Hammasrattapumbadon klasspöörlevad positiivsed{0}}mahtpumbadmilles vedelikku liigutatakse hammasrataste haardumisel. Pöörledes püüavad hammasrattad kinni kindlaksmääratud kogused vedelikku ja kannavad selle sisselaskeavast väljalaskeavasse, tagades pumba pöörlemiskiirusega proportsionaalse voolu (konstruktsiooni piires).
Selles artiklis võrdleme kolme levinud konfiguratsiooni:
- Üksik (üks{0}}jaotis)hammasrataspumbad - üks pumpamise etapp, lihtne disain
- Kahekordne / tandem / mitu{0}}osahammasrataspumbad - mitu pumbasektsiooni, mis on paigaldatud ühisele võllile
Nende tüüpide erinevuste mõistmine aitab inseneridel ja süsteemidisaineritel valida konkreetsete vedeliku-, voolu- ja rõhuvajaduste jaoks õige pumba.
Hammasrattapumpade põhitõed
Tööpõhimõte
Hammasrataspump on teatud tüüpimahuga pump: vedelikku kantakse fikseeritud kogustes hammasratta hammaste ja pumba korpuse vahele ning see tarnitakse hammasrataste pöörlemisel.
Hammasrattapumba töö üldised sammud on järgmised:
- Sisselaske (imemise) pool
Kui hammasrattad kerivad lahti (hambad eralduvad) sisselaskeküljel, tekib madal rõhk (osaline vaakum), mis tõmbab vedeliku hammaste ja korpuse vahele jäävatesse õõnsustesse.
- Vedeliku transport
Vedelik jääb kinni hammasratta ja korpuse pindade moodustatud taskutesse ja kantakse mööda pumba välisperimeetrit (väljaspool ühenduspiirkonda).
- Tühjenduspool
Kui hammasratta hambad hakkavad uuesti võrku lööma, väheneb nendevaheline ruumala, surudes seeläbi vedeliku läbi väljalaskeava välja.
- Lekke/tagasivoolu juhtimine
Tihedad vahed käigukasti külje, välisläbimõõdu ja korpuse seinte vahel aitavad minimeerida vedeliku libisemist väljalaskest imemisküljele.
Kuna nihe pöörde kohta on peaaegu fikseeritud, on voolukiirus ligikaudu võrdeline pöörlemiskiirusega (mehaanilistes ja hüdraulilistes piirides).
Välise vs sisemise hammasrattapumba konstruktsioonid
Tööstuses kasutatakse tavaliselt kahte peamist hammasrattapumba topoloogiat:
Välised hammasrattapumbad
Kasutage kõrvuti kahte välist (kongi- / spiraal- / kalasaba-) hammasratast, mis haakuvad üksteisega.
Üks käik on käitav (mootori või võlli abil), teine on tühikäiguratas.
Kui hammasrattad pöörlevad, kannavad nad vedelikku ümber oma välimise perifeeria sisselaskeküljelt väljalaskeküljele.
Välised hammasrattapumbad on üldiselt tugevama survevõimega ja kompaktsema ehitusega, kuid nõuavad kitsaid tolerantse ja on kulumistundlikumad.
Sisemised käigupumbad (Gerotor / Crescent sisemine)
Üks hammasratastest (rootor) on sisemine hammasratas (hambad sees) ja see haakub selle sees oleva välise tühikäiguga.
Statsionaarne poolkuu -kujuline vahesein (poolkuu tihend) eraldab sageli sisse- ja väljalasketeede, takistades rist-voolu ja suunates vedeliku liikumist.
Vedelik voolab läbi hammasrataste õõnsuste, seejärel sulandub ja väljub hammasratta sisemise ja välise hammaste võrgustikuna.
Sisekonstruktsioonidel on sageli paremad imemisomadused, need taluvad suuremat vedeliku viskoossust ja võivad olla tolerantsemad.
| Funktsioon | Väline käigupump | Sisemine käigupump |
|---|---|---|
| Käikude paigutus | Kaks välist käiku kõrvuti | Käik-käigu-sisemine (sisemine + väline) |
| Survevõime | Kõrgem | Mõõdukas |
| Ime/kruntimine | Hea, kuid piiratud viskoossete vedelike jaoks | Tavaliselt parem (saab ise{0}}paremini täita) |
| Tundlikkus kulumise suhtes / kitsad vahed | Kõrge | Tolerantsem |
| Vedeliku viskoossuse vahemik ja nihketundlikkus | Hea paljude õlide jaoks | Parem kõrge viskoossusega ja{0}}nihketundlike vedelike jaoks |
Ühekordsed (ühe{0}}sektsiooniga) hammasrattapumbad
Struktuur ja töömehhanism
A ühe-sektsiooniga hammasrattapumpsisaldab täpselt ühte pumpamisetappi: ühte paari (või komplekti) hammasrattaid, ühte sisselaskeava ja üht väljalaskeava. Hammasrataste pöörlemisel tõmmatakse vedelik imemisküljel hammasratta hammaste vahele, kantakse ümber välisperimeetri (või sisemise konstruktsiooni korral) ja väljutatakse tühjenduspoolel, kui hambad uuesti võrku lähevad.
