المضخات الترسية
- تعتبر المضخات الترسية من المضخات ذات الازاحة الموجبة من الانواع الدوارنية منها، ثابتة الازاحة الحجمية، و تنقسم الى المضخة الترسية الخارجية، و المضخة الترسية الداخلية.
- تتميز المضخات الترسية برخص ثمنها وبتصميمها البسيط وحجمها الصغير، وهى أكثر المضخات استخداماً في النظام الهيدروليكي.
- ولكن يوجد هناك عيوب نتيجة استخدام هذه المضخات، وهى انها اقل المضخات في مستوى الأداء، بالإضافة إلي أن كفاءتها تقل بمعدل سريع بسبب حدوث البرى والتأكل السريع للأجزاء والذي يؤدى إلي حدوث تسرب للزيت حول المحيط الخارجى للتروس ، او تسرب الزيت علي أوجه التروس، او تسرب الزيت عند نقاط التلامس للتروس. وأيضاً من عيوب استخدام المضخات الترسية هو أن مستوى الضوضاء لها مرتفع مقارنةً بباقي انواع المضخات.
1. المضخة الترسية الخارجية.
تتواجد المضخات الترسية الخارجية بسعات حجمية تتراوح بين ٠.٢ إلي ٢٠٠ سنتيمتر مكعب للفة الواحدة منها، وتستطيع أن تتحمل ضغوط تصل إلي ٢٥٠ بار، وتُدار بسرعات من ٥٠٠ إلي ٦٠٠٠ لفة في الدقيقة.
1.1. أجزاء المضخة الترسية الخارجية.
- تتكون المضخة من ترسين مُعشّقين خارجياً، احدهم يأخذ حركته من عمود متصل بعمود الموتور يسمى الترس القائد (driver gear)، والاخر يُدار بواسطة الترس القائد ويسمى الترس المقود (driven gear).
- يدور الترسين في اتجاهين متضادين خلال جسم المضخة(pump housing) والذى يحوى الترسين، ويوجد خلوص بين سطح سنة الترس والسطح الداخلي لجسم المضخة وذلك لتقليل الإحتكاك بينهم نتيجة دوران الترس، وهذا الخلوص يجب الا يتعدى 0.025 مليمتر حتى لا يزيد حجم الزيت المسرب من منطقة الطرد عائدا إلي منطقة السحب. يوجد في جسم المضخة فتحتى السحب والطرد للسائل، حيث ان فتحه السحب تكون موصلة بخط السحب للمضخة المتصل بالخزان، وفتحة الطرد وتكون موصله بخط الطرد للمضخة المتصل بالنظام الهيدروليكي، وتكون فتحة السحب اكبر من فتحة الطرد.
- يحد جسم المضخة من جانب: الغطاء والذي يتم ربطه بالجسم بواسطة مسامير، ومن الجانب الاخر يُحدّ الجسم بشفة (Flange) تستخدم لتثبيت المضخة علي الموتور.
- يتم استخدام محملين (two side bearings blocks) يحدان الترسين من الجانبين،حيث يوجد خلوص بين سطح المحمل ووجه الترس لتقليل الإحتكاك بينهم نتيجة دوران الترس. وتصنع هذه المحامل من سبيكة مختلفة عن التى صنع منها جسم المضخة، ومع تشغيل المضخة ودوران التروس يحدث احتكاك بين وجه الترس وسطح المحمل المقابل لوجه الترس، يؤدى إلي البرى والتأكل لهذه المحامل مما يؤدى إلي زيادة الخلوص بينها وبين وجه الترس يؤدى إلي زيادة تسريب الزيت علي وجهى التروس مما يقلل من الكفاءة الحجمية للمضخة بمرور الزمن، لذلك يجب تغير هذه المحامل مع كل صيانة تتم للمضخة وذلك للحفاظ علي خلوص ثابت بين السطح الجانبي للتروس وسطح المحامل الجانبية.
- يتم استخدام الجوانات (seals) لاحكام غلق اجزاء المضخة مع بعضها لمنع حدوث تسرب للزيت خارج المضخة.
1.2. شرح عمل المضخة الترسية الخارجية.
- يتم توصيل خط السحب للمضخة الى منطقة داخل المضخة تنفصل فيها أسنان الترسين عن بعضهم البعض، فيحدث زيادة في حجم الغرفة التى يشغلها الزيت بين سنتى للترسين مما يؤدي الى انخفاض الضغط عن الضغط الجوي في هذه المنطقة. ويؤدي ذلك إلى إندفاع الزيت من الخزان إلى داخل المضخة بسبب فرق الضغط الذي تكون بين الضغط المرتفع في الخزان المساوى للضغط الجوى ، والضغط المنخفض عند مدخل المضخة المنخفض عن الضغط الجوى.
- بعد ان يدخل الزيت إلي داخل المضخة تقوم حركة دوران الترسين بنقل الزيت خلال مسارين حول الترسين من منطقه الضغط المنخفض الى منطقه الضغط المرتفع في غرف متكونة بين الاسنان.
- عندما ينتقل الزيت إلى منطقه الضغط المرتفع يحدث في هذه المنطقه تعشيق لاسنان الترسين الأمر الذي يترتب عليه إنخفاض في حجم الغرفه التي يشغلها الزيت بين سنّتى الترسين مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الزيت.ثم يتم نقل الزيت من هذه منطقة الي فتحة الطرد في المضخة الى خط الطرد والذي يوصل الزيت الى النظام الهيدروليكى.
