پمپ دنده ای  Gear Pump  چیست؟

پمپ دنده‌ ای نوعی پمپ جابجایی مثبت است که با چرخ دنده‌هایی که در هم قفل شده‌اند حجم ثابتی از سیالات را با عمل پمپاژ دَورانی و به صورت مکانیکی جابجا می‌کند. پمپ دنده ای جریانی از سیالات را با کمترین تکانه و لرزش نسبت به سرعت چرخ دنده‌های در حال چرخش پمپ به حرکت در می آورد.این پمپ ها دارای قدرت مکش بسیار بالایی می باشند و همزمان امکان پمپاژ سیالات با ویسکوزیته کم، متوسط و زیاد را دارا می باشند. پمپ های دنده ای جزء پمپ های خودمکش یا Self Prime می باشند.

نحوه کار پمپ دنده ای

عامل چرخش سیال در محفظه پمپ میباشد و مکشی را در دهانه پمپ ایجاد میکند سیال با کشیده شدن در پمپ، درون حفره محل قرارگیری چرخ‌دنده‌ها محصور شده و به سمت خروجی هدایت می‌شود.

انواع پمپ دنده ای

پمپ دنده ای معمولا در دو نوع اصلی عرضه میگردد:

پمپ های دنده ای داخلی  (Internal Gear Pump)
پمپ های دنده ای خارجی  (External Gear Pump)
پمپ های گوشواره ای  (Lobe Pump)

پمپ های پیچی  (Screw Pump)

پمپ های ژیروتور  (Gerotor)

پمپ دنده ای داخلی

پمپ دنده داخلی، مطابق پمپ دنده ای خارجی عمل میکند، با این تفاوت که دو چرخ دنده ای که در هم قفل شده اند اندازه متفاوتی دارند. این پمپ ها خود مکش بوده و در هر دو جهت امکان چرخش دارند یعنی هم برای پر کردن، و هم برای خالی کردن می توان از این نوع پمپ استفاده کرد. پمپ دنده داخلی هم برای پمپاژ سیالات رقیق مانند حلال ها، روغن ها و...، و هم برای سیالات غلیظی چون آسفالت، شکلات و چسب و... مناسب است. همچنین می توان به پمپاژ موادی همچون انواع روغن ها و روغن داغ، روان کارهای صنعتی، سوخت (گاز مایع، بنزین، گازوئیل، مازوت، نفت سیاه و غیره)، انواع رزین ها و مواد پلیمری، الکل و انواع حلال ها، آسفالت، قیر، تار، فوم پلی يورتان (ایزوسیانات و پلیول)، مواد غذایی مانند شکلات، کره بادام زمینی، رنگ ، جوهر، رنگ دانه ها، گلیکول، صابون ها اشاره نمود.

نحوه کار پمپ دنده ای داخلی

با به حرکت در آمدن چرخ دنده، سیال به درون حفره‌ های محفظه پمپ وارد شده و توسط دندانه های چرخ دنده محبوس می شود. سیال به حفره‌ های پمپ سرازیر شده و چرخ دنده‌ها به چرخش خود ادامه می‌دهند. سیال محبوس، از ورودی پمپ به حرکت درآمده،‌ درون محفظه به گردش درآمده و با قفل شدن دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها به هم و کاهش حجم سیال، از قسمت خروجی با فشار بیرون می‌جهد.

کاربرد پمپ دنده داخلی

پمپاژ مواد غذایی

پمپاژ روانکارها

پمپاژ انواع روغن خوراکی

پمپاژ انواع روغن خوراکی

پمپاژ سوخت

پمپاژ رزین، پلیمر

جنس پمپ دنده ای داخلی

جنس بدنه و چرخدنده: فولاد آلیاژی، چدن، استنلس استیل، برنز، پلیمری (تفلونی)

جنس بوش: کربن گرافیت، سیلیکون کارباید، سرامیک، برنز، کارباید تنگستن

جنس شافت: استنلس استیل، فولاد آلیاژی

جنس آب بندی: مکانیکال سیل (تک و دوبل)، کارتریجی، مگنتی، پکینگی

مزایای پمپ دنده ای داخلی

خودمکش

پمپاژ طیف وسیعی از ویسکوزیتی

جنس بدنه متنوع و بسته به کاربرد

جریانی یکنواخت و بدون پالس

قابلیت کارکرد خشک (در یک زمان کوتاه)

توانایی گردش در دو جهت (پرکردن و تخلیه یک مخزن)

مناسب جهت سیالات با ویسکوزیته بالا

NPSH بسیار پایین (در نتیجه کاهش احتمال کاویتاسیون)

تعمیرات و نگهداری آسان

هماهنگی با انواع اتصالات چه در ورودی و چه در خروجی، مانند فلنج و رزوه

معایب پمپ دنده ای داخلی

پمپ دنده ای داخلی محدودیت فشار متوسط دارد.
معمولا نیاز به مدیریت بر روی سرعت دورانی دارد.
بار زیادی بر روی شفت ایجاد می کند.
پمپ دنده ای داخلی سرعت عملکرد بالایی ندارد.

