پمپ دنده خارجی دو چرخ دنده ی درگیر دارند که ممکن است از نوع ساده مارپیچی یا جناغی باشند. این سه نوع چرخ دنده در تصاویر نشان داده شده است. مایع بین دندانه ی چرخ دنده حرکت نموده و با گیر کردن دندانه ها جابه جا می شود. وجود لقی های کم بین دندانه های چرخ دنده و همچنین، بین دندانه ها و دیوار های محفظه باعث به حداقل رسیدن برگشت مایع از سمت فشار بالا به سمت راست فشار پایین می شود.
پمپ دنده خارجی
پمپ دنده خارجی دارای دو مدل مشابه چرخ دنده های درگیر هستند که دارای دو شفت مجزا می باشند. غالبا یکی از چرخ دنده های به موتورالکتریکی متصل است و چرخش آن موجب چرخش چرخ دنده دیگر می شود. در برخی از پمپ ها ممکن است هر دو شفت توسط موتور های الکتریکی چرخانده شوند. شفت ها توسط بلبرینگ های مناسب در هر دو طرف پوشش پشتیبانی می شوند. پمپ دنده خارجی از دو چرخ دنده که بر روی دو شفت مجزا وصل شده است تشکیل شده است. این دو چرخ دنده دارای دندانه های درگیر هستند و در یک راستا قرار دارند. با توجه به اینکه یکی از این دو چرخ دنده به موتور الکتریکی متصل است، با چرخش یکی از چرخ دنده ها، چرخ دنده دیگر نیز شروع به چرخش می کند. بلبرینگ هایی متناسب با نیروی ورودی و خروجی در دو سمت پوشش پمپ قرار می گیرد.
چرخ دنده پمپ های دنده ای از سمت شبکه ورودی تا سمت پوشش بیرونی کشیده شده اند و مقدار خروج سیال را افزایش می دهند. انتقال سیال از روی دنده ها و همچنین گودال های موجود در بین دندانه ها اتفاق می افتد. چرخش مداوم چرخ دنده موجب انتقال هر چه بهتر و بیشتر سیال می شود. سیال های موجود در اطراف چرخ دنده نیز به واسطه این اختلاف فشار به وجود آمده در سمت ورودی و خروجی پمپ به سمت خروجی هدایت می شود.
مشخصات پمپ دنده خارجی
- پمپ دنده ای داخلی دارای سایز ثابت می باشند و طراحی ساده ای دارند.
- پمپ دنده داخلی برای انتقال سیال با دبی بالا مناسب است زیرا دارای خروجی بزرگی می باشند.
- این مدل از پمپ ها می تواند فشار های کم، متوسط یا پایین را مدیریت کند.
- شفت و چرخ دنده ها دارای تلورانس های بسیار پایینی می باشد.
اجزای پمپ دنده ای خارجی
External gear pump از ﻳک ﭘﻮﺳﺘﻪ ﺛﺎﺑﺖ و ﻳک ﻗﺴﻤﺖ دوار تشکیل شده اﺳﺖ. در اﻳﻦ ﻧﻮع پمپ ها اﻓﺰاﻳﺶ ﻓﺸﺎر به وسیله ﻗﺴﻤﺖ دوار ﺻﻮرت می‌گیرد. ﻗﺴﻤﺖ دوار دو چرخ دنده اﺳﺖ ﻛﻪ ﻳکی از چرخ دنده ها به وسیله ﻳﻚ ﻣﺤﻮر ﺑﻪ ﻣﺤﺮک ﺧﺎرجی ﻣﺘﺼﻞ اﺳﺖ و ﺑﻪ آن Drive gear ﮔﻔﺘﻪ میشود. چرخ دنده دوم در اﺛﺮ درﮔﻴﺮی ﺑﺎ چرخدنده اول ﺑﻪ ﮔﺮدش درمی آید.
