پمپ دنده ای
پمپ دندهای چیست؟
پمپ غلیظ‌کش یا پمپ دندهای از انواع پمپهای جابجایی مثبت است که برای انتقال سیالات با ویسکوزیته کم، متوسط و زیاد کاربرد دارد. این پمپ از دو چرخ‌دنده تشکیل شده است که با چرخش آنها، محیطی خلأ ایجاد میشود. در نتیجه، سیال به داخل پمپ مکیده شده و در فضای خالی بین چرخ‌دنده‌ها قرار می‌گیرد و با ادامه چرخش، به سمت خروجی هدایت میشود.
پمپهای دندهای قدرت مکش بالایی دارند و برای کار با سیالات غلیظ مانند روغن بسیار مناسب هستند.
انواع پمپ دنده ای
براساس نوع طراحی و ساختار دنده ها پمپهای دندهای به دو دسته کلی داخلی و خارجی تقسیم میشوند.
پمپ دندهای داخلی
پمپ دنده ای داخلی که به دلیل شکل دنده های آن به پمپ ماه و ستاره نیز معروف است قابلیت چرخش در هر دو جهت را دارد یعنی هم برای پر کردن و هم برای خالی کردن بکار میروند. در این پمپ دو چرخ دنده با اندازه متفاوت طوری قرار گرفته اند که یکی (روتور) چرخ‌دنده داخلی با دندانه‌های به سمت داخل است و دیگری چرخ‌دنده کوچکتر خارجی با دندانه‌های به سمت بیرون، در داخل آن می‌چرخد. این دو چرخ‌دنده در یک نقطه با هم درگیر میشوند و با چرخششان سیال را مکیده و به سمت خروجی هدایت میکنند.
ساختار و نحوه عملکرد پمپ دندهای داخلی
یک قطعه یا اسپیسر هلالی شکل در فضای خالی بین چرخ‌دنده‌ها قرار دارد که به‌عنوان آب‌بند عمل میکند و مسیر ورودی و خروجی را از هم جدا میکند. با چرخش چرخ‌دنده‌ها، سیال از قسمت مکش وارد پمپ شده و در حفره‌های بین چرخ‌دنده‌ها گیر میکند، سپس با ادامه چرخش با فشار به سمت خروجی رانده میشود. این عملکرد مشابه پمپ دندهای خارجی است با این تفاوت که جایگیری و نوع درگیری چرخ‌دنده‌ها متفاوت است.
کاربردهای پمپ دندهای داخلی
این پمپ توانایی پمپاژ طیف وسیعی از سیالات رقیق مانند آب، انواع حلال‌ها، روغن‌ها و همچنین سیالات غلیظی مثل آسفالت، شکلات، چسب و رزین‌ها را دارد. کاربردهای مهم آن عبارتند از:
- پمپاژ انواع روغن‌های سوخت و گریس
- انتقال رزین‌ها و مواد پلیمری
- پمپاژ الکل‌ها و حلال‌ها
- استفاده در صنایع غذایی مانند شکلات، کره بادام‌زمینی و شربت ذرت
- پمپاژ جوهر، رنگ، گلیکول، صابون و فوم‌های پلی‌یورتان
- انتقال سوخت‌هایی مانند گاز مایع، بنزین، گازوئیل، مازوت و نفت سیاه
کاربردهای پمپ دندهای داخلی
این پمپ توانایی پمپاژ طیف وسیعی از سیالات رقیق مانند آب، انواع حلال‌ها، روغن‌ها و همچنین سیالات غلیظی مثل آسفالت، شکلات، چسب و رزین‌ها را دارد. کاربردهای مهم آن عبارتند از:
- پمپاژ انواع روغن‌های سوخت و گریس
- انتقال رزین‌ها و مواد پلیمری
- پمپاژ الکل‌ها و حلال‌ها
- استفاده در صنایع غذایی مانند شکلات، کره بادام‌زمینی و شربت ذرت
- پمپاژ جوهر، رنگ، گلیکول، صابون و فوم‌های پلی‌یورتان
- انتقال سوخت‌هایی مانند گاز مایع، بنزین، گازوئیل، مازوت و نفت سیاه
پمپ دندهای خارجی چیست؟
پمپ دندهای خارجی (External Gear Pump) نوعی پمپ جابجایی مثبت است که از دو چرخ‌دنده هم‌اندازه تشکیل شده و هر یک روی شافت مجزایی قرار دارند. یکی از این چرخ‌دنده‌ها توسط موتور به حرکت درمی‌آید (چرخ‌دنده محرک) و دیگری (چرخ‌دنده متحرک یا هرزگرد) با آن درگیر شده و می‌چرخد. چرخ‌دنده‌ها در داخل پوسته پمپ قرار دارند و با چرخش خود، فضای بین دندانه‌ها را تغییر داده و باعث مکش سیال از ورودی و انتقال آن به سمت خروجی میشوند.
