پمپ‌های دنده‌ای انواع مختلفی دارند که در بازار با نام‌های پمپ غلیظ کش و پمپ هیدرولیک شناخته می‌شوند و برای انتقال سیالات با ویسکوزیته متوسط تا بالا طراحی شده و در دو نوع دنده داخلی و دنده خارجی وجود دارند. در ادامه به معرفی کامل پمپ‌های دنده‌ای از منظر انواع، اجزا، نحوه عملکرد، کاربردها و پارامترهای انتخاب پرداخته خواهد شد تا در صورتی که مشتریان قصد خرید پمپ دنده ای دارند با ساختار آنها آشنایی اولیه داشته باشند.
پمپ دنده‌ای چیست؟
پمپ دنده‌ای یا پمپ غلیظ کش از جمله پمپ‌های کاربردی در صنایع مختلف است و در دسته پمپ‌های جابجایی مثبت قرار می‌گیرد و همانطور که از نامش پیداست به منظور انتقال و جابجایی سیالات غلیظ و با ویسکوزیته بالا مناسب می‌باشد. در پمپ دنده‌ای با محصور کردن حجم ثابتی از سیال و با چرخش چرخدنده ها عمل انتقال سیال اتفاق می‌افتد. این پمپ‌ها از قدرت مکش بالایی برخوردار هستند و جز پمپ‌های خودمکش محسوب می‌شوند. پمپ دنده‌ای دارای دو نوع دنده داخلی و دنده خارجی است که در بخش بعدی به آنها پرداخته خواهد شد.
دسته بندی پمپ دنده‌ای
- پمپ دنده خارجی
- پمپ دنده داخلی
پمپ دنده‌ای شامل دو نوع کلی پمپ دنده خارجی و پمپ دنده داخلی است که هر دو آنها از دو چرخدنده برای انتقال سیال بهره می برند اما با این حال تفاوت پمپ دنده داخلی و دنده خارجی در چند بخش وجود دارد. تفاوت اصلی آنها در ساختار چرخدنده ها و نحوه درگیری دو چرخدنده با یکدیگر است.
پمپ دنده خارجی
پمپ دنده خارجی یکی از انواع پمپ دنده ای است که در آن از دو چرخدنده یکسان برای انتقال سیال استفاده شده است. در پمپ دنده خارجی دو چرخدنده دارای شفت های مجزا بوده و از قسمت بیرونی با یکدیگر درگیر می شوند و معمولا یکی از چرخدنده ها به عنوان محرک توسط نیروی موتور، چرخدنده دیگر به عنوان متحرک را به چرخش در می آورد.
نحوه عملکرد پمپ دنده خارجی
در پمپ دنده خارجی، زمانی که چرخدنده محرک با نیروی خارجی موتور شروع به چرخش می کند، چرخدنده متحرک را نیز به گردش در می آورد. دو چرخدنده یکسان بوده و به یک اندازه می باشند و جهت چرخش آنها برخلاف یکدیگر است. با چرخش همزمان دو چرخدنده مکش سیال از قسمت ورودی پمپ دنده ای اتفاق می افتد. با چرخش چرخدنده ها سیال وارد حفره های موجود در بین دندانه ها و قسمت داخلی بدنه پمپ شده و با چرخش مداوم و حرکت سیال به سمت تخلیه پمپ، حجم سیال کاهش و در نتیجه فشار آن افزایش می یابد و به این طریق سیال تحت فشار از پمپ دنده خارجی به بیرون منتقل می شود.
ویژگی‌های پمپ دنده خارجی
- مناسب برای پمپاژ سیالات با دماهای کم تا متوسط
- مناسب برای فشار زیاد
- از لحاظ سایز خروجی، بزرگتر از دنده داخلی
انواع چرخدنده پمپ دنده خارجی
متناسب با کاربرد پمپ دنده ای خارجی یکی از سه مدل چرخدنده زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
- چرخدنده های سوزنی (Spur): چرخدنده های سوزنی ساده ترین طراحی را دارند. به دلیل اینکه تمام طول دنده به صورت همزمان با هم درگیر می شود که این موضوع باعث ایجاد سر و صدا بیشتر، حساسیت بالاتر و کاهش طول عمر دنده ها می شود.
