Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

پمپ های چرخدنده داخلی

3-4-2 پمپ های چرخدنده داخلی

پمپهای دنده داخلی نمو نه دیگری از پمپهای چرخدنده ای می باشد شکل (3-7) ساختار داخلی و عملکرد یک پمپ دنده داخلی را نشان می دهد. این طرح شامل یک چرخ دنده داخلی، یک چرخ دندهاستوانه ای مستقیم(ساده )، یک قطعه هلالی شکل ( آب بند) و یک پوسته خارجی می باشد. توان به چرخ دنده خارجی منتقل و سبب دوران پمپ می شود. با چرخش چرخ دنده ها، دندانه ها از یکدیگر دور شده و در اثر افزایش حجم، سبب مکش سیال می شود و به هردو طرف قطعه هلالی نیرو اعمال می کند. این قطعه هلالی به عنوان آب بند عمل می کند و بخش های مکش و تخلیه را از هم جدا می کند. زمانیکه دندانه ها با هم در گیر شوند سیال تحت فشار از دهانه خروجی پمپ خارج می شود. مشابه با پمپ چرخ دنده خارجی، پمپ های چرخ دنده داخلی نیز دارای سوپاپ اطمینان می باشند.

3-4-3 پمپ چنبره ای ( رو توری)

این نوع پمپ نمونه دیگر واصلی از پمپ چرخ دنده ای به شمار می رود. عملکرد این پمپ کاملامشابه با پمپ چرخ دنده خارجی می باشد اما بر خلاف پمپ های چرخ دنده ای خارجی در این پمپها به جای چرخدنده ها رو تور هایی جایگزین شده که اغلب شامل سه دندانه است. شکل نشاندهنده عملکرد این نوع پمپ می باشد.

بر خلاف پمپ های چرخ دنده خارجی در این نوع پمپها هر دو روتور محرک هستند و بر خلاف جهت هم حرکت می کنند بنابراین عملاً با یکدیگر تماس پیدا نمی کنند. این پمپها در مقایسه با دیگر پمپهای چرخدنده ای، آرام تر و بی صداتر هستند. با توجه به اینکه اجزاء در گیر در این دسته از پمپها کمتر و کوچکتر می باشد، بنابراین ارتعاش و یا ضربان ناشی از نیروی در گیری آنها بزرگتر می باشد. هر چند حجم جابجایی ایندسته از پمپها معمولاًبیشتر از سایر انواع پمپ های چرخ دنده ای است اما این نوع پمپ ها دارای فشار پایین هستند و برای سیالاتی که نسبت به برش حساس هستند بسیار مناسب می باشند.

3-4-4 پمپ های ژیروتوری

این دسته از پمپ ها یکی از متداول ترین انواع پمپ های چرخ دنده داخلی هستند که عملکرد آنها کاملاً شبیه به یک پمپ چرخ دنده داخلی است . چرخدنده داخلی (ژیرو تور) بعنوان محرک است و مادامیکه هر دو چرخدنده به هم در گیرند چرخدنده داخلی بر روی چرخدنده بیرونی می غلتد. این حالت سبب تشکیل محفظه های خروجی و ورودی پمپ بین رو تورها می شود. لبه های رو تور ها داخلی و خارجی به منظور آببندی پمپ، هنگام پمپاژ سیال با هم در تماس هستند. چرخ دنده داخلی یک دندانه کمتر از چرخ دنده خارجی دارد و حجم جابجایی آن توسط فضای تشکیل یافته توسط دندانه اضافه در چرخ دنده بیرونی تعیین می شود.

 اصول کار

هنگامیکه دندانه چرخ دنده از جلو دهانه ورودی پمپ عبور می کند، ظرفیت حجمی محفظه مکش پمپ افزایش می یابد و سبب ایجاد خلاء و افت فشار در ناحیه ورودی پمپ می شود. در اثر اختلاف فشار ایجاد شده فشار اتمسفر وارد بر سطح سیال سبب می شود سیال به درون پمپ وارد گردد. سپس سیال به سمت مجرای خروجی پمپ که بین دندانه های چرخدنده داخلی و خارجی قرار دارد و در تماس ثابت هستند کشیده می شود و بدینوسیله یک پوشش موثر تشکیل می شود. همانند سایر پمپهای چرخدنده ای، پمپهای ژیرو توری نیز دارای حجم جابجایی ثابتی هستند و بار وارده به یاتاقان بصورت متعادل می باشد. ظرفیت حجمی و فشار در این پمپها نسبت به سایر پمپهای چرخدندهای کمتر می بشد

