المضخات الهيدروليكيه

سوف أبدأ باذن الله بشرح سلسلة تعليمية جديدة خاصة بالمضخات الهيدروليكية ، نظرا لما للمضخات من شعبية كبيرة لدى المهندسين الميكانيكيين
+المضخات بصفة عامة موضوع ذو شجون ، ممتع ، ومفيد للجميع ....... لذلك سأحاول جهدي في تسهيل وصول المعلومة وتبسيطها لكي تكون سهلة الهضم وطبعا هذا يستدعي إفراز إنزيمات هضمية تقوم بتكسير المواد والأجزاء الكبيرة إلى قطع صغيرة

المضخات الهيدروليكية تعتبر أحد الأجزاء المهمة في عملية بناء أي دائرة هيدروليكية تقوم بعملية ضخ الزيت إلى الأجزاء الأخرى كما هو حال القلب في جسم الإنسان عندما يضخ الدم إلى بقية أجزاء الجسم .
تختلف أنواع المضخات الهيدروليكية باختلاف مجالات التطبيق المستخدمه .
في هذا الجزء سأقوم باذن الله بشرح أكثر أنواع المضخات الهيدروليكية انتشارا وهي
المضخات الترسية
++++++++++
ويعتبر هذا النوع من المضخات من أنواع المضخات ثابتة الإزاحة ، أي أن كمية الزيت ثابتة في كل دورة ، وكما قلنا سابقا بأنها من أشهر انواع المضخات الهيدروليكية بسبب سهولتها واختلاف أحجامها وارتفاع طاقتها الإنتاجية ( High power rating ) ، ونعطيكم مثال على هذا الكلام
تستطيع مضخه بحجم 4 انش * 4 انش * 4 انش ( 100 ملم * 100 ملم * 100 ملم ) أن توصل بموتور طاقته 10 حصان أي (7.5 kW)
وتنقسم هذه المضخات إلى نوعين :
1- مضخات ترسية خارجية
External Gear Pump
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

- كما ترون في الصورة فإن الضغط يتولد نتيجة لدوران التروس والتي تقوم بتدوير الزيت .

- حركة الزيت داخل جسم المضخة حركة دورانية من الأطراف كما هو موضح بالأسهم الزرقاء .

- يعتمد حجم المضخة الترسية على عدد أسنان التروس وحجم الفراغات بين الأسنان .

- أحد المشاكل التي تعاني منها هذه المضخة هو عملية تكسر أسنان التروس أو تآكلها نتيجة لدخول حبيبات مع الزيت أو وجود شوائب آتية من الخزان الهيدروليكي يقوم الزيت بحملها إلى المضخه .

- في حال عدم دوران الزيت في الإتجاه الصحيح نتيجة للتآكل ليس فقط في الترس وإنما في الجدران الداخلية لجسم المضخة سيقوم الزيت بعملية الرجوع مما يسبب ضعف في الضغط Low pressure و عملية تهريب داخلي Internal leakage .

- تقدر الكفاءة الكلية overall efficiency لهذا النوع من المضخات من 70 إلى 80 بالمائه
overall efficiency = mechanical efficiency * volumetric efficiency

- يعرف هذا النوع من المضخات الترسية الذي بالأسفل ب Double Helical Herringbone Gears
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

- يمكن للمضخة الترسية أن تتكون من مرحلتين أو ثلاثة أو حتى أربعة مراحل .
هذه صورة للمضخة الترسية ذات المرحلتين من الخارج

مضخة ترسية ثلاثية Triple Gear Pump
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

* من أحد أهم أسباب حدوث التهريب الراجع وهو ما يسمى ب Back leakage المسافة الزائدة أو الخلوص Clearance بين رأس سنة الترس والجدار الداخلي للمضخة والذي يسمى ب Cavity wall ، تأملو جيدا في الرسم الموضح بالأسفل سترون أن مكان التهريب هو مكان رسم الدائرة .....
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

