Principio meccanico delle pompe a pistoni

Essendo un classico dispositivo volumetrico di trasferimento di fluidi, il principio meccanico delle pompe a pistoni si basa sulla sinergia di meccanismi di controllo del movimento e della pressione abbinati con precisione-. Il meccanismo di funzionamento principale della pompa si basa sul movimento alternativo dello stantuffo nel cilindro e le valvole di ingresso e uscita sono dirette ad aprirsi e chiudersi per realizzare l'aspirazione e lo scarico del fluido. Il sistema di trasmissione della potenza è costituito da albero a camme, punteria a rullo e molla di ripristino, che formano una catena di movimento meccanico con rigorose caratteristiche di fasatura.

In termini di composizione strutturale, l'unità principale della pompa a pistone è costituita da un giunto a manicotto-pistone lavorato a macchina di precisione-, solitamente controllato a livello di gioco micrometrico per garantire che il pistone scorra liberamente e mantenga una tenuta ad alta-pressione. L'albero a camme, come fonte di alimentazione, ha un profilo che determina direttamente il movimento dello stantuffo - la sezione di sollevamento della camma corrisponde alla corsa verso l'alto dello stantuffo e la sezione circolare di base corrisponde alla corsa di ritorno della molla. La testa dello stantuffo è lavorata con una scanalatura elicoidale con un angolo specifico e la posizione relativa di questa caratteristica strutturale e del foro di ritorno del manicotto costituisce un elemento chiave nella regolazione del volume di alimentazione dell'olio. Le valvole di ingresso e di uscita sono sigillate conicamente- per garantire l'apertura e la chiusura tempestive delle valvole di ritegno mediante il precarico della molla della valvola, dove la valvola di ingresso si apre in risposta alla pressione negativa nella camera della pompa e la valvola di uscita funziona quando la camera della pompa è sovrapressurizzata.

Il ciclo di lavoro inizia con il segmento della base della camma a contatto con il rullo, momento in cui la molla del pistone spinge il pistone verso il basso fino alla battuta inferiore. Con il movimento dello stantuffo, il volume della camera della pompa aumenta per formare una pressione negativa, quando la parte superiore dello stantuffo scende nella posizione aperta del foro di ingresso, la valvola di ingresso si apre sotto pressione differenziale e il fluido entra nella camera della pompa attraverso il filtro. In questa fase, il movimento dello stantuffo è completamente guidato dalla tensione della molla e la sua posizione limite verso il basso è vincolata dal diametro del cerchio della base della camma, formando una corsa totale fissa L. In questo momento, la scanalatura diagonale e il foro di ritorno dell'olio sono ancora collegati per garantire che il circuito dell'olio a bassa-pressione non sia ostruito.

Quando la camma ruota verso la sezione di sollevamento, il profilo della camma spinge la punteria a rullo per superare la forza della molla e spingere lo stantuffo verso l'alto. La fase ascendente iniziale è il processo di pre-compressione prima che il foro di ingresso venga chiuso e la camera della pompa entri in uno stato di compressione chiusa dopo che la parte superiore dello stantuffo copre completamente il foro di ingresso. Mentre lo stantuffo continua a muoversi verso l'alto, la pressione della camera della pompa aumenta notevolmente, quando la pressione supera il precarico della molla della valvola di uscita e la resistenza della tubazione e la somma delle valvole di uscita si apre, il fluido ad alta pressione viene atomizzato dallo spray dell'iniettore. In questo processo, il punto iniziale dell'alimentazione dell'olio è strettamente bloccato dall'azione meccanica dello stantuffo per coprire il foro di ingresso dell'olio, che non viene influenzato dalla successiva regolazione e garantisce la precisione dei tempi di iniezione.

Il meccanismo di regolazione dell'alimentazione dell'olio è incorporato nel controllo dell'effettiva corsa di compressione dello stantuffo. Quando lo stantuffo si sposta fino al bordo del piatto oscillante elicoidale e al foro di ritorno dell'olio, l'olio ad alta pressione nella camera della pompa viene scaricato nella camera dell'olio a bassa pressione attraverso l'orifizio assiale dello stantuffo e del piatto oscillante e la caduta di pressione provoca la chiusura della valvola di uscita dell'olio. Ruotando lo stantuffo per modificare la posizione circonferenziale della scanalatura a spirale, è possibile regolare il momento di apertura del foro di ritorno dell'olio, modificando così la corsa effettiva di alimentazione dell'olio. Questo esclusivo design strutturale consente di ottenere una regolazione continua del volume di alimentazione dell'olio ruotando lo stantuffo solo con la premessa di una corsa totale costante dello stantuffo. Il punto iniziale dell'alimentazione dell'olio viene mantenuto costante durante il processo di regolazione e il punto finale cambia con la posizione della scanalatura inclinata, formando così una modalità di controllo precisa di "punto iniziale fisso e punto finale regolabile".

Le pompe a pistoni della serie domestica (come tipo A, tipo B, tipo P, ecc.) mantengono la coerenza del principio di base e, allo stesso tempo, raggiungono l'espansione delle prestazioni attraverso il design modulare. Ogni serie si basa sul profilo della camma, sulla corsa dello stantuffo e sulla struttura del corpo della pompa standardizzati e si adatta ai diversi requisiti di potenza modificando il diametro dello stantuffo e ottimizzando i parametri della scanalatura a spirale. Prendendo come esempio una tipica pompa di tipo A-, adotta una struttura del corpo pompa integrale e le unità della pompa secondaria- sono disposte fianco a fianco lungo l'asse e la quantità di fornitura di olio di ciascun cilindro viene regolata in modo sincrono tramite il collegamento dell'anello dentato di regolazione. Il braccio di regolazione all'estremità dello stantuffo si innesta con il manicotto di controllo del volume dell'olio e tutti gli stantuffi possono essere guidati per ruotare in modo sincrono ruotando la leva di regolazione per garantire l'uniformità della fornitura di olio a più cilindri.

La struttura meccanica di questo meccanismo consiste nel convertire il movimento rotatorio in un movimento alternativo lineare preciso e allo stesso tempo utilizzare le caratteristiche geometriche della scanalatura a spirale per ottenere il controllo dell'interruzione della corsa. La differenza di fase tra le due valvole di ritegno è progettata per garantire l'erogazione unidirezionale del fluido: la valvola di ingresso si apre per rifornire il fluido mentre lo stantuffo si abbassa e la valvola di uscita si apre per aumentare la pressione mentre sale. La caratteristica di sollevamento graduale del profilo della camma consente di variare continuamente la velocità del movimento del pistone, garantendo una rapida pressurizzazione all'inizio dell'alimentazione dell'olio ed evitando shock meccanici. Basandosi sul mantenimento della classica struttura meccanica, le moderne pompe a stantuffo sono guidate in modo intelligente dall'unità di controllo elettronica al meccanismo di regolazione, combinando la precisione meccanica con la flessibilità del controllo elettronico, che promuove lo sviluppo della tecnologia delle pompe a stantuffo nella direzione dell'alta pressione e dell'intelligenza.