POMPA DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL

Rolul functional

Pentru asigurarea unei umpleri corespunzatoare a pompei de injectie (carburatorului), in instalatia de alimentare cu combustibil se prevede o pompa de alimentare care trebuie sa furnizeze un debit de combustibil mai mare decat consumul orar de 15.30 ori la MAC si de 3.5 ori la MAS.

Pentru realizarea acestor conditii se folosesc mai multe tipuri de pompe de alimentare: cu piston, cu membrana, cu roti dintate, cu palete, cu surub. Deoarece pompele de alimentare refuleaza un debit mult mai mare decat cel necesar, la pompele cu piston si la cele cu membrana, cursa de refulare trebuie sa fie elastica pentru a asigura autoreglarea. La celelalte tipuri de pompe se prevad supape de preaplin care deviaza debitul suplimentar de combustibil din circuitul principal in amontele pompei.

1.2. Pompa de alimentare cu piston

Pompele de alimentare cu piston se realizeaza in doua variante: cu piston cu simplu efect si cu piston cu dublu efect.

Pompa cu piston cu simplu efect (fig. 2.81.b) este antrenata de arborele cu came 1 al pompei de injectie, prin intermediul excentricului 2. Miscarea este transmisa tachetului cu rola 3, tijei impingatoare 4 si, in final, pistonului 5, care este actionat pe partea opusa de arcul 6.

In corpul 7 sunt montate supapele de aspiratie 8 si de refulare 9. Motorina este aspirata in spatiul de aspiratie A, prin supapa 8, in momentul in care pistonul 5 executa cursa de refulare, sub actiunea arcului 6 (cu linie continua - fig.2.81.b). In spatiul de refulare R motorina patrunde din spatiul A, prin supapa 9, in momentul in care pistonul 5 este actionat de catre excentricul 2, tachetul 3 si tija 4 (cursa cu linie intrerupta - fig. 2.81.b).

Cursa pistonului 5, efectuata sub actiunea arcului 6, foloseste atat la refularea motorinei catre pompa de injectie, cat si la umplerea cu motorina a spatiului de aspiratie A. Cursa pistonului efectuata sub actiunea excentricului foloseste numai la umplerea cu motorina a spatiului de refulare R. Valoarea cursei de refulare a pistonului 5 este variabila, ea depinzand de valoarea contrapresiunii din spatiul de refulare R. Daca valoarea contrapresiunii este ridicata, forta creata de aceasta asupra pistonului reduce o parte din forta arcului 6 si, ca atare, pistonul executa numai o portiune din cursa de refulare. Cand forta creata de contrapresiunea din spatiul R invinge forta arcului 6, pistonul 5 nu se mai deplaseaza in cursa de refulare si, deci,

debitul de motorina refulata catre pompa de injectie este nul.

Pompa de alimentare cu piston cu simplu efect asigura debite de 1-10 Kg/min si presiuni de refulare de cca 2 bar. Debitul de motorina refulata se poate determina cu relatia:

Q_pa = 10^-6(pd²/4)sn_prh_v [Kg/min]

in care: d reprezinta diametrul pistonului [mm]; s - cursa pistonului imprimata de arc (se considera egala cu cursa imprimata de excentric) in mm; n_p - turatia pompei (excentricului), in rot/min; r - densitatea motorinei [Kg/dm³]; h_v - randamentul volumetric (h_v=0,93.0,96 pentru pompele bine executate si bine intretinute).

Pompa cu piston cu dublu efect (fig. 2.81.a) are caracteristic faptul ca refularea motorinei catre pompa de injectie se produce in ambele curse ale pistonului 5. Astfel, la deplasarea pistonului sub actiunea excentricului 2 (cursa cu linie intrerupta - fig.2.81.a) se deschide supapa de refulare 11, iar motorina din camera de acumulare C₂ trece in spatiul de refulare R si de aici, catre pompa de injectie. In acelasi timp, se deschide si supapa de aspiratie 8 si motorina din spatiul de aspiratie A trece in camera de acumulare C₁.

La deplasarea pistonului 5 sub actiunea resortului 6 (cursa cu linie continua - fig.2.81.a) se deschide supapa de refulare 10, permitand trecerea motorinei din C₁ in R. Concomitent se reumple C₂ din A, prin deschiderea supapei de aspiratie 9. Canalul 12 colecteaza scaparile de combustibil. Faptul ca la pompa cu dublu efect ambele curse ale pistonului sunt active face ca debitul de motorina refulata catre pompa de injectie sa fie dublu (2.20 Kg/min) fata de pompa cu simplu efect, iar posibilitatea anularii acestuia in timpul functionarii sa nu apara niciodata. Aceasta determina cresterea presiunii motorinei in avalul pompei, la valori care-I impun limitarea; de regula, limitarea se realizeaza la 3,5 bar, cu ajutorul unor supape montate pe traseul de joasa presiune, intre pompa de alimentare si pompa de injectie.