* يسمى هذا التهريب الراجع ب Slip وهو الفرق بين القيمة النظرية لكمية الزيت المتدفقة من المضخه والقيمة الفعلية actual كما هو موضح في القوانين التالية :
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

* يتضح لنا من القانون السابق أنه كلما قلت كمية التهريب الراجع Slip ، كلما زادت كمية التدفق Flow rate .
* عندما نريد رسم دائرة هيدروليكية بها مضخة ترسية فإن رمز المضخة يكون كما ترون في الصورة ، وهذا الرمز شائع لأغلبية المضخات وليس للكل .
النوع الثاني من المضخات الترسية وهو
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

تعتبر مضخات الترس الداخلي مناسبة لتشكيلة واسعة من التطبيقات المختلفة بسبب سرعتها المنخفضة نسبيا . وهي لا تختلف كثيرا عن المضخات الترسية الخارجيبة إلا في بعض الامور سنذكرها في سياق الشرح .
- كما ترون في الصورة فإن المضخة مكونة من ترسين كما في النوع السابق ولكن في هذا النوع هناك ترس خارجي كبير وترس داخلي صغير .
- تتميز هذه المضخة بأن صوت التشغيل ( الضجيج ) لديها منخفض مقارنة مع النوع الأول External gear pump
- من مميزاتها أيضا أنها تحافظ على نسبة التدفق والضغط الخارجين منها nonpulsating discharge
- كما أنها مناسبة لتطبيقات تتطلب لزوجة عالية .
- تعمل مضخة الترس الداخلي تحت سرعات متوسطة إلى بطيئة مقارنة بمضخة الترس الخارجي ، ويمكن أن تعمل أو تدور في إتجاهين .
- يدخل السائل من فتحة الدخول بين أسنان (الترس الكبير الخارجي)(والترس الصغير الداخلي) ، الأسهم الحمراء في الصورة أعلاه توضح اتجاه حركة السائل داخل المضخة .
- يتم نقل السائل بين أسنان التروس . تلاحظون أيضا أن هناك شكلا هلاليا Crescent shape موجود بين الترسين ويقوم بعمل تقسيم السائل كما أنه يعتبر كـــ صوفة Seal بين فتحة الإطلاق والإمتصاص ( الدخول والخروج ) Suction & discharge ports .
- تتشابك أسنان التروس تماما ومع قوة الدوران تشكل قوة دفع للسائل وتجبره على الخروج من فتحة الضغط أو الإطلاق .
لمضخات الريشية
Vane Pumps
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

- يعتبر هذا النوع من المضخات أكثر تعقيدا من المضخات الترسية بسبب زيادة عدد المكونات الداخلية مقارنة بالمضخة الترسية ، ولذلك تعتبر المضخة الريشية أغلى في الثمن .
- من أحد مميزات هذه المضخة أنها حين التشغيل لا تصدر أصوات ضجيج بل العكس هي تعمل في مستويات الضوضاء المنخفضة بكثير ، ولذلك نجد ان كلفتها توازي بالمقابل عملها الجيد ، وهي تعمل بكفاءة جيدة في حال ارتباطها بنظام نظيف وزيت هيدروليكي صحيح .
- تصنف المضخات الريشية بأنها من المضخات المتغيرة الإزاحة Variable Displacement إلا أنها قد تكون ثابتة الإزاحة Fixed Displacement وذلك في حالة Balance Design
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

في حالة المضخة الريشية المتوازية نستطيع إزالة أو التقليل من حمل الضغط على الرمان بيللي Bearing الموجود في المضخة على عكس المضخة الغير متوازية والتي نستطيع أن نلاحظ فيها أن نقطة الدوران التي بالمنتصف تكون متغيرة centre of the rotating vane block
مكونات المضخة الريشية و كيفية عملها
تتكون المضخة الريشية من عدد من الريش Vanes توضع داخل فراغات في الجسم الدوار Rotor أي أنه الجزء الذي يحمل هذه الريش ، بالإضافة إلى عمود الدوران Shaft وجسم المضخة أو الغطاء Casing ، وكما هو موضح بالصور التي بالأعلى فإن الزيت يقوم بالدوران مع الريش من بداية فتحة الدخول إلى فتحة الإطلاق .
عندما تبدأ المجموعة بالدوران فإن قوة الطرد المركزية تؤثر على الريش وتدفعها للخارج لملامسة الغطاء Casing .
مكونات المضخة الكباسة
Piston Pump Components
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

