עקרון מכני של משאבות בוכנה

כמכשיר קלאסי להעברת נוזלים נפחיים, העיקרון המכני של משאבות בוכנה מבוסס על הסינרגיה של-מנגנוני בקרת תנועה ולחץ מדויקים בהתאמה. מנגנון העבודה הליבה של המשאבה מסתמך על התנועה ההדדית של הבוכנה בצילינדר, ושסתומי הכניסה והיציאה מכוונים להיפתח ולסגור כדי לממש את היניקה והפריקה של הנוזל. מערכת העברת הכוח מורכבת מגל זיזים, גלגלת גלגלת וקפיץ איפוס, היוצרים שרשרת תנועה מכנית עם מאפייני תזמון קפדניים.

מבחינת ההרכב המבני, יחידת הליבה של משאבת הבוכנה מורכבת מצמד שרוול בוכנה-מדוייק-, שבדרך כלל נשלט ברמת המיקרון של המרווח כדי להבטיח שהבוכנה מחליקה בחופשיות ושומרת על אטימה בלחץ- גבוה. לגל הזיזים, ככניסת הכוח, יש פרופיל שקובע ישירות את תנועת הבוכנה - קטע הרמת הזיז מתאים לתנועת הבוכנה כלפי מעלה, וקטע עיגול הבסיס מתאים למהלך החזרת הקפיץ. ראש הבוכנה מעובד עם חריץ סליל בזווית מסוימת, והמיקום היחסי של תכונה מבנית זו וחור ההחזרה של השרוול מהווה מרכיב מרכזי בהתאמת נפח אספקת השמן. שסתומי הכניסה והיציאה מחודדים- כדי להבטיח פתיחה וסגירה בזמן של שסתומי הסימון באמצעות עומס קפיצי שסתום, כאשר שסתום הכניסה נפתח בתגובה ללחץ שלילי בתא המשאבה, ושסתום היציאה פועל כאשר תא המשאבה בלחץ יתר.

מחזור העבודה מתחיל עם מקטע בסיס הפיקה במגע עם הגלגלת, אז קפיץ הבוכנה דוחף את הבוכנה למטה עד לעצירה התחתונה. עם תנועת הבוכנה, נפח תא המשאבה גדל ליצירת לחץ שלילי, כאשר החלק העליון של הבוכנה יורד למצב הפתוח של חור הכניסה, שסתום הכניסה נפתח בלחץ דיפרנציאלי, והנוזל נכנס לתא המשאבה דרך המסנן. בשלב זה, תנועת הבוכנה מונעת לחלוטין על ידי מתח הקפיץ, ומיקום הגבול שלה כלפי מטה מוגבל על ידי קוטר מעגל בסיס הפיקה, ויוצר מהלך כולל קבוע L. בשלב זה, החריץ האלכסוני וחור החזרת השמן עדיין מחוברים כדי להבטיח שמעגל השמן בלחץ נמוך- אינו חסום.

כאשר הפיקה מסתובבת אל קטע ההרמה, פרופיל הפיקה דוחף את מכת הגליל כדי להתגבר על כוח הקפיץ ולהניע את הבוכנה כלפי מעלה. השלב הראשוני כלפי מעלה הוא תהליך הדחיסה הקדם- לפני סגירת חור הכניסה, ותא המשאבה נכנס למצב דחיסה סגור לאחר שהחלק העליון של הבוכנה מכסה לחלוטין את חור הכניסה. כשהבוכנה ממשיכה לנוע למעלה, לחץ תא המשאבה עולה בחדות, כאשר הלחץ עולה על עומס הקפיץ מראש של שסתום היציאה והתנגדות הצינור וסכום שסתום היציאה נפתח, נוזל בלחץ גבוה מרוסס על ידי ריסוס המזרק. בתהליך זה, נקודת ההתחלה של אספקת השמן נעולה בהחלט על ידי הפעולה המכנית של הבוכנה כדי לכסות את חור כניסת השמן, אשר אינו מושפע מההתאמה שלאחר מכן ומבטיח את הדיוק של תזמון ההזרקה.