Pompele de alimentare cu piston sunt prevazute cu pompe manuale de amorsare care servesc la eliminarea aerului din instalatia de alimentare cu combustibil. Pompele de amorsare functioneaza dupa schema de principiu din figura 2.82. Pistonul 1 aspira combustibilul din spatiul de aspiratie al pompei de alimentare prin supapa de aspiratie 3, in momentul deplasarii sale in cilindrul 2, in sensul sagetilor cu linie intrerupta. Motorina este refulata, prin supapa 4, in spatiul de refulare in momentul in care pistonul 1 se deplaseaza in sensul sagetii cu linie continua. Dupa amorsare, pistonul 1 este insurubat, prin portiunea filetata 5, in orificiul corespunzator din corpul 2. Pompele de amorsare sunt dimensionate astfel incat sa asigure un debit de circa 6 cm³/cursa.

Pompele de alimentare cu piston (cu simplu sau dublu efect) intra, in general, in componenta instalatiilor de alimentare cu combustibil a MAC-urilor rapide, de puteri mici si mijlocii.

1.3. Pompa de alimentare cu membrana

In cazul MAS-urilor, pentru deplasarea benzinei din rezervor spre filtre si carburator, se utilizeaza cu precadere, pompe de alimentare cu membrana. Aceste pompe asigura debite de 3.5 ori mai mari decat consumul orar al motorului si presiuni de refulare de 1.3bar.

Pompele de alimentare cu membrana prezinta ca element principal de lucru membrana 1 (fig. 2.83). Portiunea centrala a membranei este fixata rigid de tija 4 prin intermediul talerelor 5 si a piulitei 11. Portiunea extrema a membranei este fixata intre flansele corpului 3 si capacul 2 ale pompei. In capacul 2 sunt prevazute supapele de aspiratie 7 si de refulare 8, iar in corpul 3 parghia de actionare 9 si arcul elicoidal cilindric 6. Cursa de aspiratie (cu linie intrerupta din fig.2.83) are loc in momentul in care excentricul 10, prezent pe arborele cu came al motorului, actioneaza parghia 9. In acest timp, arcul 6 este comprimat. Depresiunea creata de deplasarea membranei determina deschiderea supapei de aspiratie si trecerea benzinei in camera de acumulare C. Cursa inversa a membranei se datoreaza destinderii arcului 6, ca urmare a eliberarii parghiei 9 de actiunea excentricului 10. Se realizeaza astfel micsorarea volumului spatiului C si, deci, cresterea presiunii benzinei acumulate aici. Valoarea crescuta a presiunii determina deschiderea supapei de refulare si debitarea benzinei catre filtre si carburator. Arcul 12 serveste la mentinerea contactului intre parghia 9 si excentricul 10, iar prin orificiul 13 practicat in corpul pompei se exercita presiunea atmosferica pe suprafata interioara a membranei.

Debitul refulat de pompa de alimentare cu membrana se calculeaza cu relatia:

Q_pa=10⁶(L/4)[d²+(D-d)s/3]n_Prh_V [Kg/min.] ,

in care : D este diametrul nominal (de incastrare) al membranei (fig.2.84), in mm; d - diametrul talerului, in mm; s - cursa membranei, in mm ; n_P - turatia excentricului, in rot/min; r - densitatea combustibilului, in Kg/dm³ si h_V - randamentul volumetric al pompei.

1.4. Pompa de alimentare cu roti dintate

Pompele de alimentare cu roti dintate se utilizeaza in instalatiile de alimentare cu combustibil ale MAC de puteri mari si foarte mari. Pompele asigura debite de 70.500 Kg/min si presiuni de refulare de circa 5 bar. Pentru reglarea presiunii combustibilului la valori care sa nu deterioreze filtrele, precum si pentru mentinerea unei presiuni constante in fata filtrelor, pompele cu roti dintate sunt prevazute cu supape de descarcare de presiune constanta.

Schema de principiu a pompei de alimentare cu roti dintate este prezentata in figura 2.85.a. Angrenajul, format din roata conducatoare 2 si roata condusa 3, este pus in miscare de arborele cu came al motorului sau de catre un electromotor. In corpul 1 sunt practicate canale prin care se realizeaza aspiratia si refularea combustibilului.

