{"id":6131,"date":"2020-11-23T16:07:37","date_gmt":"2020-11-23T15:07:37","guid":{"rendered":"https:\/\/dienerprecisionpumps.com\/pump-internal-leakage\/"},"modified":"2023-05-17T13:15:41","modified_gmt":"2023-05-17T11:15:41","slug":"perdita-interna-della-pompa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dienerprecisionpumps.com\/it\/perdita-interna-della-pompa\/","title":{"rendered":"Perdita interna della pompa"},"content":{"rendered":"\r\n

Cos’\u00e8 la perdita interna<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Come discusso nella panoramica delle pompe volumetriche, la cilindrata fissa, indipendentemente dalla pressione di uscita, \u00e8 solo teorica. Flessione del materiale, perdite interne (“blow-by”), usura e altre variabili determinano quantit\u00e0 variabili di dipendenza dalla pressione. Qui esamineremo i dettagli della perdita interna.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Internal\r\n
Perdita interna alle punte di una pompa a ingranaggi<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n

Le perdite interne derivano dall’adattamento imperfetto tra i componenti di un gruppo pompa. Indipendentemente da quanto bene i due componenti si conformino l’uno all’altro, esisteranno spazi microscopici e i fluidi si muoveranno attraverso di essi. La perdita interna \u00e8 tipicamente correlata linearmente alla viscosit\u00e0 dinamica di un fluido e, pertanto, diventa pi\u00f9 pronunciata per i fluidi a bassa viscosit\u00e0.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La perdita interna non \u00e8 sempre indesiderata. La lubrificazione dei cuscinetti della pompa a ingranaggi<\/a> richiede un flusso da aree di alta pressione a bassa pressione per stabilire un cuscinetto idrodinamico corretto. In alcune pompe la perdita interna viene utilizzata per limitare la pressione massima per evitare la sovrapressione del sistema.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Alcuni modelli di pompe eliminano le perdite interne attraverso l’uso di materiali conformi con accoppiamenti con interferenza (ad es. Guarnizioni). Queste strategie possono eliminare quasi tutte le perdite interne. Tuttavia, introducono usura da scorrimento, che crea altri problemi. Questo articolo non si concentrer\u00e0 sulle guarnizioni scorrevoli.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Pompe rotative a spostamento positivo<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le due fonti comuni di perdita interna nelle pompe rotative sono il gioco della punta e il gioco della faccia. Non tutte le pompe hanno entrambi i tipi, ad esempio, le pompe a palette non hanno gioco di punta perch\u00e9 le palette scorrono attivamente contro la parete. La perdita interna nelle pompe volumetriche rotative non solo riduce la portata, ma riduce anche la pressione massima e la capacit\u00e0 di adescamento.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il margine della punta<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Il margine di spazio in corrispondenza delle punte degli ingranaggi, del rotore o dei lobi \u00e8 un\u2019importante fonte di perdite interne. Senza pressione, il fluido raggiunge la velocit\u00e0 della punta sulla superficie della punta e la velocit\u00e0 zero sulla parete della cavit\u00e0, con una distribuzione lineare nel mezzo. Tuttavia, quando l’uscita ha una pressione sufficientemente alta, il centro della curva pu\u00f2 invertirsi, provocando un flusso di fluido all’indietro. Alla pressione di flusso bloccata (portata uguale a zero) il volume del fluido che si sposta in avanti \u00e8 uguale al fluido che si sposta all’indietro (ignorando le altre fonti di perdita).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Gear\r\n
Flusso del fluido della punta dell’ingranaggio<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Flusso del fluido della punta dell’ingranaggio<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

A differenza di altre forme di perdita interna, lo spazio della punta \u00e8 estremamente complicato da modellare. Considerazioni sia di dati sperimentali che di modelli fisici suggeriscono che il meccanismo di dispersione \u00e8 un ibrido di flusso laminare (dipendente dalla viscosit\u00e0) e inerzia del fluido (dipendente dalla densit\u00e0). I dati suggeriscono una dipendenza della perdita interna tra h\u00b2 e h\u00b3, dove h \u00e8 il spazio\u00a0<\/span>radiale<\/span>\u00a0e lineare rispetto all’inverso della lunghezza della punta.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Due metodi sono disponibili per i progettisti di pompe a ingranaggi interne ed esterne, pompe gerotor e pompe a lobi per ridurre l’effetto delle perdite sulle punte:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Diminuire lo spazio della punta. Ci\u00f2 richiede un’elevata precisione ripetibile, un eccellente controllo di qualit\u00e0 e l’uso di materiali con una distorsione minima dovuta all’assorbimento del fluido, alle differenze di temperatura, alle tensioni residue e allo scorrimento. Queste considerazioni devono essere applicate agli ingranaggi, all’alloggiamento, ai cuscinetti e agli alberi.<\/p>\r\n