پمپ دنده ای خارجی

پمپ دنده ای خارجی از دو چرخ دنده کاملاً یکسان تشکیل شده که در یکدیگر قفل شده و توسط شافت‌های جداگانه در جای خود نگه داشته می شوند. معمولاً یکی از چرخ دنده ها توسط موتوری به حرکت در می‌آید. در بعضی مواقع نیز هر دو شافت با موتورهایی جداگانه به حرکت در می‌آیند. شافت‌ها نیز به بلبرینگ‌هایی در هر دو طرف پوشش پمپ جاگیر شده‌اند.

میزان دبی با توجه به دور و ساختمان داخلی، در پمپ های دنده خارجی قابل تنظیم می باشد و بنابراین برای پمپاژ میزان دقیق از انواع سیالات مثل اسید ها و بازها، پلیمر ها، سوخت و افزودنی های شیمیایی کاربرد دارند و همچنین در ماشین ابزار، سیستم هیدرولیک و انتقال قدرت استفاده می شوند. سایز بزرگ این محصولات غالبا در 650 دور در دقیقه و سایزهای کوچک آن در 1450 و یا 3000 دور کار می کنند. از دیگر محاسن این پمپ ها پر کاربرد می توان به طول عمر و کارکرد بالا، پوشش طیف وسیعی از سیالات و قیمت پایین اشاره نمود.

نحوه کار پمپ دنده ای خارجی

با به حرکت درآمدن چرخ دنده‌ها در قسمت داخلی پمپ دنده ای ، حجم سیال منبسط می شود. در این حالت سیال به درون حفره های پمپ جریان یافته و با حرکت چرخشی چرخ دنده‌ها در محفظه پمپ، توسط دندانه‌های چرخ دنده محبوس می‌شود. در مرحله بعد، مایع محبوس در محفظه پمپ دنده ای از ورودی به سمت خروجی جریان می‌یابد. زمانی که دندانه‌های چرخ دنده‌ها در طرف خروجی پمپ به هم قفل می‌شوند، حجم کاهش یافته و سیال تحت فشار به سمت خروجی حرکت می‌کند.

هیچ حجمی از سیال از مرکز پمپ و از میان چرخ‌دنده‌ها به سمت عقب باز نخواهد گشت چرا که چرخ‌دنده‌ها در هم قفل شده اند. تلرانس نزدیک بین چرخ دنده‌ها و محفظه به پمپ دنده ای اجازه می‌دهد که مکشی را در ورودی پمپ ایجاد کرده و از نشت سیال از قسمت تخلیه جلوگیری کند. البته احتمال نشتی در سیالات با ویسکوزیته پایین تر بیشتر است. پمپ داخلی دارای جابجایی مثبت خودمکش است که برای پر کردن و خالی کردن به کار می رود. از جمله معایب پمپ دنده ای خارجی می توان به آسیب های احتمالی ذرات بیرونی و معلق در هوا اشاره کرد.

کاربرد پمپ دنده خارجی

پمپاژ مواد غذایی

پمپاژ روانکارها

پمپاژ انواع روغن خوراکی

جنس پمپ دنده خارجی

جنس بدنه  و چرخ دنده: استنلس استیل، چدن (داکتیل و خاکستری)، برنزی، پلیمری (تفلونی)

جنس شافت: استیل، سرامیکی،‌ آلومینیوم، فولاد آلیاژی

جنس بوش: برنزی، کربنی، استیل سیلیکون

نوع آب بندی: مکانیکال سیل (تک و دوبل)، پکینگی، لیپ سیل، مگنتی

مزایای پمپ دنده ای خارجی

پوشش طیف وسیعی از سیالات

امکان اضافه کردن ژاکت حرارتی و سرمایشی

به دلیل دقت و کارایی بالا امکان کارکرد به جای دوزینگ پمپ را دارند.

هماهنگی با انواع اتصالات چه در ورودی و چه در خروجی، مانند فلنج و رزوه

متریال متنوع، چدن، استیل و غیره

تعمیرات و نگهداری آسان (برای مونتاژ و دمونتاژ نیاز به ابزار خاصی نمی باشد.)

بی صدا و کارکرد آرام و مداوم

حساسیت کم نسبت به گرد و غبار

سرعت و فشار بالا

قیمت مناسب

معایب پمپ دنده ای خارجی

در نوع بوشی، یاتاقانها درون سیال قرار دارند.

ذرات جامد و ساینده درون سیال باعث خوردگی چرخ دنده می شود.