מנגנון ההתאמה של אספקת השמן מתגלם בשליטה על מהלך הדחיסה האפקטיבי של הבוכנה. כאשר הבוכנה נעה עד לקצה לוחית הסליל וחור החזרת השמן, השמן בלחץ הגבוה בתא המשאבה מנוקז לתוך תא השמן בלחץ נמוך דרך הפתח הצירי של הבוכנה ולוחית הסוואש, וירידת הלחץ גורמת לסגירת שסתום יציאת השמן. על ידי סיבוב הבוכנה כדי לשנות את המיקום ההיקפי של החריץ הספירלי, ניתן לכוונן את מומנט הפתיחה של חור החזרת השמן, ובכך לשנות את מהלך אספקת השמן האפקטיבי. העיצוב המבני הייחודי הזה מאפשר להשיג כוונון ללא מדרגות של נפח אספקת השמן על ידי סיבוב הבוכנה רק תחת הנחת היסוד של מהלך הבוכנה הכולל הקבוע. נקודת ההתחלה של אספקת השמן נשמרת קבועה במהלך תהליך ההתאמה, ונקודת הסיום משתנה עם מיקום החריץ המשופע, וכך נוצרת מצב בקרה מדויק של 'נקודת התחלה קבועה ונקודת סיום מתכווננת'.

משאבות בוכנה מסדרה מקומית (כגון סוג A, סוג B, סוג P וכו') שומרות על עקביות העיקרון הבסיסי, ובמקביל משיגות הרחבת ביצועים באמצעות עיצוב מודולרי. כל סדרה מבוססת על פרופיל הפיקה הסטנדרטי, מהלך הבוכנה ומבנה גוף המשאבה, ומתאימה לדרישות הספק שונות על ידי שינוי קוטר הבוכנה ואופטימיזציה של פרמטרי החריץ הספירלי. אם לוקחים משאבה טיפוסית מסוג A- כדוגמה, היא מאמצת מבנה גוף משאבה אינטגרלי, ויחידות המשאבה המשנה- מסודרות זו לצד זו לאורך הציר, וכמות אספקת השמן של כל צילינדר מותאמת באופן סינכרוני דרך הקישור של טבעת ההילוכים המתכווננת. זרוע הכוונון בקצה הבוכנה משתלבת בשרוול בקרת נפח השמן, וניתן להניע את כל הבוכנות לסובב סינכרוני על ידי סיבוב ידית הכוונון כדי להבטיח את אחידות אספקת השמן למספר צילינדרים.

המבנה המכני של מנגנון זה הוא להמיר את התנועה הסיבובית לתנועה הדדית ליניארית מדויקת, ובאותו הזמן להשתמש במאפיינים הגיאומטריים של החריץ הספירלי כדי להשיג את בקרת החיתוך-. הפרש הפאזות בין שני שסתומי הסימון נועד להבטיח אספקת נוזל חד-כיוונית: שסתום הכניסה נפתח כדי למלא נוזל כשהבוכנה יורדת למטה, ושסתום היציאה נפתח כדי לבנות לחץ תוך כדי נסיעה למעלה. העילוי ההדרגתי המאפיין את פרופיל הפיקה מאפשר לגוון את מהירות תנועת הבוכנה באופן רציף, מה שמבטיח לחץ מהיר בתחילת אספקת השמן תוך הימנעות מהלם מכני. על בסיס שמירה על המבנה המכאני הקלאסי, משאבות בוכנה מודרניות מונעות בצורה חכמה על ידי יחידת הבקרה האלקטרונית אל מנגנון הוויסות, תוך שילוב של דיוק מכני עם גמישות בקרה אלקטרונית, המקדמת את פיתוח טכנולוגיית משאבת הבוכנה בכיוון של לחץ גבוה ואינטליגנציה.