پمپ دنده ای / پمپ غلیظ کش
1403-07-13 1403-07-13 20:14پمپ دنده ای / پمپ غلیظ کش
پمپ دنده ای نوعی پمپ با جابه‌جایی مثبت (PD) است. پمپ دنده ای برای انتقال مایعات از عملکرد چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌کنند. پمپ‌های دنده‌ای از 7 بخش اصلی شامل: دنده راننده، دنده رانده شده یا دنده بیکار، پوشش، بخش ورودی یا سمت مکش، بخش خروجی یا سمت تخلیه، متحرک اول و سوپاپ ایمنی یا شیر تخلیه تشکیل شده‌اند.
این پمپ‌ها دو طرح اساسی دارند و پمپ‌های دنده داخلی و دنده خارجی این دو طرح اساسی هستند و پمپ لوب یا گوشواره‌ای، پمپ ژیروتور و پمپ پیچی از انواع پمپ‌های دنده‌ای محسوب می‌شوند. پمپ های دنده ای خارجی معمولاً برای پمپاژ آب، روغن‌های سبک، مواد افزودنی شیمیایی، رزین‌ها یا حلال‌ها استفاده می‌شوند. آنها در کاربردهایی که به دوز دقیق یا خروجی فشار بالا نیاز باشد، ترجیح داده می‌شوند.
پمپ‌های دنده خارجی قادر به حفظ فشارهای بالا هستند. تلورانس‌های فشرده، یاتاقان‌های متعدد و عملکرد با سرعت بالا باعث می‌شود که آنها برای مایعات با ویسکوزیته بالا یا هر ماده ساینده چندان مناسب نباشند. در ادامه به بررسی کامل‌تری از آن خواهیم پرداخت. تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
پمپ دنده ای چگونه کار می‌کند؟
چرخ‌دنده‌های چرخان با پوشش دادن پمپ آب‌بندی، در ورودی پمپ، خلأ ایجاد می‌کنند. مایعی که به داخل پمپ کشیده می‌شود، درون حفره‌های چرخ‌دنده‌های چرخان محصور شده و به بخش تخلیه منتقل می‌شود. پمپ‌های دنده‌ای، متناسب با سرعت چرخش چرخ‌دنده‌های خود، جریان صاف و بدون پالس ارائه می‌دهند.
پمپ دنده‌ای نوعی پمپ با جابه‌جایی مثبت (PD) است. پمپ جابه‌جایی مثبت به این معنی است که این پمپ، بدون درنظرگرفتن تغییر فشار، یک جریان ثابت را با سرعت ثابت ایجاد می‌کند و پمپ جابه‌جایی ثابت به این معنی است که مقدار ثابتی از مایع را در هر دور شافت خارج می‌کند. پمپ‌های دنده‌ای توسط یوهانس کپلر در حدود سال 1600 اختراع شد.
طرز کار دنده‌ها در پمپ دنده ای
در پمپ دنده‌ای به‌طورکلی دو دنده وجود دارند. یک دنده driver gear یا دنده قدرت است و دنده دیگر محرک یا همان دنده بیکار است. دنده راننده به برخی از محرک‌های اصلی یا هر منبع انرژی مکانیکی دیگری متصل است. دنده راننده به چرخ‌دنده اصلی و چرخ‌دنده محرک نیز به‌عنوان چرخ‌دنده معروف است. چرخ‌دنده راننده یا با استفاده از موتور الکتریکی یا با استفاده از موتور IC چرخانده می‌شود.
بخش‌های اصلی تشکیل‌دهنده پمپ دنده‌ای
پمپ‌های دنده‌ای از 7 بخش تشکیل شده‌اند که این بخش‌ها در کنار هم ساختار اصلی را شکل داده و موجب پمپاژ سیال می‌شوند.
اجزای پمپ دنده‌ای به شرح زیر است:
دنده راننده (Driver Gear): به اولین حرکت‌دهنده متصل است و با استفاده از توان اصلی متحرک می‌چرخد.
دنده رانده شده یا دنده بیکار : چرخ‌دنده محرک با دنده محرک مشبک است و با چرخش دنده راننده می‌چرخد.
پوشش : هر دو دنده راننده و دنده محرک در داخل محفظه پمپ دنده بسته‌بندی شده‌اند.
