مقالات

انواع پمپ های دنده ای

انواع پمپ های دنده ای (چرخ دنده ای)

استفاده از پمپ های چرخ دنده ای به دلیل طراحی ساده، اندازه کوچک و قیمت ارزان در سیستم های هیدرولیک رایج و عمدتا در ماشین ابزار و تجهیزات متحرک می باشد. ولی در مقابل، به دلیل کاهش شدید بازدهی در اثر سائیدگی، هزینه های تعمیر و نگهداری زیادی را به همراه دارند. بازده حجمی این پمپ ها به طور قابل توجهی متاثر از افت نشتی ناشی از سایش در نواحی زیر است:

  • نشتی بین دندانه و پوسته
  • نشتی بین دندانه ها
  • نشتی از طرفین

پمپ های چرخ دنده خارجی

در پمپ های دنده خارجی حرکت یکی از چرخدنده ها به کمک سیستم محرک تامین شده و حرکت چرخدنده دیگر را موجب می شود. روغن در فضای بین دندانه ها، پوسته و صفحات جانبی در جریان است. در جایی که دندانه ها از درگیری خارج شده و حجم فضای خالی (فضای مکش) افزایش می یابد، فشار از فشار اتمسفر کمتر می شود. در نتیجه سیال موجود در مخزن تحت فشار اتمسفر، فضای بین دندانه ها را پر می کند. محل تخلیه جایی است که دندانه ها با یکدیگر درگیر می شوند. نهایتاً به دلیل کاهش حجم بوجود آمده در این بخش و آب بندی داخلی پمپ در مقابل نشتی، روغن به سمت مجرای خروجی رانده می شود.

پمپ دنده خارجی - هیدروال

در این نوع پمپ ها بین سر دندانه ها و پوسته پمپ لقی بسیار کمی (کمتر از ۰/۰۰۱ اینچ) وجود دارد. در نتیجه همیشه مقداری روغن به سمت مجرای ورودی نشت نموده و موجب کاهش جریان می شود. در نتیجه در این پمپ ها هماره مقدار جریان واقعی از میزان جریان تئوری کمتر است.

به این نشتی داخلی، لغزش در پمپ می گویند که عامل تعیین کننده مقدار بازده حجمی پمپ است. این مقدار بازده حجمی در سرعت های کم و دبی های پائین مطلوب نبوده و بنابراین سرعت دوران پمپ های چرخدنده ای باید به حداکثر سرعت دوران پمپ نزدیک گردد.

میزان افت جریان ناشی از وجود لقی های بین اجزاء ثابت و متحرک پمپ، به ازای فشار ثابت در دبی های مختلف یکسان است. همزمان با بالا رفتن فشار،  نشتی داخلی در خروجی افزایش یافته و کاهش بازده حجمی پمپ را موجب می شود. فشار بیش از حد، نه تنها افزایش نشتی را در پی دارد، بلکه آسیب به پوسته و افزایش بار روی یاتاقان ها را نیز موجب می گردد.

به همین دلیل، معمولا پمپ های چرخدنده خارجی در صنعت هیدرولیک برای تامین فشارهای پایین استفاده می شوند. این پمپ ها همچنین عمر مناسب، قیمت ارزان و بازده نسبتا خوبی هستند. پمپ های چرخدنده خارجی صنعتی موجود در بازار در بازه سرعتی ۱۵۰۰ تا rpm 2500، حداکثر فشار آنها psi 4000، و حداکثر توان آنها hp 100 قابل دسترس هستند و محدوده دبی آنها از ۱ تا gpm 100 است.

لازم به ذکر است جهت چرخش محور در پمپ های چرخدنده ای توسط سازنده مشخص می شود. و در صورتی که جهت صحیح رعایت نشود، مجاری ورودی و خروجی عکس شده و این امر خرابی پمپ را در پی خواهد داشت. البته محور بعضی از انواع پمپ های چرخدنده ای از قابلیت چرخش در دو جهت برخوردار هستند.

پمپ های چرخدنده خارجی با چرخدنده های ساده، در سرعت های بالا سر و صدای زیادی ایجاد می کنند. در نتیجه برای کاهش صدا و حرکت نرمتر می توان از چرخدنده های مارپیچ استفاده نمود. از آنجا که به یاتاقان های پمپ های چرخدنده ای مارپیچ نیروی محوری وارد می شود، این نوع از چرخدنده تنها در فشارهای کمتر از psi 200 کاربرد دارد. در فشارهای بالاتر عموماً از چرخدنده های جناغی استفاده می گردد.