- چرخدنده های مارپیچ (Helical): چرخدنده های مارپیچ همانند چرخدنده های سوزنی است با این تفاوت که دندانه های آن دارای زاویه است. این موضوع موجب کاهش نویز و ارتعاشات بر روی دندانه ها می شود. مارپیچی دندانه ها موجب افزایش طول عمر پمپ دنده ای نیز می شود. اگر چه شکل مارپیچی دندانه ها موجب افزایش نیروی محوری شده و افزایش استهلاک بین چرخدنده و قسمت داخلی بدنه پمپ را سبب می شود.
- چرخدنده هرینگبون (Herringbone): چرخدنده های هرینگبون دارای مزایای چرخدنده های مارپیچ هستند، بدون اینکه نیروی محوری تولید کنند. مارپیچ این مدل از چرخدنده ها به صورت متناظر از قسمت مرکزی است و حالت V شکلی ایجاد می کند. این مدل چرخدنده دارای راندمان بیشتری نسبت به دو مدل قبلی است اما هزینه طراحی بیشتری دارد.
پمپ دنده داخلی
پمپ دنده داخلی دیگر نوع از پمپ های دنده ای است که با نام پمپ ماه و ستاره نیز شناخته می شود. در پمپ دنده داخلی دو چرخدنده با اندازه های متفاوت هستند و یکی از چرخدنده ها (کوچکتر) داخل چرخدنده دیگر (بزرگتر) قرار می گیرد. چرخدنده بزرگتر از نوع داخلی بوده به این معنی که دندانه های آن در درون قرار دارد و در داخل آن چرخدنده کوچکتر درگیر می شود که از نوع خارجی بوده و دندانه های آن در قسمت بیرونی آن قرار دارد.
نحوه عملکرد پمپ دنده داخلی
در پمپ دنده داخلی، نحوه درگیر شدن چرخدنده ها متفاوت است. در این نوع پمپ دنده ای، چرخ دنده محرک هم می تواند چرخ دنده بیرونی و هم داخلی باشد. چرخدنده محرک توسط نیروی موتور چرخدنده متحرک یا هرزگرد را به چرخش در می آورد. در پمپ دنده داخلی، دو چرخدنده نسبت به یکدیگر نامتقارن هستند و بنابراین در یک سمت فضای خالی بیشتری بین دو چرخدنده وجود دارد. برای پرکردن این فضا و آب بندی بین ورودی و خروجی پمپ از یک قطعه هلالی شکل استفاده شده است. با چرخش چرخدنده محرک و در ادامه آن متحرک سیال از قسمت ورودی مکیده شده و وارد فضای بین دو چرخدنده می شود و در ادامه با عبور از اطراف آب بند هلالی، دندانه های دو چرخدنده به یکدیگر نزدیک شده و فضا و حجم کوچکتر می شود و درنتیجه سیال با فشار زیاد از قسمت خروجی به بیرون هدایت می شود.