و ﺑﻪ آن idler gear ﻳﺎ چرخدنده هرز گرد می‌گویند. دو چرخدنده در ﺧﻼف ﺟﻬﺖ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ ﮔﺮدش می‌کنند. اﻛﺜﺮا پمپ دنده‌ای راست گرد ﻫﺴﺘﻨﺪ. اﮔﺮ از ﺳﻤﺖ ﻣﻮﺗﻮر ﺑﻪ ﭘﻤﭗ ﻧﮕﺎه ﺷﻮد، ﻣﺤﻮر در ﺟﻬﺖ عقربه های ﺳﺎﻋﺖ در ﺣﺎل ﭼﺮﺧﺶ اﺳﺖ. در ﺗﺠﻬﻴﺰات ﺧﺎص ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ از پمپ‌های دنده ای چپ گرد ﻧﻴﺰ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد. از ﺑﻴﺸﺘﺮ پمپ های دنده‌ای در دو ﺟﻬﺖ می‌توان اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد ﻛﻪ اﻳﻦ ﻋﻤﻞ ﺑﺎ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺟﻬﺖ دوران ﻣﻮﺗﻮر اﻧﺠﺎم میشود.
نحوه کار پمپ دنده خارجی
اﺻﻮل ﻛﺎری کلی پمپ های external gear ﺑﻪ اﻳﻦ ﺷﻜﻞ اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻘﺪاری از ﻣﺎﻳﻊ ﺑﻴﻦ قسمت های دوار ﺑﻪ ﺗﻠﻪ اﻓﺘﺎده و ﺑﺎ ﺣﺮﻛﺖ دورانی اﻳﻦ قسمت ها ﺑﻪ ﺳﻤﺖ خروجی ﻓﺮﺳﺘﺎده میشود. در اﻳﻦ پمپ ها اﻣﻜﺎن ﺑﺮﮔﺸﺖ ﺳﻴﺎل ﺑﻪ دﻫﺎﻧﻪ suction ﺑﺴﻴﺎر زﻳﺎد اﺳﺖ. ﺑﺮای ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از ﭘﺪﻳﺪه slippage ﻳﺎ برگشت ﺳﻴﺎل ﺑﻪ suction ﻻزم اﺳﺖ ﻛﻪ لقی ﺑﻴﻦ قسمت‌های دورانی و ﺛﺎﺑﺖ در یک ﺣﺎﻟﺖ مینیمم نگه داشته ﺷﻮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ لقی ﻛﻢ از اﻳﻦ پمپ ها در ﺳﺮﻋﺖ دورانی ﭘﺎﻳﻴﻦ اﺳﺘﻔﺎده میشود.
مزایای پمپ دنده خارجی
اﺳﺘﻔﺎده از پمپ دنده ای خارجی external gear در ﺳﺮﻋﺖ دورانی ﭘﺎﻳﻴﻦ دو ﻓﺎﻳﺪه دارد:
اول این که از ﺗﻤﺎس قسمت های ﺛﺎﺑﺖ و دوار ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﻓﺮﺳﺎﻳﺶ در آن‌ها و اﻓﺰاﻳﺶ ﻟﻘﻲ میشود جلوگیری می‌کنند دﻟﻴﻞ دوم اﻳﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺎ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از افزایش ﺳﺮﻋﺖ ﺳﻴﺎل در نوک دنده ها، از ﻓﺮﺳﺎﻳﺶ دنده ها ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺳﺮﻋﺖ زﻳﺎد ﺳﻴﺎل ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی میشود. اﻳﻦ ﻧﻮع پمپ ها ﺑﺮای ﺳﻴﺎﻻت ﺑﺴﻴﺎر ﻟﺰج ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻫﺴﺘﻨﺪ زﻳﺮا ﺳﻴﺎﻻت ﻟﺰج ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻟﺰﺟﺘﺸﺎن ﻓﻀﺎی لقی را ﭘﺮ می کنند و لقی ﻛﻤﺘﺮ ﺑﺎﻋﺚ می شود ﻛﻪ ﭘﻤﭗ ﺑﻬﺘﺮ ﻛﺎر ﻛﻨﺪ. در ﻳﻚ ﻗﺎﻋﺪه کلی می‌توان ﮔﻔﺖ ﻛﻪ ﺑﺎزده پمپ های external gear ﺑﺮای ﺳﻴﺎﻻت ﻟﺰج از ﺳﻴﺎﻻت ﻏﻴﺮ ﻟﺰج ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از ﭘﺪﻳﺪه slippage ﺑﻴﺸﺘﺮ اﺳﺖ.