ساختار و عملکرد پمپ دندهای خارجی
در پمپ دندهای خارجی، چرخ‌دنده‌ها روی دو محور جداگانه قرار گرفته‌اند و توسط یاتاقان‌ها پشتیبانی میشوند. هنگامی که چرخ‌دنده محرک به حرکت درمی‌آید، چرخ‌دنده هرزگرد نیز به تبع آن می‌چرخد. این چرخش باعث میشود در فضای بین دندانه‌های چرخ‌دنده در سمت مکش، حجم افزایش یافته و فشار منفی ایجاد شود. این فشار منفی باعث میشود سیال به داخل پمپ کشیده شود.
سیال سپس در فضای بین دندانه‌های چرخ‌دنده و بدنه پمپ حرکت میکند و به سمت خروجی هدایت میشود. در سمت تخلیه، دنده‌ها به هم نزدیک شده و حجم فضای بین دندانه‌ها کاهش مییابد که این امر موجب افزایش فشار سیال و خروج آن از پمپ میشود. این فرآیند به صورت پیوسته تکرار شده و جریان یکنواخت سیال تأمین میشود.
کاربردهای پمپ دندهای خارجی
پمپهای دندهای خارجی به خاطر دقت بالا، کارایی مناسب در فشار و دبی‌های مختلف و قابلیت کارکرد در سرعتهای بالا، در صنایع گوناگونی کاربرد دارند، از جمله:
- انتقال انواع روغن‌ها و روانکارها در صنایع نفت، خودرو و ماشین‌آلات صنعتی
- پمپاژ سیالات شیمیایی نظیر اسیدها، بازها و حلال‌های مختلف
- استفاده در خطوط تولید مواد پلیمری و رزین‌ها
- صنایع غذایی برای انتقال روغن‌های خوراکی و مواد مایع مختلف
- سیستم‌های هیدرولیک و ماشین‌آلات دقیق
- کاربرد در خطوط دوزینگ برای کنترل دقیق میزان سیال
مقایسه و تفاوت های پمپ دنده ای داخلی و خارجی
| ویژگی | پمپ دندهای داخلی (ماه و ستاره) | پمپ دندهای خارجی |
|---|---|---|
| ساختار چرخ‌دنده‌ها | دو چرخ‌دنده با اندازه متفاوت (روتور داخلی) | دو چرخ‌دنده هم‌اندازه و جدا روی شافت‌های مستقل |
| نحوه درگیری دنده‌ها | دنده‌ها با فاصله کمتر، دارای قطعه ثابت هلالی (اسپیسر) | دنده‌ها به هم قفل شده و مستقیماً درگیر میشوند |
| قابلیت چرخش دو طرفه | دارد؛ مناسب پر و خالی کردن مخازن | معمولاً یک‌طرفه است |
| ویسکوزیته مناسب | سیالات رقیق تا غلیظ (آسفالت، شکلات، روغن داغ و…) | سیالات رقیق تا متوسط (روغن، مواد شیمیایی، آب) |
| سرعت و فشار کاری | معمولاً سرعت و فشار متوسط | قابلیت کارکرد در سرعت و فشار بالا |
| کاربردها | صنایع غذایی، نفت، رزین‌ها، مواد پلیمری | صنایع شیمیایی، هیدرولیک، نفت، دوزینگ، مواد غذایی |
| امکان افزودن ژاکت | دارد | دارد |
| نگهداری و تعمیرات | ساده و آسان | ساده و آسان |
| حساسیت به ذرات جامد | ذرات جامد باعث خوردگی و ساییدگی میشوند | ذرات جامد میتوانند باعث خوردگی چرخ‌دنده‌ها شوند |
| قابلیت عملکرد خشک | دارد (در زمان کوتاه) | کمتر رایج |