3-5 پمپ های پره ای (تیغه ای)

یکی از ویژگی های اصلی پمپهای پره ای در مقایسه با پمپهای چرخدنده ای این است که بخاطرساختارشان مقدار نشتی در آنها به حداقل مقدار می رسد. در حالیکه در پمپهای چرخدنده ای  اکثراً از فضای بین شیار دندانه ها و همچنین فضای بین دندانه ها و پوسته پمپ نشتی اتفاق می افتد در این پمپها جهت آببندی بیشتر تیغه ها با پوسته پمپ از یک فنر یا یک بار هیدرولیکی در شیاری که تیغه ها قرار دارند استفاده می شود. در این نوع پمپها عمل پمپاژ با چرخش تیغه ها انجام می شود. مکانیزم پمپاژ در یک پمپ پره ای اساساً شامل یک روتور، تیغه ها، حلقه و صفحه شیاردار است که در بخش های ورودی و خروجی قرار دارد.

 در یک پمپ تیغه ای رو تور توسط یک شافت به محرک اصلی متصل است. تیغه ها در داخلشیا رهایی که بصورت شعاعی بر روی بدنه روتور ماشینکاری شده اند قرار گرفته است، روتور به صورت خارج از مرکز در داخل یک رینگ حلقوی دوران می کند. هنگام گردش رو تور، تیغه ها بدلیل نیروی گریزاز مرکز در امتداد شیار به سمت بیرون کشیده شده و به بدنه پمپ می چسبد و به موجب آن یک آببندی هیدرولیکی ایجاد می شود.

 با توجه به خارج از مرکز قرار گرفتن روتور نسبت به پوسته با گردش روتور، تیغه ها در داخل شیار بصورت رفت و برگشتی حرکت می کند. با گردش رو تور، فضای بین پره ها و بدنه پمپ درقسمت ورودی انبساط یافته و مکش ایجاد می شود. در اثر این مکش و فشار اتمسفر وارد بر سطح سیال، سیال به بدنه پمپ مکیده می شود. با گردش روتور و دوران تیغه ها سیال در فضای خالی بین پره ها و بدنه جابجا شده و به طرف دریچه خروجی پمپ هدایت می شود. حجم جابجایی سیال دراین پمپهابه میزان پرتاب تیغه ها، سطح مقطع تیغه ها و سرعت دوران آن بستگی دارد. پمپهای تیغه ای معمولاً فشار و ظرفیت حجمی پایین تری نسبت به پمپهای پیستومی دارند. اما یکی از بزرگترین مزایای پمپهای تیغه ای این است که میزان نشتی در آنها به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

عملکرد جزء به جزء پمپ

با توجه به اینکه روتور نسبت به حلقه بصورت خارج از مرکز قرار دارد در طول نیم دور دوران روتور فضای بین روتور و حلقه افزایش می یابد. بنابراین فشار اتمسفر وارد بر سطح سیال، سیال را به درون پمپ هدایت می کند که در نتیجه آن عمل مکش صورت می پذیرد.

در طول نیم دور دوم روتور، سطح حلقه، تیغه ها را به سمت عقب یعنی شیارهای روی روتور هل می دهد و حجم فضای فوق الذکر کاهش می یابد. این مسئله باعث می شود تا سیال حبس شده بین حلقه روتور به سمت خروجی پمپ رانده شود . با توجه به اینکه هیچ شیاری در رینگ وجود ندارد از یک صفحه شیار دار استفاده می شود تاسیال خروجی را از سیال ورودی جدا کند. صفحه شیار داربر روی روتور، حلقه و تیغه ها قرار دارد. مجرای ورود صفحه شیار دار در محلی که افزایش حجم اتفاق می افتد قرار می گیرد.تمام سیال پمپاژ شده توسط مکانیسم پمپاژاز طریق صفحه شیاردار وارد پمپ شده و از آن خارج می شود. فاصله خارج از مرکز بین بادامک و روتور بعنوان فاصله گریز از مرکز شناخته می شود. چناچه این فاصله گریز از مرکز صفر باشد هیچ جریانی تولید نمی شود. در ادامه به تحلیلها و محاسبات مربوط به پمپهای تیغه ای پرداخته شده است.