1.3. انواع التروس المستخدمة.
- يمكن ان يتواجد الترس في اكثر من شكل فيوجد ترس بأسنان عدلة يسمى (spur gear) ويوجد ترس بأسنان مائلة يسمى (helical gear) ويوجد ايضاً ترس بأسنان تأخذ شكل (V) يسمى ( herringbone gear).
- في حالة استخدام تروس بأسنان عدلة في المضخة الترسية يتولد من المضخة مستويات عالية من الضوضاء والاهتزاز وذلك لأن تعشيق أسنان الترسين يحدث مرة واحدة. بينما لو تم استخدام تروس بأسنان مائلة يحدث تعشيق لأسنان الترسين بصورة تدريجية حيث يتم أولا التعشيق للأسنان في نقطة، ثم يحدث زيادة تدريجية في مساحة التعشيق ويترتب علي ذلك خفض مستوي الضوضاء والإهتزاز للمضخة.
- استخدام تروس بأسنان مائلة يؤدي إلي تولد قوة تؤثر علي سِنّة الترس في اتجاه محور دورانه يطلق عليها (thrust force) ولكى نلاشي تأثير هذه القوة يجب ان تقابلها قوة أخري مساوية لها في المقدار ومضادة لها في الإتجاه وخط عمل القوتين يكون علي استقامة واحدة، لذلك يتم استخدام ترس بأسنان تأخذ شكل (V) بحيث تؤثر علي سِنّة الترس قوتين محوريتين متساويين في المقدار ومتضادين في الإتجاه وخط عملهما علي استقامة واحدة فتلاشي كلاً منهما الأخري.
- من عيوب استخدام التروس ذات الأسنان المائلة او ذات الاسنان التى تأخذ حرف V هو زيادة سعر المضخة بسبب صعوبة التصنيع لهذه الأنواع من التروس، علي عكس الترس ذو الأسنان العدلة والذي يكون تصنيعه سهل وبالتالي تكلفة المضخة تكون قليلة. وايضا من عيوب استخدام التروس ذات الأسنان المائلة او ذات الاسنان التى تأخذ حرفV هى ان الترس يدور بسرعة أقل من التى يدور بها الترس ذو الأسنان العدلة.
2. المضخة الترسية الداخلية.
تواجد المضخات الترسية الداخلية بسعات حجمية تتراوح بين ٣ إلي ٢٥٠ سنتيمتر مكعب للفة الواحدة منها، وتستطيع أن تتحمل ضغوط تصل إلي ٣٠٠ بار، وتُدار بسرعات من ٥٠٠ إلي ٣٠٠٠ لفة في الدقيقة.
2.1. أجزاء المضخة الترسية الداخلية.
- تتكون المضخة من ترسين مُعشّقين داخلياً، ترس داخلي يأخذ حركته من عمود متصل بعمود الموتور يسمى الترس القائد (driver gear)، وترس خارجى يُدار بواسطة الترس القائد ويسمى الترس المقود (driven gear).
- يدور الترسين في نفس الاتجاه خلال جسم المضخة(pump housing) والذي يحوى الترسين، ويوجد به فتحتى السحب والطرد للسائل، حيث ان فتحه السحب تكون موصله بخط السحب للمضخة المتصل بالخزان، وفتحة الطرد وتكون موصلة بخط الطرد للمضخة المتصل بالنظام الهيدروليكي.
- يتم استخدام شكل هلالي ثابت موضوع بين الترسين يعمل علي فصل منطقة السحب عن منطقة الطرد.
- يحد جسم المضخة من جانب: الغطاء والذي يتم ربطه بالجسم بواسطة مسامير، ومن الجانب الاخر يُحدّ الجسم بشفة (Flange) تستخدم لتثبيت المضخة علي الموتور.
- يتم استخدام محملين او لوحين يحدان الترسين من الجانبين.
2.2. شرح عمل المضخة الترسية الداخلية
- يتم نقل الطاقة الميكانيكيه من الموتور الى الترس الداخلي الذي يقوم باداره الترس الخارجى في نفس اتجاه الدوران.
- يتم توصيل خط السحب الى مدخل المضخه عند المنطقه التي يحدث عندها انفصال لأسنان الترسين المعشقين مع بعضهم البعض، ويحدث زياده في حجم الغرفه التي يشغلها الزيت عند هذه المنطقة فينخفض الضغط عند هذه المنطقه عن الضغط الجوي فيتم سحب الزيت من الخزان الى داخل المضخه نتيجه فرق الضغط الذي تكون بين الضغط داخل الخزان المساوى للضغط الجوي والضغط عند المدخل المضخه المنخفض على الضغط الجوي.
- بعد ان يدخل الزيت الى داخل المضخه تقوم حركة دوران الترسين بنقله الى منطقه الضغط المرتفع خلال مسارين حول الشكل الهلالي.
- عندما ينتقل الزيت الى منطقه الضغط المرتفع يحدث في هذه المنطقه تعشيق لاسنان الترسين الأمر الذي يترتب عليه إنخفاض في حجم الغرفه التي يشغلها الزيت بين سنتى الترسين مما يؤدي الى ارتفاع ضغط الزيت.ثم يتم نقل الزيت من هذه منطقة إلي فتحة الطرد في المضخه إلى خط الطرد والذي يوصل الزيت الى النظام الهيدروليكى.