| NPSH (نیاز مکش) | بسیار پایین (کاهش کاویتاسیون) | معمولاً بالاتر |
| قیمت | معمولاً مقرون به‌صرفه | معمولاً کمی بالاتر |
| جنس بدنه و چرخ‌دنده | فولاد آلیاژی، چدن، استنلس استیل، برنز، تفلون | استنلس استیل، چدن (داکتیل و خاکستری)، برنز، تفلون |
| جنس بوش و آب‌بندی | کربن گرافیت، سیلیکون کارباید، سرامیک، مکانیکال سیل (تک و دوبل)، پکینگی، مگنتی | برنز، استنلس استیل، سیلیکون کارباید، مکانیکال سیل (تک و دوبل)، پکینگی، لیپ سیل، مگنتی |
| جنس شافت | فولاد آلیاژی، استنلس استیل | استیل، آلومینیوم، فولاد آلیاژی، سرامیکی |
مزایای پمپ دندهای
- توانایی پمپاژ سیالات با ویسکوزیته پایین تا بالا (روانکارها، روغن‌ها، مواد چسبناک)
- جریان یکنواخت و بدون نوسان، مناسب برای کاربردهای دقیق
- ساختار ساده و قابل اعتماد با عمر طولانی
- امکان افزودن ژاکت حرارتی یا سرمایشی برای کنترل دما
- قابلیت کارکرد خشک در مدت زمان کوتاه (بیشتر در مدل داخلی)
- تعمیر و نگهداری آسان
- طراحی فشرده و اشغال فضای کم
معایب پمپ دندهای
- وجود ذرات در سیال میتواند باعث ساییدگی و خورندگی شود
- عملکرد کمتر مناسب برای سیالاتی که حساس به برش یا دارای خاصیت غیر نیوتنی هستند
- احتمال نشتی در آب‌بندی‌ها در صورت عدم نگهداری صحیح
- قیمت نسبتا بالاتر در مدلهای خارجی با جنس‌های خاص
- قرارگیری یاتاقان ها درون سیال در مدل بوشی
- نیاز به روغن کاری منظم چرخ دنده ها و یاتاقان ها برای جلوگیری از فرسایش
- در مقایسه با سایر پمپ‌ها صدای بیشتری تولید میکند
اجزاء تشکیل دهنده پمپ دندهای
پمپهای دندهای از اجزای متعددی تشکیل شده‌اند که عملکرد دقیق و مطمئن آنها را تضمین میکند. در ادامه اجزای اصلی و مهم این پمپ‌ها را بررسی می‌کنیم:
- منبع تغذیه (Prime Mover):
معمولاً از نوع موتور الکتریکی یا موتور احتراق داخلی است که نیروی لازم برای چرخش چرخ دنده ها را به شفت منتقل میکند. - شفت محرک (Drive Shaft): محور اصلی انتقال نیرو از موتور به چرخ‌دنده‌ها.
- چرخ‌دنده محرک (Driver Gear): چرخ‌دنده‌ای که مستقیماً به شفت متصل است و حرکت اولیه را ایجاد میکند.
- چرخ‌دنده متحرک: چرخ‌دنده‌ای که حرکت ان وابسته به حرکن چرخ دنده محرک است.
- محفظه یا پوسته: جایی که چرخ‌دنده‌ها در آن قرار دارند و سیال بین دندانه‌ها هدایت میشود.
- ورودی پمپ:محل ورود سیال به داخل پمپ.
- خروجی پمپ: محل خروج سیال پمپ شده.
- آب‌بندی (Seal): شامل انواع مکانیکال سیل یا پکینگ که از نشت سیال جلوگیری میکنند.
- شیر اطمینان (Pressure Relief Valve): برای محافظت از پمپ در برابر فشار بیش از حد در خروجی نصب میشود.