با فرض آنکه:

DC=: قطر حلقه بادامکی

Dr: عنوان قطر داخلی رو تور

L: پهنای روتور

Vd: حجم جابجایی پمپ

N: سرعت دوران پمپ

E: گریز از مرکز

Emax:ماکزیمم گریز از مرکز ممکن

Vdmax: بیشترین حجم جابجایی ممکن

بیشترین خروج از مرکز ممکن را می توان از طریق رابطه ذیل تعیین نمود:

(3-4)                                                                                       

ماکزیمم حجم جابجایی ممکن برابر است با :

(3-5)                                                                                  

حجم جابجایی واقعی زمانی اتفاق می افتد که   باشد؛ از معادله بالا نتیجه می شود:

تقسیم بندی پمپ های تیغه ای

  • پمپ های تیغه ای متعادل
  • پمپ های تیغه ای جابجایی متغیر

در ادامه مشخصات مربوط به تقسیم بندی فوق تحلیل خواهد شد.

3-5-1 پمپ های تیغه ای متعادل

در پمپ تیغه ای نا متعادل نیمی از محفظه پمپ تحت مکش ( فشار پائین تر از فشار اتمسفر) و نیم دیگر تحت فشار بالا ( خروجی پمپ) می باشد. این اختلاف فشار در قسمت ورودی و خروجی پمپ را به دنبال خواهد داشت. اما در پمپهای تیغه ای متعادل این عدم تعادل نیرو حذف شده است. اصول کار پمپهای تیغه ای متعادل شبیه به پمپهای تیغه ای نامتعادل است با این تفاوت که سطح داخلی بدنه این پمپها فرم بیضوی دارد و این فرم سبب می شود در هر بار گردش شفت پمپ تیغه ها دوباردرون شیارهای روتور، رفت و برگشت داشته باشند. در این پمپ دو مجرای ورود و دو مجرای خروجی وجود دارد، البته باید توجه داشت دو مجرای ورود و دو مجرای خروجی با هم ادغام شده بطوری که بر روی بدنه پمپ عملاً یک مجرای ورودی و یک مجرای خروجی خواهیم داشت.

در تحلیمان بر روی پمپهای تیغه ای نامتعادل متوجه خواهیم شد که در یک کورس از عملکردپمپ، دو فشار متفاوت را خواهیم داشت. در نیم دور اول گردش روتور، یک فشار منفی دجود دارد و درطول گردش دوم از روتور، پمپ در معرض فشار کامل سیستم قرار دارد. این اختلاف فشار منجر به بار گذاری نامتقارن بر روی شفت می شود. به منظور جبران این عیب سطح داخلی بدنه از حالت دایره ای شکل به حالت بیضوی تغییر داده شده است. دو مجرای خروجی که تحت فشار بالا می باشد. با اختلاف 180 درجه نسبت به هم قرار دارند. این دو مجرا در دو سمت مخالف بر روی پوسته پمپ قرار می گیرند و باعث ایجاد تعادل فشار بر روی بدنه پمپ خواهد شد. مادامیکه نیروهای وارد بر شافت متعادل شود، هر گونه بار جانبی وارد بر شفت دفع خواهد شد. به عبارت دیگردو فشار در خلاف یکدیگر بر روی بدنه توزیع شده و نیروهای وارد به شفت متعادل می شود.جریان تولیدی در پمپهای متعادل همانند پمپهای تیغه ای نا متعادل، بسیار زیاد می باشد با این تفاوت که در پمپهای تیغه ای متعادل بجای یک مجرا دو مجرای مکش و دو مجرای دهش(فشار) وجود دارد . یک پمپ تیغه ای متعادل شامل یک رینگ بادامکی(بیضوی)، روتور، تیغه ها و صفحه شیاردار می باشد که مجراهای ودود و خروجی در خلاف یکدیگر قرار گرفته اند. یکی از فواید پمپهای تیغه ای افزایش عمر یاتاقان می باشد. این افزایش حدود 10-20 برابر نسبت به نوع نامتعادل می باشد. در مجموع افزایش قابل ملاحظه ای در فشار و سرعت در این دسته از پمپ ها خواهیم داشت