Supapa de siguranta, formata din bila 4 si arcul 5, asigura comunicatia intre aceste canale. Din spatiul de aspiratie A, combustibilul este preluat de ambele roti in spatiile formate de fiecare pereche de dinti consecutivi si transportat pe la periferia rotilor in spatiul de refulare R. Valoarea constanta a acestui spatiu face ca presiunea locala sa creasca in timpul functionarii datorita transportului continuu de combustibil prin golurile dintre dintii celor doua roti dintate. Daca valoarea presiunii combustibilului depaseste o anumita limita, dinainte reglata, atunci se deschide supapa 4, care permite accesul surplusului de combustibil in spatiul de aspiratie A. Capacul 6 serveste la reglarea valorii presiunii de refulare prin intermediul saibelor de reglaj 7.

Debitul de combustibil refulat de pompa cu roti dintate, in ipoteza ca volumul golului dintre dinti este egal cu volumul dintelui, se determina cu relatia:

Q_pa=2,25.10^-6. pD_dmBn_prh_v [Kg/min],

in care: D_d reprezinta diametrul de divizare al rotilor dintate (fig.2.85.b), in mm; m - modulul rotilor dintate, in mm; B - latimea dintelui, in mm; n_p - turatia pompei, in rot/min; r - densitatea motorinei, in kg/dm³ si h_v - randamentul volumetric al pompei (50.74%).

1.5. Pompa de alimentare cu palete

Pompele de alimentare cu palete asigura transferul combustibilului spre echipamentul de injectie in cazul MAC de puteri mijlocii si mari. Pompele cu palete asigura debite de combustibil de 10.100 kg/min si presiuni de refulare de circa 5bar.

Constructia de principiu a pompei cu palete este prezentata in figura 2.86. Rotorul 2 este montat excentric, cu excentricitatea e, in carcasa 1. In timpul functionarii paletele (placutele) 3 se deplaseaza radial in canalele practicate in rotor si, datorita faptului ca asupra lor se exercita o forta centrifuga, raman in permanenta in contact cu suprafata interioara a carcasei 1. Depresiunea creata la cresterea volumului dintre doua palete consecutive si carcasa, in zona orificiului de aspiratie A, determina procesul de aspiratie a combustibilului in pompa. Scaderea aceluiasi volum, in zona orificiului de refulare R, determina cresterea presiunii combustibilului si refularea acestuia catre pompa de injectie.

Debitul de combustibil refulat de pompa cu palete se determina cu relatia:

Q_pa = 2.10^-6eB(pD - id)n_prh_v [Kg/min]    (2.9)

in care: e este excentricitatea, in mm; B - latimea paletei, in mm; D - diametrul interior al carcasei, in mm; i - numarul de palete; d - grosimea paletei, in mm; n_p - turatia rotorului, in r.p.m.; r - densitatea combustibilului, in Kg/dm³ si h_v - randamentul volumetric.

1.6. Pompa de alimentare cu surub

Pompele de alimentare cu surub sunt utilizate pentru vehicularea lichidelor vascoase (combustibilul greu). Se utilizeaza pompe cu surub al caror debit nu depaseste 4000.6000 Kg/min, iar presiunea pana la 10.12 bar.

Aceste pompe functioneaza tot dupa principiul dislocarii fluidului din spatiul dintre rotoare si carcasa. Spre deosebire de pompele cu roti dintate, miscarea principala a combustibilului se realizeaza in directie paralela cu axele de rotatie (fig.2.87).

Combustibilul din spatiul de aspiratie A este preluat de roata conducatoare 1 si roata condusa 2 in spatiile dintre doi dinti consecutivi si carcasa 3. El este transportat pe la periferia rotilor spre spatiul de refulare R. Sincronismul rotoarelor, in cazul utilizarii de numere egale de dinti, este asigurat prin roti dintate obisnuite suplimentare 4.

Dintii rotoarelor in sectiune frontala se profileaza dupa o angrenare elicoidala punctiforma (fig.2.88.).

Debitul acestor pompe scade mult cu cresterea rezistentei hidraulice pe traseul de aspiratie. Valoarea debitului poate fi determinata cu ajutorul relatiei:

Q_pa = 10⁶(A₁+A₂)B₁Z₁n₁h_v r [Kg/min], (2.10)

Unde : A₁ este suprafata golului dintre dintii consecutivi in sectiunea transversala a rotorului conducator, in mm² (fig. 2.88); A₂ - suprafata golului dintre dintii consecutivi in sectiunea transversala a rotorului condus, in mm² (fig.2.88); B - latimea dintelui rotorului conducator, in mm; Z₁ - numarul de dinti ai rotorului conducator; n₁ - turatia rotorului conducator, in rot/min; h_v - randamentul volumetric al pompei si     r - densitatea combustibilului, in Kg/dm³.

Pompele cu surub au gabarit si masa redusa randament inalt (pana la 85%), functioneaza fara vibratii si zgomot, avand inaltimea de aspiratie suficient de mare. Principalele neajunsuri ale acestor pompe constau in constructia lor complexa si, din aceasta cauza, costul lor este ridicat in comparatie cu cel al pompelor cu roti dintate.