پمپ های چرخ دنده داخلی

پمپ های دنده داخلی در فشارهای کمتر از psi 1000 عمدتاً به منظور روغنکاری و تغذیه استفاده می شوند ولی انواع چند مرحله ای آنها، دسترسی به محدوده های فشاری تا psi 4000 را نیز امکان پذیر می سازند. کاهش بازدهی حجمی در اثر سایش، در پمپ های چرخدنده داخلی (نسبت به پمپ های چرخدنده خارجی) بیشتر است.

دوران چرخدنده ها توسط انتقال قدرت به یکی از آنها موجب مکش سیال از مخزن و هدایت آن در امتداد دو طرف آب بند هلالی شکل می گردد. آب بند مذکور به عنوان جداکننده مجاری مکش و تخلیه عمل نموده و هنگامی که دندانه ها در طرف دیگر آببند با یکدیگر درگیر می شوند، سیال به طرف مجرای خروجی پمپ هدایت می شود.

پمپ دنده داخلی- هیدروال

پمپ های گوشواره ای

پمپ گوشواره ای از خانواده پمپ های چرخدنده ای است که آرامتر و بی صداتر از دیگر اعضای این خانواده عمل می نماید. زیرا هر دو گوشواره دارای محرک خارجی بوده و چرخ دنده ها با یکدیگر درگیر نمی شوند. از آنجا که تعداد اجزاء درگیر کم است، جریان خروجی ضربان بیشتری دارد. با این حال جابجایی حجمی این پمپ ها نسبت به دیگر انواع پمپ های چرخ دنده ای بیشتر است.

پمپ دنده ای گوشواره ای - هیدروال

پمپ های ژیروتوری

این پمپ شباهت زیادی به پمپ های چرخدنده داخلی دارد. در این نوع پمپ، عضو ژیروتور که به وسیله محرک خارجی به گردش درآمده است، چرخش روتور چرخدنده ای درگیر با خود را موجب می شود. در نتیجه عملکرد این مکانیزم، آب بندی مورد نیاز بین نواحی پمپاژ تامین می شود. عضو ژیروتور دارای یک دندانه کمتر از روتور چرخ دنده ای درگیر با خود می باشد. بدین ترتیب، حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد دندانه چرخدنده محرک، حجم سیال پمپ شده به ازاء هر دور چرخش محور را مشخص می نماید. لازم به ذکر است پمپ های ژیروتوری به صورت واحدهای تکی یا دوبل در دسترس هستند.

پمپ دنده ای ژیروتوری - هیدروال

پمپ های پیچی

پمپ های پیچی یا اسکرو دارای انواع یک پیچ، دو پیچ و سه پیچ هستند. در پمپ تک پیچ، یک محور حلزونی در داخل محفظه دوران می کند. در حالی که نوع دو پیچ از دو محور حلزونی موازی تشکیل شده که با یکدیگر تماس داشته و با درصد خطای ناچیزی درون محفظه دوران می کنند (تصویر روبرو). اما در نوع سه پیچ، یک محور حلزونی در مرکز و دو محور حلزونی هرزگرد در دو طرف محور مرکزی قرار دارند. بین محورهای دوار و پوسته انحرافی جزئی وجود دارد. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و سیال را در جهت مناسب هدایت می نمایند. به دلیل وجود فیلم روغن هیدرودینامیکی، روتورهای هرزگرد ضمن تماس با محور محرک مرکزی، در سوراخ های محفظه مربوط به خود به آزادی می چرخند. در این وضعیت، از آنجا که نیروهای هیدرولیکی محوری روی مجموعه روتورها متعادل شده اند، نیازی به یاتاقان های کف گرد نیست. باید توجه داشت که جریان روغن خروجی از پمپ های پیچی حالت چرخشی نداشته و با سرعت یکنواخت در طول محور به طرف خروجی حرکت نماید. ضربانی نبودن خروجی و عدم درگیری فلز با فلز بین پیچ ها، عملکرد بسیار آرام این نوع پمپ را موجب می شود.

پمپ دنده ای پیچی - هیدروال

حرکت آرام، عملکرد بدون صدا و ارتعاش، قابلیت کار با انواع سیالات به جهت نیاز به حداقل خواص روغن کاری، قابلیت پمپ نمودن محلول شیری آب در روغن، قابلیت کار در سرعت های بالا و عدم ایجاد اغتشاش در خروجی از مزایای پمپ های پیچی هستند.

به دلیل همین ویژگی هاست که در پرس های بزرگ از پمپ های پیچی بزرگ به عنوان پمپ های پرکن (با دبی زیاد و فشار کم) استفاده می شود. از دیگر کاربردهای این پمپ ها، می توان به استفاده از آنها در سیستم های هیدرولیک زیر دریائی ها و کلا مواردی که لازم است سطح سر و صدا کنترل گردد اشاره نمود.

نوشته های مرتبط