مزایا پمپ دنده ای

نگهداری ساده

داری بازه وسیع از ویسکوزیته سیالات عملکردی

خروجی قابل کنترل

سادگی در بازسازی

حساسیت کمتر به کاویتاسیون

فشار خروجی بالا

ابعاد و اندازه کم

عمل کردن بدون ضربه

معایب پمپ دنده ای

دارای نویز بالایی هستند

سیال باید خورنده نباشد

ویژگی های پمپ دنده ای

فشار کمتری نسبت به پمپ های برگشتی تولید می کنند

دبی جریان سیال کمتر از پمپ های گریز از مرکز

فشار خروجی بیشتری را نسبت به پمپ های گوشه ای و پره ای تولید می کند.

پمپ دنده ای برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب می باشد.

با توجه به اینکه خروجی پمپ ها وابسته به سرعت چرخش به طور مستقیم می باشد، پمپ دنده ای برای عملیاتی مانند ترکیب کردن و سنجیدن مناسب می باشد.

پمپ دنده ای می توانند طوری طراحی شود که قابلیت عملکرد با سیالات خشن را نیز داشته باشند.

 جریان سیال انتقالی توسط این نوع از پمپ ها به صورت یکنواخت و بدون پالس و متناسب با سرعت چرخش دنده ها میباشد.

اگر سیال شما بسیار غلیظ است و ذرات جامد ندارد، پمپ دنده ای به شما کمک خواهد کرد که بتوانید بهترین راندمان را داشته باشید.

پمپ دنده ای یکی از انواع پمپ غلیظ کش پر مصرف در صنعت است که به دلیل تولید فشار بالا، از آن در صنایع مختلف استفاده می شود.

با توجه به اینکه این مدل از پمپ ها اکثرا از جنس چدن و فولاد ضد زنگ می باشند اما آلیاژ های جدید به این پمپ ها اجازه می دهد تا سیالات خورنده مانند سولفوریک اسید, سدیم هیپوکلریت, فریک کلراید و سدیم هیدروکسید را نیز کنترل و مدیریت کند.

تلورانس پایین بین چرخ دنده ها و پوشش این مدل از پمپ ها باعث می شود تا این پمپ ها را گزینه مناسبی برای سیالات ساینده و سیالات همراه با قطعات ریز جامد دانست. اگر چه برخی از طراحی های پمپ دنده ای به خصوص مدل های داخلی امکان ارائه خدمات به جامدات را نیز می دهد.

پمپ دنده ای سیال را در مقابل پدیده برگشت فشار مقاومت می کنند این مسیر تا زمانی که پمپ یا تجهیزی از پمپ خراب شود ادامه پیدا می کند. اگرچه بسیاری از آنها دارای شیرهای آزادسازی برای این برطرف کردن این مشکلات هستند اما در هر صورت پیشنهاد می شود شیرهای آزادسازی را در سیستم به صورت مناسب جاسازی کنید تا از تجهیزات در برابر برگشت جریان محافظت شود.

کاربردهای پمپ دنده ای

پمپ دنده ای معمولا برای جابه جایی سیالات با ویسکوزیته بالا مانند چسب ها، روغن ها و قطعات غذا مناسب هستند.

این تجهیزات برای مکان هایی که اندازه گیری دقیق لازم است یا فشار بالای خروجی نیاز است، کاربرد دارد.

سیال خروجی در پمپ دنده ای تحت تاثیر فشار نمی باشد بنابراین این تجهیزات برای موقعیت هایی که منیع ذخیره بی نظم می باشد، مناسب هستند.

این مدل از پمپ ها برای قسمت هایی که نیروی خروجی بالا نیاز است مناسب می باشند.

این مدل از لوله ها برای شرایطی که تامین کننده انرژی تعادل ندارد ( خروجی پمپ از نیرو تاثیر نمی گیرد) مناسب است.

هر دو مدل پمپ داخلی و خارجی دارای سوخت متفاوت، روغنکاری مختلف و حلال و حلگر های متفاوتی است.

پمپ دنده ای خارجی در صنایع شیمیایی، صنایع پلیمری، ترکیب مواد شیمیایی، کشاورزی و تجهیزات هیدرولیکی کاربرد دارد.

برخی از انواع پمپ دنده ای(غلیظ کش) طوری طراحی شده اند تا بتوانند در هر دو راستا فعالیت کنند بنابراین این مدل از پمپ ها به عنوان مثال می توانند برای بارگیری و یا خروج بار یک کشتی مورد استفاده قرار بگیرند.

اجزاء پمپ دنده ای

سیل مکانیکی

شفت محرک

قسمت مکش

چرخ دنده محرک

آب بند

فلنچ

فشار

بوش

چرخ دنده متحرک