راهنمای انتخاب و خرید پمپ دندهای
برای انتخاب بهترین پمپ دنده ای در ابتدا باید یکسری ویژگی‌ها و مشخصات فنی پمپ های دنده ای را بشناسید تا برحسب نیاز بتوانید پمپ مورد نیاز خود را انتخاب کنید. در زیر برخی از پارامترهای تعیین کننده انتخاب برای شما آورده شده است:
نوع سیال:
در ابتدا باید نوع سیال پمپ شونده مشخص شود. پمپ های دنده ای ماسب سیالات با ویسکوزیته بالا (تا8000 سانتی پویز) هستند. در صورتی که سیال حاوی مواد شیمیایی خورنده باشد باید از پمپ هایی با جنس آلیاژهای مقاوم استفاده کرد. همچنین سیال نباید حاوی مواد جامد باشد چرا که باعث سایش و آسیب دیدن چرخ دنده ها میشود. درصورت استفاده از مواد حاوی ذرات جامد باید از پمپ با ظرفیت بالاتر و سرعت پایین تر استفاده کرد.
دبی و فشار کاری:
معمولا دبی که پمپ های دنده ای فراهم میکنند کمتر از پمپ های سانتریفیوژ میباشد ولی فشار کاری آنها نسبت به پمپ های گریز از مرکز بیشتر و نسبت به پمپ های رفت و برگشتی کمتر است. محدوده فشار کاری این پمپ ها بین 0.6 تا 170 بار است.. پمپ دنده ای کوچک ظرفیت پایینی در مقایسه با پمپ بزرگ دارند.
سرعت چرخش
سرعت پمپ تاثیر زیادی بر دبی و عمر قطعات دارد. برای ویسکوزیته‌های بالا سرعت پایین‌تر (مثلاً 200-500 دور در دقیقه) و برای ویسکوزیته‌های پایین‌تر مثلا 40-10 دور در دقیقه سرعت بالاتر (مثلاً 1000 دور در دقیقه) مناسب است.
برای سرعتهای پایین‌تر از 700 دور معمولاً از گیربکس استفاده میشود.
نوع پمپ (داخلی یا خارجی)
پمپ دندهای داخلی برای سیالات حساس به برش مانند مواد غذایی و رنگ‌ها مناسبتر است و اغلب سرعت پایین‌تری دارد.
پمپ دندهای خارجی سرعت بالاتر و توانایی پمپاژ حجم بیشتر دارد اما ممکن است برای سیالات حساس به برش کمتر مناسب باشد.
شرایط محیطی و نصب
دمای محیط، شرایط خوردگی و فضای نصب باید در انتخاب جنس و نوع پمپ تاثیرگذار باشد.
ابعاد و وزن پمپ برای محل نصب اهمیت دارد، مثلاً در کاربردهای خودرو یا جایی که وزن محدود است، پمپهای سبک با بدنه آلومینیومی ترجیح داده میشوند.
نکات نصب و نگهداری پمپ دندهای
| نکته | توضیح |
|---|---|
| هم‌راستا بودن دقیق شافتها | تراز نبودن محور الکتروموتور و پمپ باعث خرابی زودهنگام میشود. پیش از راه‌اندازی با ابزار دقیق بررسی شود. |
| هواگیری پیش از روشن‌کردن | وجود هوا در مسیر مکش یا پمپ باعث سایش شدید چرخ‌دنده‌ها میشود. ابتدا هوا کاملاً تخلیه شود. |
| نصب فیلتر مناسب در خط مکش | برای جلوگیری از ورود ذرات جامد و آسیب به چرخ‌دنده‌ها، نصب صافی مناسب الزامی است. |
| پرهیز از زانویی در مسیر خروجی نزدیک | تا یک متر پس از خروجی، از اتصالات زاویه‌دار پرهیز شود تا فشار برگشتی و لرزش کاهش یابد. |
| پیش‌گرمایش آرام برای سیالات داغ | برای جلوگیری از شوک حرارتی، سیستم را به‌آرامی گرم کنید تا قطعات به‌تدریج منبسط شوند. |
| بررسی جهت چرخش | قبل از راه‌اندازی مطمئن شوید جهت چرخش موتور با فلش روی بدنه پمپ هم‌خوانی دارد. |