Peamised struktuurielemendid hõlmavad järgmist:
- Ajami käik ja veetav (tühikäigu) käik
- Võll(id) ja laagrid
- Pumba korpus / korpus koos sisse- ja väljalaskeavadega
- Vahed hammasratta külgede, välisläbimõõdu ja korpuse seinte vahel
Sisemiste -tüüpi pumpade jaoks: poolkuu või vahesein sisse- ja väljalasketeede eraldamiseks
Vahed ja tolerantsid on rangelt kontrollitud, et vähendada leket (või libisemist) kõrgrõhu{0}}küljelt tagasi madalale küljele.
Eelised ja piirangud
Eelised
Lihtsus: vähem osi, lihtsam tihendus, lihtsam hooldus
Kompaktsus: väiksem jalajälg antud võimsuse jaoks (mitme{0}}sektsiooni suhtes)
Tasuv-: Madalamad tootmis- ja paigalduskulud
Usaldusväärne vool: Positiivne nihe tagab stabiilse, peaaegu impulsi{0}}vaba voolu (eriti ühtlasel kiirusel)
Hea paljude vedelike jaoks: sobib õlidele, määrdeainetele, viskoossetele vedelikele, kemikaalidele -, eriti kui vahed on hästi hallatud
Allikatest:
Välised hammasrattapumbad on suhteliselt lihtsa konstruktsiooniga, kompaktsed ja vastupidavad.
Hammasrattapumbad tagavad üldiselt sujuva ja usaldusväärse voolu ning neid kasutatakse laialdaselt hüdraulilistes ja viskoossetes vedelikusüsteemides.
Piirangud
Ainult üheahelaline: ühest jaotusest ei saa sisestada rohkem kui ühte väljundit
Leke/libisemine: Isegi väikeste tolerantside korral esineb mõningaid siselekkeid; madala-viskoossusega vedelike puhul võivad kaod olla suuremad
Surve- ja kiiruspiirangud: Ühe sektsiooni mehaaniline tugevus piirab maksimaalset rõhku ja kiirust. Kirjanduse andmetel on välised hammasrattapumbad paljudes konstruktsioonides sageli piiratud ~ 210 baari ja ~ 3000 p/min.
Kandmise tundlikkus: Abrasiivsed vedelikud või saasteained võivad kiirendada kulumist, suurendades kliirensit ja vähendades aja jooksul jõudlust
Imemispiirangud: viskoossete või madala -imemisvõimega-saadaolevate süsteemide puhul võib ühe käigu konstruktsioonil olla raskusi imemise käivitamisel või säilitamisel
Kahe-/mitme{0}}sektsiooniga (tandem- / liit) hammasrattapumbad
Määratlus ja sektsioonide paigutusstiilid
A topelt / tandem hammasrattapumpon sisuliselt kaks hammasrattapumba sektsiooni, mis on ühendatud ühte korpusesse ja mida käitab ühine võll. Üldisemalt öeldes amitu{0}}jaotistvõiühendhammasrattapump võib sisaldada kolme või enamat sektsiooni.
Kuigi iga sektsioon töötab hüdrauliliselt iseseisvalt, jagavad paljud konstruktsioonid aühine imemisavaasub pumba keskosas, et lihtsustada vedeliku sissevõtmist. Bucheri hüdraulika Nendes konstruktsioonides erinevad sektsioonid ainult nende tühjenduskülgede poolest, võimaldades neil varustada mitut ahelat või erinevat rõhku.
Konfiguratsioonid hõlmavad järgmist:
- Paralleelsed tühjendussektsioonid: Igal sektsioonil on oma väljalaskeava (eraldi vedelikuahelate toitmiseks).
- Seeria / kaskaadi sektsioonid: ühe sektsiooni tühjendamine toidab teist, luues kõrgema rõhu või lavastusfunktsiooni.
- Segatüübid: Üks sektsioon võib töötada madala rõhu / suure vooluga, teine suure rõhu / väikese vooluga, kuid seda juhib sama võll.