بخش ورودی یا سمت مکش : این قسمت، بخشی در پمپ‌های دنده‌ای است که از طریق آن مایعات وارد پمپ دنده می‌شوند. مایع کم‌فشار از قسمت ورودی به پمپ وارد می‌شود.
بخش خروجی یا سمت تخلیه : بخشی در پمپ دنده‌ای است که از طریق آن مایع تحت‌فشار به ناحیه موردنیاز منتقل می‌شود. مایع با فشار بالا از بخش خروجی از پمپ خارج می‌شود.
متحرک اول : در پمپ‌های دنده‌ای از موتور متحرک برای تأمین نیرو در شفتی که دنده راننده در آن سوار است، استفاده می‌شود. این بخش می‌تواند یک موتور الکتریکی یا یک موتور I.C باشد یا می‌تواند به‌صورت دستی انجام شود.
سوپاپ ایمنی یا شیر تخلیه : یک سوپاپ ایمنی یا دریچه آزادکننده در سمت تخلیه نصب شده است تا در صورت ایجاد فشار اضافی، بتوان آن را آزاد کرد و از آسیب‌دیدن پمپ جلوگیری کرد.
انواع پمپ دنده ای
پمپ‌های دنده‌ای به طورکلی در پنج نوع مختلف ساخته می‌شوند که باید گفت پمپ دنده‌ای خارجی و پمپ دنده‌ای داخلی طرح‌های اصلی آن هستند.
- دنده خارجی
- دنده داخلی
- لوب یا گوشواره‌ای
- ژیروتور
- مارپیچی
پمپ دنده داخلی و خارجی
پمپ دنده‌ای دو طرح اساسی دارد که این دو طرح بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. پمپ‌های دنده داخلی و دنده خارجی این دو طرح اساسی هستند. یک پمپ دنده داخلی دارای دو دنده به‌هم‌پیوسته در اندازه‌های مختلف است که یکی در داخل دیگری چرخانده می‌شود.
یک پمپ دنده خارجی شامل دو دنده یکسان و به‌هم‌پیوسته است که توسط شافت‌های جداگانه پشتیبانی می‌شود. به‌طورکلی، یک دنده توسط یک موتور رانده می‌شود و دنده دیگر (بیکار) را هدایت می‌کند. در بعضی موارد، هر دو شافت ممکن است توسط موتور رانده شوند. شافت‌ها توسط یاتاقان‌های هر طرف پوشش، پشتیبانی می‌شوند.
پمپ لوب یا گوشواره‌ای
پمپ لوب یا گوشواره‌ای نوعی پمپ دنده خارجی است. در پمپ لوب، از پره‌ها به‌جای دندانه دنده استفاده می‌شود. تعداد لوب‌ها بسته به نیاز، می‌تواند 3 یا 4 لوب باشد. دو لوب یا گوشواره در داخل محفظه تعبیه شده و به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که تقریباً به یکدیگر دسترسی دارند، نه اینکه فقط همدیگر را لمس کنند و بچرخند. به دلیل بزرگ بودن پره‌ها و تعداد کمتر پره‌ها، تخلیه بیشتر در این پمپ‌ها قابل دستیابی است.
پمپ ژیروتور
این پمپ‌ها با دو روتور تولید شده‌اند. یک روتور دارای دندانه‌های خارجی و دیگری دارای دندانه‌های داخلی است. روتور با دندانه‌های خارجی با دندان‌های داخلی در داخل روتور می‌چرخد. تعداد دندانه‌های روتور داخلی یکی کمتر از روتور خارجی است. شافت موتور متحرک با روتور داخلی همراه است. به همین دلیل، روتور داخلی، روتور درایور نامیده می‌شود.
در نزدیکی بالای پمپ Ge-rotor اندازه فضای بین روتور خارجی و داخلی قابل اغماض است. این اندازه فضا در دندانه‌های روتور خارجی بعدی تا 180 درجه افزایش می‌یابد؛ بنابراین، مایع به دلیل خلأ بین دندانه‌های روتور داخلی و دندانه‌های روتور خارجی در نزدیکی ورودی مکش می‌شود. بعد از 180 درجه وقتی مایعات به قسمت پایین پمپ Ge-rotor می‌رسد، اندازه جیب شروع به کاهش می‌کند و باعث می‌شود مایعات از طریق مسیر خروجی منتقل شوند.