Aumentare la lunghezza dello spazio della punta. Farlo \u00e8 una scelta progettuale perch\u00e9 il compromesso \u00e8 una diminuzione del volume per giro. Tuttavia, la perdita interna \u00e8 proporzionale e pu\u00f2 in molti casi del 75%.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Tip\r\n
Punta ottimizzata per lo spostamento<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n
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\"Tip\r\n
Punta ottimizzata per perdite interne ridotte<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n<\/div>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Punta ottimizzata per lo spostamento e basse perdite interne<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

In questo caso aumenta il numero di denti sugli ingranaggi: come aumenta la lunghezza della punta, cos\u00ec si hanno pi\u00f9 denti e ci\u00f2 si traduce in un volume inferiore per giro. Pi\u00f9 denti in prossimit\u00e0 della cavit\u00e0 creano pi\u00f9 \u201ctenute a pressione\u201d, come mostrato nei risultati di pressione di seguito da una simulazione fluidodinamica. L\u2019aumento del numero di denti pu\u00f2 avere ulteriori vantaggi in termini di flusso pi\u00f9 regolare e rumore ridotto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Computational\r\n
Simulazione fluidodinamica computazionale delle perdite dalla punta degli ingranaggi<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Perdite attraverso la faccia degli ingranaggi<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

La perdita interna attraverso le facce degli elementi rotanti \u00e8 la causa principale della perdita interna per molte pompe volumetriche rotative.<\/p>\r\n

Lo spazio in questa direzione \u00e8 pi\u00f9 facile da controllare rispetto al margine della punta, ma l\u2019area della superficie \u00e8 maggiore e la portata \u00e8 proporzionale al cubo dello spazio (h3). Il flusso attraverso le facce manca anche del vantaggio di numerosi denti lungo il percorso di perdita e dell’elevata velocit\u00e0 di avanzamento sulle punte dei denti degli ingranaggi. L’unica opzione per ridurre le perdite attraverso la faccia \u00e8 aumentare la precisione e la qualit\u00e0 dei componenti in modo che il gioco possa essere ridotto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Internal\r\n
Perdita interna attraverso le facce degli ingranaggi<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Alcune pompe posizionano guarnizioni in PTFE tra i pezzi dell’alloggiamento. Queste guarnizioni formano una tenuta contro le perdite esterne. Lo spessore di queste guarnizioni, tuttavia, influisce direttamente sul gioco della faccia. Nel corso del tempo e \/ o della temperatura lo spessore di queste guarnizioni pu\u00f2 variare, il che pu\u00f2 modificare le prestazioni della pompa.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Pompe a spostamento positivo alternativo<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le pompe volumetriche alternative sono ideali per il dosaggio o l’erogazione di quantit\u00e0 precise di liquidi. Non sorprende che queste pompe abbiano la minima perdita interna delle due classi di pompe volumetriche. Tuttavia, la precisione richiesta per molte applicazioni rende ancora le perdite interne un aspetto importante della progettazione e della produzione della pompa.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Controlla le valvole<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