| استفاده از پایه‌های محکم و ضد لرزش | پمپ باید روی فونداسیون سفت و تراز نصب شود. نصب لرزه‌گیر برای کاهش ارتعاش توصیه میشود. |
| بررسی نشتی و صداهای غیرعادی | در شروع کار پمپ، صدا یا نشتی غیرعادی میتواند نشان‌دهنده ایراد در نصب یا عملکرد داخلی باشد. |
| تنظیم شیر اطمینان (در صورت وجود) | در صورت نصب شیر اطمینان، فشار آن باید قبل از بهره‌برداری تنظیم و تست شود تا از آسیب‌های ناشی از فشار زیاد جلوگیری گردد. |
قیمت پمپ دنده ای
برای تعیین قیمت پمپ دنده ای لازم است ابتدا نوع پمپ (داخلی یا خارجی)، برند سازنده، ویژگی‌ها و مشخصات فنی آن مانند جنس بدنه و چرخ‌دنده‌ها، سایز و نوع دهانه ورودی و خروجی، مدل دقیق، نوع آب‌بندی (مکانیکال سیل، پکینگ و…) و حتی ظرفیت دبی و فشار کاری مشخص شود. این موارد تأثیر مستقیم بر قیمت نهایی پمپ دارند و انتخاب مناسب بسته به کاربرد و شرایط کاری میتواند باعث بهینه‌سازی هزینه‌ها شود.
سوالات متداول
پمپ دندهای چیست و چه کاربردی دارد؟
پمپ دندهای نوعی پمپ جابجایی مثبت است که برای انتقال سیالاتی با ویسکوزیته مختلف، مثل روغن، پلیمر، افزودنیهای شیمیایی و حتی برخی مواد غذایی کاربرد دارد.
تفاوت اصلی پمپ دندهای داخلی و خارجی چیست؟
پمپ داخلی یک دنده بزرگ (روتور) و یک دنده کوچک (پینیون) دارد و سیال را از داخل روتور عبور می‌دهد؛ در حالی که پمپ خارجی از دو دنده هم‌اندازه استفاده میکند و سیال بین دنده‌ها و بدنه منتقل میشود. پمپ داخلی معمولاً برای ویسکوزیته بالاتر و دبی کمتر مناسبتر است.
آیا پمپ دندهای میتواند سیالات با ذرات جامد را پمپاژ کند؟
در بیشتر موارد خیر. وجود ذرات جامد باعث ساییدگی و کاهش عمر چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌ها میشود؛ معمولاً استفاده از فیلتر در ورودی توصیه میشود.
پمپ دندهای چه فشار و دبی‌ای را میتواند تأمین کند؟
بسته به طراحی و سایز، دبی از چند لیتر در دقیقه تا چند هزار لیتر و فشار از حدود ۶ تا ۱۷۰ بار قابل دستیابی است.
آیا پمپ دندهای سر و صدای زیادی دارد؟
پمپهای دندهای اصولاً نسبت به برخی پمپهای سانتریفیوژ کمصداتر هستند؛ ولی در صورت وجود مشکل در نصب، عدم هممحوری شافتها، یا نبود روانکاری مناسب، صدا افزایش مییابد.
کدام جنس بدنه برای سیالات خورنده مناسب است؟
پمپهای ساختهشده از استنلس استیل، فولاد ضدزنگ یا آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی برای اسیدها، بازها و سیالات خورنده انتخاب بهتری هستند.
عمر مفید پمپ دندهای چقدر است؟
بسته به کیفیت ساخت، شرایط کاری، نگهداری و نوع سیال، عمر مفید پمپ میتواند از چند سال تا بیش از یک دهه متغیر باشد.
پمپ دندهای برای ویسکوزیته بالا بهتر است یا پایین؟
هر دو مدل داخلی و خارجی میتوانند سیالات غلیظ و رقیق را پمپاژ کنند؛ ولی پمپ داخلی معمولاً برای سیالات با ویسکوزیته بالاتر عملکرد بهتری دارد.
آیا پمپ دندهای قابلیت کارکرد در دور بالا را دارد؟
مدلهای خارجی معمولاً برای دورهای بالاتر طراحی میشوند؛ مدلهای داخلی برای سرعتهای کمتر و سیالات حساس به برش مناسبتر هستند.
