پمپ دنده ای چیست
پمپ دنده ای (Gear Pump) که با نام پمپ غلیظ کش نیز از آن یاد میشود، پمپی از نوع جابجایی مثبت است که حجم ثابتی از سیال را در خود محصور کرده و سپس آن را با استفاده از دندهها انتقال می دهد. این پمپ در هنگام پمپاژ یک جریان یکنواخت و صاف را متناسب با سرعت چرخش دندههای خود فراهم میسازد.
پمپهای دنده ای از عمل چرخش دندهها برای انتقال مایعات استفاده میکنند. دنده ها در ورودی پمپ ایجاد مکش میکنند که در نتیجه آن سیال، به داخل پمپ کشیده شده و در داخل حفرههای دندههای پمپ قرار میگیرد و در نهایت به لوله خروجی و تخلیه مایع منتقل میشود.
همانطور که گفته شد پمپ دنده ای با استفاده از چرخش چرخدنده، انرژی مکانیکی را به انرژی سیال تبدیل میکند. این پمپها انواع سیال با ویسکوزیته پایین و بالا را پمپاژ میکنند و برای استفاده طولانی مدت برای پمپاژ مایعات چسبناک مانند روغن بسیار مؤثر هستند. در این مطلب علاوه بر معرفی انواع پمپ دنده ای، قسمتهای اصلی و اجزای پمپ دنده ای که یکی از محبوبترین پمپهای جابجایی مثبت است به تفصیل توضیح داده خواهد شد. پمپ جابجایی مثبت که پمپ PD نیز نامیده میشود، سیال را از طریق عمل مکانیکی فشرده میکند؛ درست برخلاف پمپ گریز از مرکز که سرعت را به فشار تبدیل میکند. این پمپها خودمَکِش (Self Prime) هستند. اگر به این موضوع علاقهمندید تا پایان این مطلب، همراه ما باشید.
انواع پمپ دنده ای
به طور کلی دو نوع از این پمپ وجود دارد: پمپ دنده ای خارجی و پمپ دنده ای داخلی که در ادامه مشخصات و ویژگیهای هر کدام را بررسی میکنیم. اجزای پمپ دنده ای در هر ۲ نوع یکسان است و تفاوت در طراحی آنها است. در نوع اول، دو چرخدنده یکسان با یکدیگر درگیر میشوند و سیال را به سمت خروجی هدایت میکنند. این نوع از پمپ بهعنوان پمپ دندهای خارجی شناخته میشود. در نوع دوم، یک چرخدنده کوچک داخل یک چرخدنده بزرگتر قرار میگیرد. به این نوع پمپ، پمپ دندهای داخلی یا پمپ ماه و ستاره میگویند.
متوجه شدیم که دو چرخدنده در یک پمپ دندهای وجود دارد؛ یک چرخدنده محرک یا دنده قدرت و یک چرخدنده متحرک. دنده متحرک را دنده اصلی نیز مینامند و دلیل آن این است که این چرخدنده به منبع تغذیه متصل میشود و با چرخش خود، باعث چرخش چرخدنده دیگر میشود.
چرخدندههای بههمپیوسته، حجم ثابتی از سیال را دربر میگیرند و سپس با چرخش خود، آن را منتقل میکنند. با این طراحی، جریانی مداوم و بدون پالس، متناسب با سرعت چرخش چرخدندهها تأمین میشود. در واقع میزان دبی و فشار سیال عبوری با سرعت چرخش چرخدنده، بهصورت دقیق قابل کنترل است.
پمپ دنده ای خارجی
پمپ دنده ای خارجی (External Gear Pump) شامل دو دنده یکپارچه و متصل به یکدیگر است که هر کدام از آنها، توسط شافت مستقل و جداگانه ای پشتیبانی میشوند. به طور کلی، یکی از دندهها توسط موتور به حرکت در آمده (محرک) و سپس این دنده، دنده دیگر (متحرک) را میچرخاند. البته در برخی موارد، هر دو شفت ممکن است توسط موتورهای مستقل و مخصوص به خود به حرکت درآیند. شفتها با استفاده از یاتاقانها در هر طرف کِیسینگ پشتیبانی میشوند.
نحوه کار این پمپها بدین صورت است که دندهها در قسمت خارج پمپ یعنی در سمت ورودی پمپ اقدام به مکش سیال به داخل پمپ میکنند و حجم گستردهای از مایع را به درون حفرهها وارد میکنند. در این هنگام مایع توسط دندانههای چرخدندهها به دام میافتد و این در حالی است که چرخدندهها بر خلاف کیسینگ همچنان به چرخیدن ادامه میدهند. مایع به دام افتاده از ورودی، به لوله تخلیه، در اطراف کیسینگ پمپ منتقل میشود. همانطور که دندانههای چرخدندهها در طرف تخلیه پمپ قرار میگیرند، حجم سیال کاهش یافته و سیال تحت فشار قرار میگیرد.