Disaini lähenemisviisid ja põhifunktsioonid
Ühine imemisport: Nagu märgitud, ammutatakse mitu sektsiooni sageli samast sisendist, mis lihtsustab torutööd ja vähendab imitorustiku kulusid.
Sektsioonide järjekord nihke alusel: Sisemiste -käigukastiga mitme-sektsiooniga pumpade (nt Bucheri QX sari) puhul asetatakse suurema töömahuga sektsioon mehaaniliste pingete vähendamiseks ajami poolele (võlli otsa).
Sõltumatu toimimine: Kuigi sektsioonid jagavad mehhaanilist ajamit ja imemist, saavad nad oma tühjenduspoolel töötada iseseisvalt ilma otsese hüdraulilise sekkumiseta.
Kompaktne integratsioon: mitme sektsiooniga pumbad ühendavad mitu pumpa üheks komplektiks, säästes ruumi ning vähendades väliste torustike ja paigalduse keerukust.
Kohandamise paindlikkus: Sektsioone saab erineva suurusega (erinevad nihked, materjalid, rõhuklass), et need vastaksid mitmetele süsteeminõuetele.
Eelised ja kompromissid
Eelised
Multipleksitud väljundid: Üks ajam võib toita mitut vooluahelat erinevate voolude või rõhkude juures.
Ruumi- ja kulude kokkuhoid: Üks korpus + jagatud sisendvõll vähendab jalajälge, torustiku- ja paigalduskulusid võrreldes mitme eraldiseisva pumbaga.
Paindlik süsteemi disain: Sektsioone saab sobitada süsteemi vajadustega (nt üks suur vooluhulk, üks täppisvool).
Vähendatud komponentide arv: vähem mootoreid, aluseid ja eraldi pumba korpuseid.
Parem koordineeriminemitme hüdraulilise koormusega süsteemides (nt liikurmasinad), et optimeerida tõhusust.
Kompromissid / piirangud
Suurenenud keerukus: Rohkem osi (tihendid, laagrid, ühendused) võib tähendada rohkem potentsiaalseid rikkekohti.
Kõrgemad kulud ja hooldus: Tootmistäpsus, sektsioonide tihendamine ja montaažikulud suurenevad.
Sisemised lekketeed: Iga lisaosa tutvustab täiendavaid lekketeid ja tõhususe kadusid.
Imemispiirangud: jagatud imemine võib piirata kogu sisselaskevõimsust; sektsioonid võivad madala imemiskõrguse all vastu pidada.
Väljakutsete tasakaalustamine: Kui üks sektsioon ebaõnnestub või on alakasutatud, võib vool teistes nihkuda või mõjutada rõhu stabiilsust.
Disaini piirangud: Jadakaskaadides tuleb kinni pidada allavoolu sektsioonide rõhupiirangutest.
Võrdlus
| Võrdlusmõõde | Üks{0}}jaotis | Kahekordne/mitme{0}}sektsioon |
|---|---|---|
| Arv | Vallaline | Mitmekordne või jaotatav |
| Struktuurne keerukus | Lihtne, vähem liideseid | Keerulisem, rohkem liideseid/tihendeid |
| Esialgne maksumus | Madalam | Kõrgem |
| Hooldus ja teenindus | Lihtsam, vähem osi | Rohkem tihendeid, rohkem võimalikke lekkekohti |
| Sisemine leke / libisemine | Vähem lekketeid | Rohkem võimalikku leket vahel |
| Osalise koormuse paindlikkus | Vähem paindlik (kõik või mitte midagi) | Paindlikum – saab käitada ainult vajalikke lõike |
| Veakindlus | Üks ebaõnnestumise punkt | Üks osa võib sel ajal ebaõnnestuda |
| Sanitaartehnilised tööd / Ruumiline tõhusus | Lihtsam torustik | Kompaktsem integratsioon, vähem väliseid torusid |
| Disaini paindlikkus | Üks | Sektsioone saab erineva suurusega (vool, rõhk) |
Näited tegelikust maailmast / juhtumiuuringud
Siin on mitu tüüpilist rakendust, mis näitavad, kuidas ühe-, kahe- või{0}}mitmesektsioonilisi hammasrattapumpasid tegelikes tööstussüsteemides kasutatakse. Need aitavad teoreetilist arutelu praktilises kasutuses põhjendada.