مزایا و معایب چرخدنده ساده
در نوع ابتدایی این پمپ، چرخ دنده های آن ساده بوده و به طور کلی ، هزینه ی تولید آن ها در مقایسه با نوع مارپیچی و جناغی کمتر می باشد. اگرچه این نوع چرخ دنده ها ویژگی های خوبی دارند، ولی میتوانند پر سرو صدا و ناکار آمد باشند. مایع گیر افتاده بین دندانه های درگیر، هیچ فضایی برای خروج ندارد. همچنان که این مایع به واسطه لقی های کم تحت فشار است، می تواند صدای بسیار بلندی تولید کند. برخی سازندگان با تعبیه ی یک شکاف تخلیه (اطمینان) در این محدوده از آن برای دادن فضایی برای گریز سیال استفاده می کنند. این کار باعث کاهش سروصدا شده وبهره وری را بالا می برد، به ویژه در مورد مایعات لزج، مزیت دیگر چرخ دنده های ساده، دارا بودن حداقل نیروی محوری می باشد.
پمپ با چرخ دنده مارپیچی
روش دیگر فراهم سازی مسیر گریز برای مایع محبوس، استفاده از چرخ دنده های مارپیچی است. این شکل مارپبچی ، فضایی برای خروج مایع در اختیار آن قرار می دهد. پمپ دنده ای مارپیچی فضایی برای خروج مایع در اختیار آن قرار می دهد. پمپ دنده ای مارپیچی معمولا کارآمد و بی صدا بوده و تنها دارای یک عیب هستند؛ این چرخ دنده ها تحت اثر نیروی محوری به سمت تراست بوشینگ پمپ قرار می گیرند.
ساییدگی
ساییدگی محوری در پمپ دنده ای بسیار سریع تر از سایش شعاعی، باعث کاهش عملکرد آن میشود، بنابراین حفظ این کلرنس ها (لقی) در جهت محوری بسیار مهم است. با وجود هزینه ی زیاد ساخت چرخ دنده های جناغی ، این نوع چرخ دنده ها بسیار بی صدا و کارآمد بوده و نیروی مخوری زیادی را از خود نشان نمی دهند. انجام فرآیند ماشین کاری بر روی این نوع چرخ دنده ها بسیار دشوار می باشد، از این رو ، برخی اوقات در ساخت آن ها از دور چرخ دنده ی مارپیچ متصل به هم (که جهت مارپیچ آن ها در جهت مخالف یکدیگر قرار دارد) استفاده می شود.
چرخدنده و پینیون
در اغلب پمپ دنده ای، اولین چرخ دنده (که به محرک کوپل شده است)، چرخ دنده دیگر را حرکت می دهد. در یک نوع طراحی دیگر از چرخ دنده های تایمینگ استفاده می شود. مجموعه ی جداگانه ای از چرخ دنده ها هستند که به طور معمول به شکل مجزا از مایع پمپ شونده قرار داشته، و موجب می شوند دو چرخ دنده اصلی بدون نیاز به تماس مستقیم، درگیر باقی بمانند. استفاده از چرخ دنده های تایمینگ که در بسیاری از انواع پمپ ها روتاری دو روتوره رایج می باشد، باعث به وجود آمدن کلرنس های بزرگتری بین چرخ دنده های پمپ می شود و در نتیجه ، پمپ به راحتی می تواند بدون آسیب زدن به چرخ دنده ها خود را با مقداری مواد ساینده وفق دهد.از مزایای پمپ های دنده خارجی می توان به عملکرد در سرعت های نسبتا بالا و تولید فشار های نسبتا بالا اشاره نمود. این چرخ دنده ها معمولا توسط یاتاقان ها در هر دو طرف پشتیبانی می شوند، از این رو هیچ بار معلقی وجود ندارد. این پمپ ها صدای نسبتا کمی داشته (به ویژه اگر چرخ دنده های حلزونی یا جناغی استفاده شوند)، تا حد زیادی بدون نوسان بوده و در ضمن، مقرون به صرفه هستند. از معایب آن نیز می توان به وجود معمولا چهار بوشینگ در محدوده ی مایع اشاره نمود و این که جز در مواردی که از چرخ دنده های تایمینگ استفاده شود، این پمپ ها ذرات جامد و ساینده را تاب نمی آورند.