به دلیل اتصال کامل دندهها به یکدیگر، هیچ مایعی از داخل مدار، بین دنده ها منتقل نمیشود. رابطه نزدیک بین دندهها و کیسینگ به پمپ اجازه میدهد تا در طرف ورودی پمپ، اقدام به مکش کرده و در طرف خروجی و تخلیه پمپ نیز از نشت مایع جلوگیری نماید؛ اگر چه احتمال نشت صرفاً در مورد مایعاتی مطرح است که دارای ویسکوزیته کم باشند.
همانطور که توضیح داده شد در پمپ دنده ای خارجی سیال از قسمت مکش وارد پمپ میشود. در سمت مکش، با چرخش چرخدندهها، فضای حجمی بین دندانههای چرخدنده افزایش مییابد. فشار منفی مکش داخل حفرهها به مایع اجازه میدهد تا به فضاها / حفرههای بین دندانهها وارد شوند. با ادامه چرخش و بالا رفتن فشار، مایع محبوسشده در حفرهها مجبور میشود بین چرخدندهها و بدنه جریان یابد.
بهدلیل افزایش شکاف بین چرخدندهها و بدنه، سیال از حفرهها خارج میشود. در حالی که چرخدندهها در حال چرخش هستند، در هم قفل میشوند و سیال باقیمانده در حفرهها را با فشار به بیرون هدایت میکنند. با جدا شدن چرخدندهها در سمت مکش، سیال میتواند مجدد وارد فضاهای خالی شود و چرخه پمپاژ شکل بگیرد.
طراحی و دیزاین دنده ها در پمپهای دنده ای خارجی به یکی از سه صورت ساده و صاف، هلیکال یا جناغی میباشد.
پمپ دنده ای داخلی
پمپ دنده ای داخلی (Internal Gear Pump) که به خاطر شکل قرارگیری دندهها با نام پمپ ماه و ستاره نیز شناخته میشود، عملکرد مشابهی با پمپ دنده ای خارجی دارد؛ این پمپ دارای دو چرخدنده متصل به یکدیگر و با سایز متفاوت است که یکی در درون دیگری میچرخد. چرخدنده بزرگتر (روتور) یک چرخدنده داخلی است به این معنا که دندانههایش در داخل آن قرار دارند. در داخل این چرخدنده داخلی، یک چرخدنده کوچکتر از نوع خارجی (دندانهها در محیط بیرونی است) قرار گرفته است.
چرخدنده کوچکتر، طراحی شده تا به روتور متصل شود به گونهای که دندانههای چرخدندهها در یک نقطه با هم درگیر شوند. پیستون و بوشین متصل به پمپ محفظه را در موقعیت قرار میدهد. یک قطعه یا اسپیسر ثابت هلالی شکل، فضای خالی ایجاد شده به دلیل حالت قرارگیری خارج از مرکز چرخدنده داخلی را پر کرده و مثل یک سیل (آببند) بین مسیر ورودی و خروجی عمل میکند.
اجزای پمپ دنده ای داخلی با اجزای پمپ دنده ای خارجی یکسان است، تنها تفاوت در جایگیری و نحوه درگیر شدن دو چرخدنده با یکدیگر است. مکانیسمهای محرک (موتورهای الکتریکی، باتری و …) چرخدنده متصل به روتور (دنده محرک) را میچرخانند. چرخدنده دورگرد (دنده متحرک) همراه با چرخدنده متصل به روتور، شروع به چرخش میکند. سیال از سمت قسمت مکش وارد پمپ میشود و به سمت داخل حفرههای بین دو چرخدنده حرکت میکند.
در همان حال که چرخدندهها به چرخش ادامه میدهند، توسط یک مهروموم ثابت هلالی از هم جدا میشوند. بین چرخدنده محرک و سطح هلالی داخلی و همچنین بین چرخدنده متحرک و سطح هلالی بیرونی که در آن سیال به دام افتاده است، حفرههایی وجود دارد.
با هر چرخش چرخدندهها، دندانههای دو چرخدنده به هم نزدیک میشوند. هنگامی که چرخدندهها مشبک میشوند، مایع از حفرهها شروع به جریان میکند و از پمپ خارج میشود. سپس کل فرآیند تکرار میشود.
پمپ دنده ای داخلی از نظر طراحی دندهها فقط میتواند به صورت دنده ساده باشد.