پمپ پیچی
این نوع پمپ‌ها به این دلیل پمپ پیچی نامیده می‌شوند که از پیچ در این پمپ، برای افزایش فشار سیال استفاده می‌شود. در این پمپ، ورودی به دو قسمت تقسیم شده و یک خروجی دارد. یک شافت دارای پیچ سمت چپ و شافت دیگر دارای پیچ راست است. دو ورودی نیز در انتها وجود دارند و خروجی در طرف مقابل در وسط قرار دارد. هنگامی‌که پمپ روشن می‌شود، مایع، شکاف بین نخ‌های پیچ را از سمت ورودی پر می‌کند و این مایع به دلیل چرخش پیچ‌ها به‌صورت محوری در امتداد پیچ ها از ورودی به خروجی حرکت می‌کند.
مزایای استفاده از پمپ دنده ای
استفاده از پمپ دنده‌ای در صنعت مزیت‌هایی دارد که در ادامه به آن می‌پردازیم:
- این پمپ‌ها با تعداد بسیار کمی قطعات متحرک، بسیار ساده و کم‌حجم هستند.
- هزینه نگهداری این نوع پمپ بسیار کم است.
- دنده پمپ می‌تواند برای تولید فشار بسیار بالا تا 3000 psi استفاده شود.
- می‌توان از آن برای پمپاژ مایعات بسیار چسبناک مانند روغن‌هایی که نمی‌توان با استفاده از پمپ‌های گریزازمرکز پمپاژ کرد، استفاده کرد.
- هنگام پمپاژ مایع چسبناک زیاد مانند روغن در پمپ دنده‌ای، احتمال نشت بسیار کم است. به همین دلیل، هنگام پمپاژ مایعات بسیار چسبناک، بازده این پمپ افزایش می‌یابد.
- پمپ‌های دنده‌ای می‌توانند در هر دو جهت کار کنند. ازاین‌رو، از یک پمپ واحد می‌توان برای اهداف بارگیری و تخلیه استفاده کرد.
- این پمپ حساسیت بسیار کمی نسبت به آلودگی دارد.
معایب و محدودیت‌های پمپ دنده ای
پمپ نده ای خارجی به‌مرورزمان و در اثر استفاده می‌توانند خشک شوند البته در صورت خیس شدن دوباره چرخ‌دنده‌ها، ویژگی‌های اولیه آنها بهتر می‌شود. به همین دلیل چرخ‌دنده‌ها باید توسط مایع پمپ شده روغن‌کاری شوند و نباید برای مدت طولانی خشک بمانند. برخی از مدل‌های پمپ دنده‌ای را می‌توان در هر دو جهت اجرا کرد، بنابراین می‌توان از همان پمپ برای بارگیری و تخلیه کشتی نیز استفاده کرد.
تلورانس نزدیک‌بین چرخ‌دنده‌ها و پوشش آنها به این معنی است که این نوع پمپ‌ها به‌ویژه هنگامی‌که با مایعات ساینده یا خوراک‌های حاوی مواد جامد درون‌ریز استفاده می‌شوند، مستعد سایش و خوردگی هستند. پمپ‌های دنده خارجی دارای چهار یاتاقان در محیط پمپ شده و دارای تلورانس محکمی هستند، بنابراین برای کار با مایعات ساینده چندان مناسب نیستند. برای این نوع کاربردها، پمپ‌های دنده داخلی قوی‌تر هستند. در پمپ دنده‌ای باید همیشه یک صافی در قسمت مکش نصب شود تا از آن در برابر جامدات بزرگ و بالقوه آسیب‌رسان محافظت کند.
به‌طورکلی، اگر انتظار دارید پمپ بتواند مواد جامد ساینده را کنترل کند، توصیه می‌شود پمپی با ظرفیت بالاتر انتخاب کنید تا بتواند با سرعت کمتری کار کند تا سایش کاهش یابد. بااین‌حال، باید در نظر داشت که بازده حجمی پمپ دنده‌ای در سرعت و دبی پایین‌تر، کاهش می‌یابد. پمپ‌های دنده‌ای نباید خیلی فراتر از سرعت توصیه شده آن کار کنند.