تتكون هذه المضخة من مجموعة من الأجزاء الرئيسية وهي كالتالي :

1- حامل الأسطوانات Cylinder Block : ويختلف حجمه باختلاف حجم المضخة ، وهو عبارة عن أسطوانة بها مجموعة من الفراغات الخاصة لكي تسمح بحركة الأسطوانات الصغيرة داخلها ، وإليكم مجموعة توضح شكل حامل الأسطوانات . ( سنرى آلية حركة هذه المجموعة في سياق الشرح ) .
2- الأسطوانات الصغيرة Pistons : وهي الأسطوانات التي تتحرك حركة ترددية داخل حامل الأسطوانات وتغطى بقطعة مسطحة تحتوي على فراغات أيضا وتسمى ب Shoe Plate ، وترتبط هذه الأسطوانات بمجموعة من Spring لعملية الحركة ، وهذه بعض الصور توضح الأحجام المختلفة لهذه الأسطوانات بالإضافة إلى اختلاف رؤوسها .
3- الصحن المتأرجح Swash Plate : يرتبط هذا الصحن برأس الأسطوانات ويتحرك حركة متأرجحة مع دخول وخروج الأسطوانات الصغيرة .
هذا بالإضافة إلى بعض الأجزاء المعروفة بها هذه المضخة مثل عمود الدوران Shaft و Valve Plate و مجموعة من Spring لتسهيل حركة الأسطوانات .
نستطيع أن نرى ارتباط جميع الأجزاء المذكورة من خلال الصور التي بالأعلى ، ولكي نتخيل جميعا كيف تعمل هذه المضخة ننتقل إلى التالي .........
آلية عمل المضخة الكباسة
How Piston pump Work
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

- كما نلاحظ فإن الحركة الترددية للأسطوانات الصغيرة داخل حامل الأسطوانات تسبب تغير في الحجم Volume ويكون هذا الحجم أكبر ما يمكن عند خروج أحد الأسطوانات الصغيرة إلى أقصى حد مما يسبب اختلاف في زاوية الصحن المتأرجح .
- أيضا يمكنكم الملاحظة بأن الحجم يساوي صفرا عند تساوي مستوى حركة الأسطوانات .
وهذه صورة أخرى توضح حركة المضخة والأجزاء الداخلية المكونة لها .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

- كما ترون فإن الأسطوانات الصغيرة تكون موزعة بشكل دائري بحيث تكون عمودية على عمود الدوران Shaft ... ويختلف عدد الأسطوانات بحسب تصميم المضخة ومقدار التدفق المطلوب .
- مداخل ومخارج الزيت Inlet and outlet ports تكون بمنتصف المضخة ... وتتحرك الأسطوانات الصغيرة بواسطة Small springs سست صغيرة في عملية الدخول لتدفع بالمائع إلى فتحة الإطلاق .
من الملاحظ أن المسافة الفاصلة بين كل أسطوانة ونقطة المنتصف Center متغيرة .... ( اختر واحدة من الأسطوانات وتابعها بنظرك ... لترى كيف تتم العملية ) .
وفي الصورة المتحركة السابقة اللون الأزرق الغامق يدل على Pressure ( إطلاق الزيت للخروج ) .
أما بالنسبة للون الأزرق الفاتح فهو Suction ( سحب الزيت ) .

أمنياتي للجميع بالتوفيــــــق
كيمو فون ادارة المنتدى