جدول زیر مقایسهای کلی بین پمپ دنده ای داخلی و خارجی است:
پمپ دنده ای خارجی | پمپ دنده ای داخلی |
---|---|
دو چرخدنده یکسان کنار هم قرار گرفته و چرخدنده محرک متصل به موتور بوده و چرخدنده دیگر را میچرخاند. | یک چرخدنده دنده خارجی داخل چرخدنده دیگر با دنده داخلی (محرک) قرار گرفته و توسط آن به حرکت درمیآید. |
با فشار بالا کار میکند. | با فشار متوسط کار میکند. |
ساختار جمع و جور و طراحی ارزانتر | ساختار بزرگتر و طراحی گرانتر |
مناسب برای سیالات با دمای متوسط و پایین است. | میتواند برای سیالات با دمای بالا استفاده شود. |
سایزهای خروجی بزرگتر و ظرفیتهای بالاتر | سایزهای خروجی کوچکتر و ظرفیتهای بالاتر |
قابلیت پمپاژ در دو جهت درصورت استفاده از چرخدنده ساده | همیشه میتواند در دو جهت کار کند. |
کارشناسان فروش سام تجهیز برای خرید پمپ دنده ای همراه و مشاور شما هستند.
مشاوره فنی و خرید تلفنی
جهت مشاوره فنی و خرید و استعلام قیمت پمپ دنده ای با کارشناسان سام تجهیز تماس حاصل فرمایید.
اجزای پمپ دنده ای
اجزای پمپ دنده ای از ۷ قسمت اصلی تشکیل میشوند که به شرح زیر هستند:
- منبع تغذیه (Prime Mover)
- دنده محرک (Driver gear)
- دنده متحرک (Driven gear)
- بدنه پمپ (Housing)
- درگاه ورودی یا سمت مکش (Inlet port or suction side)
- درگاه خروجی یا سمت تخلیه (Outlet port or discharge side)
- شیر کاهش فشار یا شیر اطمینان (Pressure relief valve or safety valve). به منظور جلوگیری از آسیبدیدن پمپ، این شیر در قسمت خروجی تعبیه شده است تا در صورت فشار بیش از حد، سیال را آزاد کند.
- آببند (Seal)
کاربرد و مزایای پمپ دنده ای
از انواع پمپ دنده ای برای پمپاژکردن سیالهایی مانند اسیدها، بازها، پلیمرها، سوخت، افزودنیهای شیمیایی و همچنین موادی مانند رنگ، رزین حلالها و الکل، صابون مایع، مواد غذایی مانند کره بادام زمینی و شربت ذرت، انواع روغن خوراکی و روانکارهای صنعتی، سیستم انتقال قدت و سیستمهای هیدرولیک استفاده میکنند. حداکثر فشار کاری برای پمپ دندهای معمولاً ۲۱۰ بار (۲۱۰۰۰ کیلو پاسکال) و حداکثر سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه است.
پمپ های دنده ای تعداد محدودی قطعات متحرک دارند و بسیار جمع و جور و ساده هستند. این پمپها از نظر مقایسهای قادر به پمپاژ سیالات با فشار تولید شده توسط پمپ های رفت و برگشتی یا دبی پمپ های گریز از مرکز نیستند، اما فشار و بازدهی بالاتری نسبت به پمپ های پرهای یا پمپ های گوشواره ای دارند. پمپهای دنده ای به طور ویژه و خاص برای پمپاژ روغن (اویل پمپ دنده ای) و سایر مایعات دارای ویسکوزیته بالا مناسب هستند.
پمپ های دنده خارجی به دلیل پشتیبانی از شفت سفتتر و تحمل بیشتر، قادر به حفظ فشار و دبی بالاتر هستند. پمپ های دندهای داخلی دارای قابلیت مکش بهتری بوده و برای مایعات ویسکوزیته بالا مناسب هستند. هرچند این پمپها دارای دامنه عملیاتی مفید برای ویسکوزیته از 1 تا بیش از 1 میلیون سانتی پواز هستند.
از آنجا که خروجی با سرعت چرخش ارتباط مستقیم دارد، پمپ های دنده ای معمولا برای عملیات مترینگ و مخلوط سازی مورد استفاده قرار میگیرند. پمپ های دنده ای میتوانند برای پمپاژ مایعات تهاجمی طراحی شوند. اگرچه این پمپ ها معمولا از آهن یا استنلس استیل ساخته میشوند، اما آلیاژها و کامپوزیتهای جدیدی نیز وجود دارند که اجازه میدهد تا این پمپ ها مایعات خورنده مثل اسید سولفوریک، هیپوکلرید سدیم، کلرید آهن و هیدروکسید سدیم را نیز پمپاژ کنند.
علاوه بر این، پمپ های دنده ای خارجی میتوانند در کاربردها و مصارف هیدرولیکی، که به طور معمول در وسایل نقلیه، ماشینهای مخصوص بلند کردن اجسام و تجهیزات کارخانه مورد نیاز است، بکار روند.