ویژگی‌های پمپ دنده داخلی
- مناسب برای پمپاژ سیالات با دماهای بالا
- مناسب برای فشار متوسط
- ظرفیت پمپاژ کم
- از لحاظ سایز خروجی، کوچکتر از دنده خارجی
- مناسب‌تر برای سیالات با ویسکوزیته بالاتر
اجزا پمپ دنده ای
هر دو نوع پمپ دنده ای از دو چرخدنده به عنوان اجزا اصلی بهره می برند. اما سایر اجزای پمپ های دنده ای در شکل زیر نشان داده شده است:
- چرخ دنده محرک
- چرخ دنده متحرک
- قسمت مکش
- قسمت تخلیه
- پوسته
- آب بند (اورینگ)
- سیل مکانیکی
- چرخ دنده خارجی
- چرخ دنده داخلی
- قسمت مکش (ورودی)
- قسمت تخلیه (خروجی)
- پوسته
- آب بند هلالی
کاربرد پمپ های دنده‌ای
پمپ های دنده ای برای انتقال سیالات و مواد با غلظت بالا کاربرد دارند. سیالات غلیظی که در صنایع مختلف غذایی، شیمیایی، سوخت، دارویی و پزشکی و ... مورد استفاده قرار می گیرند. پمپ دنده ای هیدرولیک نیز یکی از مدل های پمپ دنده ای در سیستم های هیدرولیک بکار گرفته می شوند. از جمله کاربردها و سیالات قابل انتقال توسط پمپ دنده ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنایع غذایی: انواع روغن خوراکی، کره های گیاهی، شکلات، عسل، لبنیات
- صنایع شیمیایی: صابون، رزین، مواد پلیمری، الکل ها و حلال ها، فوم پلی اورتان
- سوخت: بنزین، گازوئیل، مازوت، روغن های روان کننده
- سیستم های هیدرولیک: انتقال روغن هیدرولیک در ماشین آلات راه سازی و دستگاه های انتقال قدرت
در جدول زیر از مرجع سایت مایکل اسمیت اینجینیرز لینک شده، کاربردهای پمپ دنده خارجی و داخلی بصورت لیست آورده شده است. مقدار ویسکوزیته سیال در انتخاب پمپ دنده ای از لحاظ نوع آن اهمیت دارد.
| نوع سیال |
دنده خارجی |
دنده داخلی |
| انواع روغن و روان کننده ها |
* |
* |
| افزودنی های شیمیایی و پلیمری |
* |
|
| ترکیبات شیمیایی |
* |
|
| صنعت، کشاورزی و تجهیزات هیدرولیکی محرک |
* |
|
| اسیدها و بازها (فولاد ضد زنگ) |
* |
* |
| رزین ها و پلیمرها |
|
* |
| الکل ها و حلال ها |
* |
* |
| آسفالت و قیر |
|
* |
| فوم پلی اورتان |
|
* |
| محصولات غذایی (شربت، روغن گیاهی، شکلات، کره بادام زمینی و ....) |
|
* |
| رنگ ها، جوهرها |
|
* |
| صابون ها و سوفاکتانت ها |
|
* |
| گلیکول |
|
* |
انتخاب پمپ دنده‌ای
- انتخاب نوع پمپ دنده ای
- میزان لقی
- فشار و دبی
- ویسکوزیته سیال
- دمای سیال
در انتخاب پمپ دنده ای چندین پارامتر باید بررسی شود که مهم ترین آنها خواص سیالات مثل ویسکوزیته، دما و فشار می باشد. همچنین یکی دیگر از پارامترهای انتخاب پمپ دنده ای میزان دبی خروجی آن است که بایستی با توجه به میزان حجم مورد نیاز سیال در واحد زمان، نوع و مدل پمپ دنده ای انتخاب شود. در زیر پارامترهایی که برای انتخاب پمپ های دنده ای بایستی بررسی شود، آورده شده است:
انتخاب نوع پمپ دنده ای
همانطور که قبلا گفته شد، پمپ دنده داخلی و دنده خارجی وجود دارند. با اینکه نحوه عملکرد این دو پمپ تقریبا مشابه یکدیگر هستند و به منظور انتقال سیالات ویسکوز استفاده می شوند اما با این حال مشتری باید اینکه چه نوع پمپ دنده ای برای کاربرد خود لازم دارد، انتخاب کند. معمولا خریداران پمپ دنده ای قبلا در مرکز صنعتی خود از پمپ دنده ای خاصی استفاده می کرده اند و به علت اتمام عمر پمپ، نیاز به تعویض پمپ دنده ای جدید هستند و بنابراین از نوع پمپ دنده ای اطلاع دارند.
بطور کلی می توان گفت به علت اینکه پمپ دنده داخلی قابلیت مکش بیشتری نسبت به دنده خارجی دارد، برای سیالات با ویسکوزیته بالاتر مناسب است.
