rezistente la uzură și la intervale de întreținere mai lungi. Importanța crescândă a sistemelor hidraulice eficiente din punct de vedere energetic va spori și mai mult cererea de pompe cu palete reglabile, deoarece acestea reduc semnificativ consumul de energie în regim de sarcină parțială.