چرخش معکوس یک پمپ دنده ای با استفاده از روغن پمپاژ شده از بخشهای دیگر در یک سیستم، یک موتور هیدرولیک (پمپ دنده ای هیدرولیک) ایجاد میکند. این قابلیت برای تامین نیرو در مواردی که استفاده از تجهیزات الکتریکی نیازمند فضا، پرهزینه یا غیرممکن است؛ بسیار مفید است. برای مثال، تراکتورها و دستگاههای تراش به پمپ های دنده ای خارجی با موتور محرک مجهز می شوند، تا نیروی مورد نیاز برای سرویسهای خود را تأمین کنند.
در جدول زیر لیست برخی از کاربردهای متداول ایم نوع پمپها ذکر شده است:
نوع پمپ دنده ای | خارجی | داخلی |
---|---|---|
روغنهای سوختی و روانکاری مختلف | ✔ | ✔ |
افزودنیهای شیمیایی و پلیمری | ✔ | |
مخلوط و میکس کردن مواد شیمیایی | ✔ | |
کاربردهای هیدرولیک صنعتی و کشاورزی | ✔ | |
اسیدها و اکسیدها (با جنس بدنه استینلس استیل یا کامپوزیت) | ✔ | |
رزینها و پلیمرها | ✔ | |
الکلها و حلالها | ✔ | ✔ |
آسفالت و قیر | ✔ | |
فوم پلی یورتان (ایزوسیانات و پلیول) | ✔ | |
مواد غذایی: شربت ذرت، کره بادام زمینی، کره کاکائو، شکلات، چربیهای گیاهی، روغنهای گیاهی، خوراک حیوانات | ✔ | |
رنگ، جوهر و رنگدانه | ✔ | |
صابون و سورفکتانتها | ✔ | |
گلیکول | ✔ |
محدودیت ها و معایب
چرخدندهها باید مرتباً روغنکاری شده و نباید برای مدت طولانی خشک بمانند. رابطه تنگاتنگ و نزدیک بین دندهها و محفظهها به این معنی است که این نوع پمپ ها به ویژه هنگام کار با مایعات ساینده یا مایعات حاوی ذرات جامد جذب شده، حساس هستند.
با این حال، برخی از طرحهای پمپ های دنده ای، به ویژه انواع داخلی آن، اجازه مدیریت مواد جامد را هم میدهد. پمپ های دنده ای خارجی دارای 4 بلبرینگ در داخل محفظه پمپ هستند، بنابراین کمتر برای برخورد با مایعات ساینده مناسب است. پمپ های دنده ای داخلی از این لحاظ قویتر هستند چون تنها 1 بلبرینگ (گاهی اوقات 2 بلرینگ) دارند.
خرید پمپ دنده ای
به طور کلی، اگر انتظار میرود که مایع پمپاژ شونده حاوی ذرات جامد و ساینده باشد، بهتر است پمپی را انتخاب کنید و بخرید که دارای ظرفیت بالاتری باشد تا بتوان آن را در سرعتهای پایین تر برای کاهش سایش استفاده کرد. باید در نظر داشت که دبی حجمی یک پمپ دنده ای در سرعتهای پایین کاهش مییابد. یک پمپ دنده ای نباید بیش از حد از سرعت توصیه شده خود استفاده شود.
برای مصارف و کاربردهای دارای درجه حرارت بالا، حصول اطمینان از این که درجه حرارت کار با مشخصات پمپ سازگار باشد؛ اهمیت بسزایی دارد. افزایش حرارت کیسینگ و دنده ها باعث کاهش فاصله در یک پمپ گردیده و همچنین میتواند باعث افزایش سایش و در موارد شدیدتر، حتی نقص پمپ شود.
حتی با وجود رعایت بهترین اقدامات ایمنی و احتیاطی، به طور کلی دنده ها و بلبرینگهای پمپ های دنده ای در زمان چرخش، سایش میکنند. نشت مایع پمپاژ شده از سمت خروجی تخلیه به سمت ورودی مکش. نیز سبب کاهش کارایی پمپ میشود.
پمپ های دنده ای داخلی که در سرعت کم کار میکنند، معمولاً برای مایعات حساس به برش مانند مواد غذایی، رنگ و صابون ارجحیت دارند. در مقابل پمپ های دنده ای خارجی به دلیل سرعتهای بالاتر و تنوع کمتر طراحی برای این کاربردها مناسب نیستند. پمپ های دندهای داخلی همچنین در مواقعی که بهداشت اهمیت دارد اولویت دارند.
برندهای پمپ دنده ای
مشاوره فنی و خرید تلفنی
جهت مشاوره فنی و خرید و استعلام قیمت پمپ دنده ای با کارشناسان سام تجهیز تماس حاصل فرمایید.