آشنایی با دیگر معایب
برای کاربردهای با درجه حرارت بالا نیز اطمینان از سازگاری دامنه دمای کار با مشخصات پمپ مهم است. انبساط حرارتی محفظه و چرخ‌دنده‌ها فاصله داخل پمپ را کاهش می‌دهد و این نیز می‌تواند منجر به افزایش سایش و در موارد شدید، خرابی پمپ شود.
با وجود بهترین اقدامات احتیاطی، پمپ‌های دنده‌ای به‌مرورزمان در برابر سایش چرخ‌دنده‌ها، پوشش و یاتاقان تسلیم می‌شوند. با افزایش فاصله، به‌تدریج در بهره‌وری و افزایش لغزش، جریان کاهش می‌یابد و نشت مایع پمپ شده از تخلیه به سمت مکش اتفاق میفتد. لغزش جریان، متناسب با مکعب فاصله بین دندانه‌ها و پوشش است، بنابراین در عمل، ساییدگی اثر کمی دارد تا رسیدن به یک نقطه بحرانی که عملکرد آن به‌سرعت تخریب می‌شود.
پمپ‌های دنده‌ای در مقابل فشار برگشت، به پمپاژ خود ادامه می‌دهند و اگر دچار انسداد پایین‌دست شوند، فشار سیستم تا زمان خرابی پمپ، لوله‌کشی یا سایر تجهیزات ادامه خواهد یافت. اگرچه بیشتر پمپ‌های دنده‌ای به همین دلیل مجهز به دریچه‌های تسکین‌دهنده هستند، اما توصیه می‌شود برای محافظت از تجهیزات پایین‌دست، شیرآلات امدادی را در جای دیگری از سیستم قرار دهید.
سرعت زیاد و فاصله زیاد پمپ‌های دنده خارجی، آنها را برای مایعات حساس به برش مانند مواد غذایی، رنگ صابون‌ها و… مناسب نمی‌کند. پمپ‌های دنده داخلی که با سرعت کمتری کار می‌کنند، معمولاً برای این کاربردها ترجیح داده می‌شوند.
کاربرد پمپ‌های دنده خارجی
پمپ‌های دنده‌ای خارجی معمولاً برای پمپاژ آب، روغن‌های سبک، مواد افزودنی شیمیایی، رزین‌ها یا حلال‌ها استفاده می‌شوند. آنها در هر کاربردی که دوز دقیق آن مانند سوخت، پلیمر یا مواد افزودنی شیمیایی موردنیاز باشد، به سایر پمپ‌ها ترجیح داده می‌شوند. خروجی پمپ دنده‌ای تحت تأثیر فشار قرار نمی‌گیرد، بنابراین در هر شرایطی که منبع تغذیه نامنظم است مورداستفاده قرار میگیرد.
از پمپ‌های دنده خارجی در مصارف متفاوت و متنوعی در صنایع مختلف استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای معمول پمپ‌های دنده خارجی به‌صورت خلاصه شامل موارد زیر است:
- پمپاژ آب
- انواع روغن‌های سوختی و روغن‌های روان کاری (سیستم‌های روغن‌کاری موتور و جعبه‌دنده)
- اندازه‌گیری مواد افزودنی شیمیایی و پلیمر
- مخلوط کردن و ترکیب کردن مواد شیمیایی
- برنامه‌های هیدرولیک صنعتی، کشاورزی و سیار (تراکتور، شکافگیر، بالابر و غیره)
- اسیدها و مواد سوزاننده (با ساختار ضدزنگ یا کامپوزیت)
- رزین و پلیمرها
- الکل‌ها و حلال‌ها
سخن پایانی
همان‌طور که پیش‌ازاین به‌صورت مفصل به آن پرداخته شد، یک پمپ دنده‌ای با محصور کردن یک مقدار ثابت در داخل چرخ‌دنده‌های به‌هم‌پیوسته مایعات را جابه‌جا می‌کند و آن را به‌صورت مکانیکی منتقل می‌کند تا متناسب با سرعت چرخش دنده‌های آن، جریان بدون پالس نرم ایجاد کند. تمامی موارد ذکرشده در این مطلب مورد بررسی قرار گرفتند.