نکته : ضعیف ترین عنصر در اغلب پمپ ها (نوع دنده خارجی یا داخلی)، یاتاقان چرخ دنده ی متحرک است.
بازده
ممکن است این باور وجود داشته باشد که چون چرخ دنده محرک 100% بار را حمل می کند، یاتاقان های آن نیز باید بیشترین فرسایش را داشته باشند، اما این باوری کاملا نادرست است. بار های وارده به یاتاقان شعاعی نتیجه ی تغییرات فشار ناشی از پمپ و نیرو های اعمالی از طرف چرخ دنده ی محرک به چرخ دنده ی متحرک می باشند. این کار، باعث اعمال بارگذاری بیشتری بر روی یاتاقان چرخ دنده ی متحرک نسبت به یاتاق چرخ دنده محرک می شود. این مشکل معمولا با مرطوب شدن یاتاقان چرخ دنده ی متحرک توسط سیال پمپاژ شونده تشدید می گردد. بنابراین هنگام بررسی سایش در یک پمپ دنده ای ، ابتدا باید یاتاقان های چرخ دنده ی متحرک آن به دقت مورد توجه قرار گیرند. با فرسایش یاتاقان ها، چرخ دنه مورد پشتیبانی قرار نگرفته و دندانه شروع به سایش به بدنه ی پمپ یا صفحه ی سایش خواهد نمود.
این امر باعث افزایش درگیری بین چرخ دنده ها شده و لغزش و کاهش عملکرد پمپ را به ویژه در فشار های بالا به دنبال خواهد داشت. با توجه به مواد سازنده چرخ دنده ها، این موضوع باید در نظر گرفته شود که اکثر پمپ دنده ای، سیالات روان کار پمپاژ می کنند. در این نوع پمپ ها، چرخ دنده ها از انواع مختلفی از فلزات به ویژه فولاد ساخته می شوند. برای تولید فشار های بالا، سختی از فولاد نرم به فولاد سخت تغییر می کند.
مواد
برای پمپاژ سیالات غیر روان کار نیز از برنز و انواع مواد غیر فلزی مانند کامپوزیت های پلاستیکی، کربن، تفلون و سرامیک استفاده می گردد. انتخاب ماده مناسب معمولا با توجه به پارامترهایی مانند مقاومت شیمیایی، خواص میکانیکی و هزینه انجام می شود. برای مثال، اگرچه تفلون مقاومت شیمیایی بسیار خوبی دارد ولی به دلیل ویژگی های فیزیکیف مشکلاتی مانند سایش بیش از حد، قابلیت عملکرد در فشار پایین و محدودیت دمای سیال (به علت انبساط حرارتی بالا) وجود خواهد داشت. به علت نیاز به وجود کلرنس های کم در پمپ های دنده ای ، هیچ حد و مجازی برای سایش وجود ندارد. در اغلب پمپ های دنده ای در اثر وجود ساییدگی، خرابی زود هنگام اتفاق می افتد. با این حال، بعضی از آن هانیز از مواد مقاوم در برابر سایش ساخته شده و می توانند در برخی کاربردها عملکرد خوبی ارائه کنند. در پمپ دنده ای از شفت های سخت کاری شده، چرخ دنده ها و یا بوش های سرامیکی یا کامپوزیت های پلاستیکی بسیار مقاوم در برابر سایش استفاده می شود. راه اندازی بسیار آرام پمپ، راه دیگری برای افزایش عمر پمپ تحت تمام شرایط عملکردی است که به صورت هدفمند برای کاربردهای سایشی استفاده می شود. سایت کالا صنعتی ارائه دهنده مشاوره برای خرید اینترنتی و قیمت پمپ توسط کارشناسان فروش می باشد.