¿Cómo mejorar el rendimiento de la bomba de engranajes?
Un circuito viable para mejorar el rendimiento de la bomba de aceite de engranajes
La bomba de aceite de engranajes pertenece a las partes hidráulicas , debido a la estructura del desplazamiento fijo, generalmente se considera que la bomba de engranajes solo se puede utilizar como una fuente hidráulica de flujo constante.
La instalación directa de la válvula de control en la bomba permite eliminar la tubería entre la bomba y la válvula direccional, lo que reduce los costos. El menor número de accesorios y conectores reduce las fugas y mejora la confiabilidad. Además, la válvula instalada en la bomba puede reducir la presión de circulación del circuito y mejorar su rendimiento. A continuación, se presentan algunos circuitos que pueden mejorar el funcionamiento básico de la bomba de engranajes. Algunos son circuitos básicos de eficacia comprobada, mientras que otros son investigaciones innovadoras.
Bucle de descarga
El elemento de descarga se combinará en la bomba de alto caudal con la bomba simple de baja potencia. El fluido de las dos bombas de aceite para engranajes está limitado por la estructura del desplazamiento fijo. Generalmente, se considera que la bomba de engranajes solo puede utilizarse como fuente hidráulica de caudal constante. Sin embargo, la solución de accesorios y válvulas combinadas roscadas mejora su funcionamiento, reduce el coste del sistema y aumenta su fiabilidad, permitiendo que el rendimiento de la bomba de engranajes se aproxime al de la costosa y compleja bomba de émbolo. En este punto, la bomba de alto caudal circula el caudal desde su salida hasta la entrada, reduciendo así el caudal de salida de la bomba al sistema; es decir, la potencia de la bomba se reduce ligeramente por encima del valor requerido para la parte de alta presión de la operación. El porcentaje de reducción de caudal depende de la proporción del desplazamiento sin carga respecto al desplazamiento total en ese momento. Las válvulas de descarga combinadas o roscadas reducen o eliminan posibles fugas en tuberías, orificios, accesorios y otras posibles fugas.
El elemento de descarga más sencillo se opera manualmente. El resorte permite activar o desactivar la válvula de descarga. Al recibir una señal de control, la válvula cambia de estado. La forma más sencilla de operar este tipo de válvula es mediante una palanca u otro mecanismo mecánico.
Las válvulas de descarga controladas por piloto (neumáticas o hidráulicas) suponen una mejora en la manipulación, ya que pueden controlarse a distancia. Su mayor avance reside en el uso de una válvula solenoide controlada por interruptor eléctrico o electrónico, que puede controlarse no solo a distancia, sino también automáticamente mediante microcomputadora. Esta sencilla técnica de descarga se considera generalmente la más adecuada para su aplicación.
Los componentes de descarga operados manualmente se utilizan a menudo en circuitos que requieren grandes caudales para una acción rápida y caudales reducidos para un control preciso, como los circuitos de pluma telescópica rápida. Cuando la válvula de descarga del circuito no recibe señal de operación, el circuito siempre genera un caudal elevado. En el caso de válvulas normalmente abiertas, el circuito genera un caudal bajo en condiciones normales.
Válvula de descarga con detección de presión
Las válvulas de descarga con sensor de presión son la solución más común. La acción del resorte coloca la válvula de descarga en su posición de alto caudal. Cuando la presión del circuito alcanza el valor preestablecido de la válvula de alivio, esta se abre y la válvula de descarga cambia a su posición de bajo caudal bajo la acción de la presión hidráulica. El circuito de descarga con sensor de presión se utiliza principalmente para cilindros hidráulicos que requieren alta velocidad en la carrera y alta presión y baja velocidad al final de la carrera. La base de la válvula de descarga con sensor de presión es básicamente un componente de descarga automático que despresuriza el sistema. Se utiliza comúnmente en cortadoras de troncos y prensas hidráulicas.
La válvula de descarga del circuito de descarga con sensor de flujo también se presiona a la posición de alto caudal mediante un resorte. El tamaño fijo del orificio de la válvula se determina según el caudal requerido para la velocidad óptima del motor del equipo. Si la velocidad del motor se encuentra fuera de este rango óptimo, la caída de presión en el orificio de aceleración aumentará, desplazando así la válvula de descarga a una posición de bajo caudal. Por lo tanto, los componentes adyacentes de la bomba de gran caudal pueden ajustarse al tamaño máximo de estrangulación de caudal, lo que reduce el consumo de energía, la estabilidad del funcionamiento y el coste del circuito. Las aplicaciones típicas de estos circuitos son limitar el caudal del circuito a un rango óptimo para mejorar el rendimiento general del sistema o limitar la presión del circuito a altas velocidades. Se utilizan a menudo en camiones de basura, etc.
La válvula de descarga del circuito de descarga con sensor de presión y caudal también se presiona mediante un resorte en la posición de alto caudal y se descarga independientemente de si se alcanza la presión o el caudal predeterminados. El equipo puede realizar trabajos de alta presión al ralentí o a velocidad normal. Esta característica reduce el caudal innecesario y, por lo tanto, el consumo de energía. Dado que este circuito ofrece un amplio rango de variación de carga y velocidad, se utiliza frecuentemente en equipos de minería.
El circuito de descarga con detección de presión y síntesis de potencia consta de dos conjuntos de bombas de descarga con detección de presión ligeramente modificadas, accionadas por el mismo motor primario. Cada bomba recibe la señal piloto y de control de descarga de la otra bomba. Este tipo de detección, denominada detección interactiva, permite que un conjunto de bombas funcione a alta presión y otro a alto caudal. Dos válvulas de alivio se pueden ajustar a la presión específica de cada circuito para permitir la descarga de una o dos bombas. Este esquema reduce la demanda de energía, lo que permite utilizar motores primarios de baja capacidad y económicos.
Bucle de descarga con detección de carga. Cuando no hay señal de detección de carga en la cámara de control (cámara inferior) de la válvula de control principal, todo el caudal de la bomba se descarga de vuelta al tanque a través de las válvulas 1 y 2. Cuando la señal de detección de carga se aplica a la válvula de control, la bomba suministra líquido al circuito. Cuando la presión de salida de la bomba supera el valor de presión predeterminado por la válvula de detección de carga, la bomba solo suministra caudal de trabajo al circuito y el exceso de caudal se desvía de vuelta al tanque a través de la posición de estrangulación de la válvula 2.
En comparación con la bomba de pistón, la bomba de engranajes con elemento sensor de carga tiene las ventajas de bajo costo, fuerte capacidad anticontaminación y bajo requerimiento de mantenimiento.