La fonte di perdita interna comune a quasi tutte le pompe alternative sono le valvole di ritegno integrate nell’ingresso e nell’uscita. La maggior parte delle valvole di ritegno nelle pompe sono valvole di ritegno a membrana (1) o valvole di ritegno a sfera (da non confondere con le valvole a sfera) (2). Una perdita sull’ingresso pu\u00f2 portare a una pressione positiva involontaria sull’aspirazione. Una perdita sull’uscita pu\u00f2 tirare leggermente indietro il liquido dalla porta di scarico. In entrambi i casi, il volume di erogazione effettivo verr\u00e0 ridotto.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Esempi di valvole di ritegno in una pompa a membrana<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le valvole di ritegno a membrana utilizzano una gomma flessibile posizionata su un foro e chiusa a regime. La tenuta si basa sulla forma non sollecitata del diaframma accoppiata alla contropressione per evitare perdite di ritorno. Diverse forme di valvole di ritegno a membrana includono disco flottante, elastomero flessibile, becco d’anatra e ombrello. La perdita di ritorno pu\u00f2 verificarsi quando il diaframma si flette nel tempo, i detriti interferiscono con la superficie di tenuta o le particelle abrasive nel fluido usurano la tenuta o le superfici della sede.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le valvole a sfera caricate a molla sigillano creando un accoppiamento stretto tra la sfera e la sede. Spesso la sede \u00e8 conica, guidando la sfera nella sede per una tenuta di qualit\u00e0. La costruzione \u00e8 tipicamente da materiali duri per massimizzare la durata. Tuttavia, i materiali rigidi mancano della conformit\u00e0 necessaria per conformarsi l’uno all’altro, con il risultato di percorsi microscopici per la fuoriuscita del fluido.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Molte aziende sono specializzate nella progettazione e produzione di valvole di ritegno di qualit\u00e0. I materiali, i design e i metodi di fabbricazione sono ben sviluppati. Tuttavia, le caratteristiche intrinseche delineate sopra non possono essere evitate. Le pompe a pistoni senza valvola offrono un design privo di valvole di ritegno, sebbene abbiano un’ulteriore fonte di perdite interne.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Lo spazio tra i pistoni<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le pompe a pistone e le pompe a pistone senza valvola hanno un pistone che scorre all’interno di un cilindro. Le deviazioni per rettilineit\u00e0, dimensione, circolarit\u00e0 e cilindricit\u00e0 provocano spazi attraverso i quali il fluido pu\u00f2 passare. La quantit\u00e0 di perdita dipende linearmente dalla pressione di uscita e si sottrarr\u00e0 dal volume erogato.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Internal\r\n
Perdita interna in una pompa a pistone<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

La perdita, in funzione della pressione, tra un pistone e un cilindro \u00e8, dove:<\/p>\r\n

P = pressione in uscita
\u00b5 = viscosit\u00e0 dinamica
D = diametro del pistone
h = spazio\u00a0<\/span>radiale<\/span>
L = lunghezza<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n

In genere, l\u2019unica variabile disponibile per i progettisti di pompe \u00e8 lo spazio. La portata \u00e8 proporzionale a h3, quindi una pompa a pistoni ad alte prestazioni richiede uno spazio molto stretto. Per illustrare ci\u00f2, di seguito \u00e8 mostrata un\u2019applicazione comune della pompa con acqua con spazio che varia da 0 a 20 \u00b5m. Per applicazioni di precisione, la perdita deve essere significativamente inferiore all\u20191% della cilindrata desiderata.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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\"Piston\r\n
Perdita interna della pompa a pistone in funzione dello spazio<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n\r\n

Perdita interna della pompa a pistone in funzione del gioco<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ottenere distanze di micrometri a una cifra (micron) non \u00e8 semplice. Variabili come forma, dimensioni, finitura superficiale, espansione termica e tecniche di lavorazione devono essere attentamente valutate. I materiali ceramici hanno caratteristiche che si prestano perfettamente a questa applicazione:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    \r\n
  • Bassa dilatazione termica<\/li>\r\n
  • Capacit\u00e0 di essere rettificato di precisione<\/li>\r\n
  • Granulometria ridotta<\/li>\r\n
  • Nessun cambiamento dimensionale con un’ampia gamma di fluidi<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n

    La scelta del materiale corretto \u00e8 solo l’inizio della soluzione. Successivamente, \u00e8 necessario implementare lavorazioni di precisione altamente controllate e pratiche di controllo qualit\u00e0. Questo va oltre le tipiche pratiche ISO 9001 e richiede una conoscenza ed esperienza approfondite nel fornire alta qualit\u00e0 su scala microscopica.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

    Sommario<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

    La perdita interna \u00e8 una realt\u00e0 che non pu\u00f2 essere ignorata per le pompe volumetriche a meno che l’utente non accetti componenti soggetti a usura a vita limitata utilizzati come guarnizioni scorrevoli. La chiave per un design idraulicamente efficiente e ripetibile \u00e8 l’uso di materiali adeguati, lavorazioni meccaniche di alta precisione, test della pompa al 100% e un processo disciplinato di garanzia della qualit\u00e0. Se un’applicazione richiede precisione, ripetibilit\u00e0 e affidabilit\u00e0, la comunicazione da tecnico a tecnico \u00e8 fondamentale per evitare sorprese durante lo sviluppo o il ciclo di produzione.<\/p>\r\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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