Hüdraulika-/määrdesüsteemid
Hüdraulilistes jõuseadmetes (HPU) või kompaktsetes mobiilsetes hüdraulikates aühe-sektsiooniga väline hammasrattapumpkasutatakse sageli täiturmehhanismide, ventiilide, silindrite jne peamise hüdraulikavarustuse tarnimiseks. Selle kompaktne suurus ja usaldusväärne vooluhulk muudavad selle ideaalseks paljude masinasüsteemide jaoks.
Määrimisahelates (nt tööstuslikes käigukastides, turbiinides, kompressorites) toidavad hammasrattapumbad (eriti sisemist tüüpi) õli läbi laagrite ja tihendite. Nende positiivne nihkumine ja viskoossete õlide taluvus on väärtuslikud stabiilse rõhu säilitamisel vaatamata koormuse muutustele.
Keemiliste, polümeeride ja viskoossete vedelike käitlemine
Kemikaalide, vaikude, polümeeride doseerimine/doseerimine: Hammasrattapumpasid kasutatakse täpsete vedelikukoguste etteandmiseks, kuna vool on võrdeline pöörete arvuga ega ole suhteliselt tundlik allavoolu rõhukõikumiste suhtes.
Polümeeri töötlemisel ja vaigu ülekandelsisemised hammasrattapumbadon eelistatud, kuna need käitlevad kõrge viskoossusega ja{0}}nihketundlikke vedelikke õrnemalt.
Värvid, tindid, liimid: hammasrataspumpasid kasutatakse nende vedelate ainete tsirkuleerimiseks, etteandmiseks või retsirkuleerimiseks kattesüsteemides, mis sageli nõuavad keemilist ühilduvust ja täpset doseerimiskontrolli.
Tööstuslikud masinad ja mobiilsed seadmed
Mobiilne hüdraulika (ehitus, põllumajandustehnika)kasutavad sageli tandem/mitme{0}}sektsiooniga pumpasid, et juhtida mitut alam-ahelat (nt rool + nool + stabilisaatorid) ühest ühisest jõuallikast.
Tööstuslikes pressides või vormimismasinates võib kahe- või kolmekordse hammasrattapumba moodul varustada samas raamis mitut survetsooni (jäme etteanne, peensöötmine, kinnitusahelad), vähendades ruumijälge ja lihtsustades torutööd.
Õli ja kütuse ülekanne naftakeemiatehastes: väliseid hammasrattapumpasid kasutatakse raskete õlide, bituumeni, asfaldi ja viskoossete süsivesinikvedelike teisaldamiseks. Jäik struktuur ja võime töötada kõrgel rõhul muudavad need sobivaks.
hammasrattapumbad jäävad oma lihtsuse, töökindluse ja prognoositava voolukäitumise tõttu vedeliku jõusüsteemide põhitehnoloogiaks. Erinevusedüks{0}}jaotisjatopelt- / mitu{0}}sektsiooni (tandem / liit)konfiguratsioonid seisnevad peamiselt paindlikkuses, keerukuses ja süsteemiintegratsioonis:
- A ühe-sektsiooniga hammasrattapumppakub lihtsat ja kulutõhusat{0}}lahendust, kui piisab ühest vedelikuringist ja stabiilsetest töönõuetest.
- A mitme sektsiooniga hammasrattapump-muutub kasulikuks seal, kus on vaja mitut vooluahelat, erinevaid rõhu/voolu nõudeid ja kompaktset integreerimist, - kuigi see on suurema sisemise keerukuse, liideste tihendamise ja disaini eest hoolitsemise hinnaga.
Nende vahel valides peaksid insenerid kaaluma selliseid parameetreid nagu vooluhulk, rõhk, osalise -koormuse käitumine, hoolduse lihtsus ja süsteemi paigutuse piirangud.
Sedamööda, kuidas hammasrattapumpade konstruktsioonid arenevad (paremate materjalide, rangemate tolerantside, täiustatud tihenduse, modulaarsuse korral), muutuvad need kompromissid aja jooksul{0}}peenelt. Samuti on kasulik hoida silma peal tootjatel, kes integreerivad tugeva disaini-, testimis- ja kohandamisvõimalused.
Selle põhjal on üks selline ettevõtePoocca hüdrauliline (Shenzhen), täisteenust pakkuv-hüdraulikakomponentide tarnija, kes pakub laia valikut hammasrattapumpasid (väliseid, sisemisi, tandempumpasid) koos nendega seotud pumpade, mootorite, ventiilide ja hüdrauliliste osadega. Nende kogemus originaalseadmete valmistaja/ODM-teenuse alal, lai tootevalik ja kvaliteedi tagamine muudavad need kasulikuks võrdlusaluseks (või potentsiaalseks tarnijaks), kui peate liikuma teoorialt reaalse riistvara poole.