میزان لقی و فاصله چرخدنده با بدنه
در علم سیالات قضیه ای داریم به اسم لغزش سیال. لغزش سیال در تماس سیال با جامد معنا پیدا می کند. با توجه به میزان لقی و فواصل بین چرخدنده ها و چرخدنده با دیواره داخلی محفظه پمپ دنده ای و همچنین خواص سیال فرآیند، امکان دارد برگشت سیال به سمت ورودی اتفاق بیوفتد که این اتفاق، پدیده ای مخرب برای پمپ دنده ای محسوب می شود. سایز پمپ دنده ای، کیفیت ساخت چرخدنده ها و انتخاب درست پمپ دنده ای تاثیر زیادی در جلوگیری از بروز این اتفاق دارد.
فشار و دبی جریان
در پمپ ها بطور کلی دو پارامتر هد و دبی از اصلی ترین پارامترهای انتخاب پمپ می باشد. هد به معنی میزان ارتفاع و پرتاب سیال است که البته در پمپ های جابجایی مثبت بیشتر با عنوان فشار شناخته می شود. دبی جریان نیز میزان حجم سیال قابل پمپاژ در واحد زمان است. دو فاکتور فشار و دبی در انتخاب پمپ دنده ای جز اصلی ترین هاست که بعد انتخاب نوع پمپ دنده ای و جنس اجزا ساخته شده، با داشتن این دو پارامتر می توان پمپ دنده ای مناسب را انتخاب کرد.
ویسکوزیته سیال
پمپ های دنده ای برای انتقال سیالات ویسکوزیته بالا مناسب اند اما در انتقال سیالات با ویسکوزیته های مختلف دور موتور و توان پمپ دنده ای مهم است و باید قبل از خرید و انتخاب پمپ دنده ای از ویسکوزیته سیالی که قرار است پمپاژ شود، اطلاع داشت. سازنده پمپ دنده ای معمولا دور موتور و سرعت بکارگیری از پمپ را برای ویسکوزیته های مختلف پیشنهاد می کند. همچنین با توجه به ویسکوزیته سیال، مقدار توان لازم برای انتقال سیال و غلبه بر تلفات اصطکاک را ارائه می کند.
دمای سیال
دمای سیال از آن جهت در انتخاب پمپ دنده ای اهمیت دارد که بطور مستقیم تغییر دمای سیال بر ویسکوزیته سیال نیز تاثیرگذار است. هر چقدر دمای سیال افزایش پیدا کند، چگالی سیال کاهش می یابد. کاهش ویسکوزیته سیال در توان مصرفی پمپاژ نیز موثر است. همچنین بالابودن دمای سیال فرآیند در خرابی واشر و سیستم آب بندی پمپ نیز تاثیر دارد و بنابراین قبل از استفاده از پمپ دنده ای بایستی به حداکثر دمای سیال قابل پمپاژ که توسط شرکت سازنده پیشنهاد شده توجه کرد.
جمع بندی
پمپ دنده ای از پرکاربردترین انواع پمپ است. این نوع پمپ در دسته پمپ های جابجایی مثبت قرار می گیرد به این معنی که با محبوس کردن حجم ثابتی سیال و با حرکت چرخشی چرخدنده ها عمل انتقال سیال اتفاق می افتد. اصلی ترین تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت در توانایی پمپاژ سیالات با غلظت متفاوت است، پمپ دنده ای که جز پمپ های جابجایی مثبت است قابلیت انتقال سیالات با ویسکوزیته متوسط تا بالا را دارد اما پمپ های سانتریفیوژ برای سیالات با ویسکوزیته پایین طراحی شده اند. پمپ های دنده ای کاربرد زیادی در صنعت دارند از جمله در صنایع شیمیایی برای پمپاژ رنگ، چسب، رزین و مواد پلیمری، در صنایع غذایی برای انتقال روغن، کره، عسل و جهت انتقال سوخت و البته در سیستم های هیدرولیک فقط بخشی از موارد استفاده از پمپ دنده ای است که در این مقاله کالاصنعتی به طور کامل به آنها پرداخته شد. در صورتی قصد خرید پمپ و مشاوره جهت انتخاب نوع و مدل پمپ دنده ای دارید می توانید با کارشناسان ما تماس حاصل فرمائید.