بار گذاری تیغه:

برای عملکرد مطلوب یک پمپ تیغه ای آب بندی بین لبه تیغه ها و رینگ بادامکی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. پمپ تیغه ای از نیروی گریز از مرکز جهت راندن تیغه ها به سمت بیرون و به سمت حلقه بادامکی برای رسیدن به آببندی مناسب استفاده می کند. به همین دلیل حداقل سرعت عملکرد در پمپهای تیغه ای rpm600 می باشد. با افزایش فشار سیستم، برای کاهش میزان نشتی داخلیب به یک آبندی خوب و محکم بین لبه تیغه و حلقه بادامکی نیاز است. برای دسترسی بهتر به آبندی مناسب در فشارهای بالا، در پمپهای تیغه ای صنعی، فشار خود سیستم به زیر تیغه ها هدایت و از نیروی آن برای درگیری بهتر تیغه ها به سطح رینگ بادامکی استفاده می شود. اگر چه این روش آبندی خوب و مطمئنی را ایجاد می کند ولی اشکال عمده ای دارد. بار گذاری هیدرولیکی بر روی تیغه ها در امتداد شیاربه تیغه ها نیرو اعمال می کند. این نیرو متناسب با فشار تخلیه تغییر می کندبنابراین چناچه فشار بالا رودنیروی بار گذاری بیش از حد زیاد شده و سبب فرسایش زود هنگام تیغه ها و حلقه می شود. برای حصول آببنی مناسب و همچنین کاهش میزان فرسایش، بار گذاری بر روی تیغه ها به صورت جزئی می باشد. یکی از راههای محدود کردن بار بر روی تیغه استفاده از تیغه های پخ دار و مایل می باشد. فشاری که بر روی سطحی نا متعادل که در حال گردش است وارد می شود نیروی ناشی از با رگذاری بر روی تیغه هاست، کاربرد تیغه ها با لبه های مایل محدودیتهای دارد و برای کاربرد در فشارهای بالا مناسب نیست.

3-5-2 پمپ تیغه ای جابجایی متغیر

یک پمپ تیغه ای جابجایی مثبت در هر دور از گردش خود حجم مشخصی از سیال را پمپاژ می کنند. معمولاً پمپهای صنعتی در سرعتهای بین 1200 تا 1800 دور در دقیقه کار می کنند و دبی خروجی این پمپها نسبتاً ثابت است. در اکثر کاربردهای هیدرولیکی لازم است که دبی خروجی پمپها متغیر باشد اما اغلب اینگونه نیست . یک راه برای رسیدن به این هدف استفاده از عامل محرک با سرعت متغیر می باشد. اگر چه این روش از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد و تنها راه دیگر استفاده از پمپهای جابجایی متغیر می باشد. مقدا ر سیال جابجا شده توسط یک پمپ تیغه ای بوسیله اختلاف بین حداکثر و حداقل فاصله ای که تیغه ها باز و بسته می شوند و پهنای تیغه تعیین می شود.  هنگامیکه پمپ در حال کار است نمی توان هیچ تغییری در پهنای تیغه ایجاد نمود اما فاصله ای را که تیغه ها باز می شوند را می توان تغییر داد. این کار را می توان توسط یک اهرم که موقعیت حلقه را نسبت به روتور تغییر می دهد انجام داد. چنین ساختاری امکان تغییر در حجم جابجایی پمپ را فراهم می کند . مکانیسم پمپاژ یک پمپ تیغه ای با حجم جابجایی متغیر اصولاً شامل یک روتور، تیغه، حلقه، صفحه شیاردارو یاتاقانهای محوری می باشد. هدف از کاربرد یاتاقانهای محوری هدایت حلقه بادامکی و جبران کننده فشار است که موقعیت حلقه نسبت به روتور را تغییر می دهد.

اصول کار

با پیچاندن پیچ، روتور بصورت خارج از مرکز نسبت به حلقه نگه داشته می شود. گردش روتور سبب پمپاژ سیال می شود. زمانیکه پیچ به سمت بیرون چرخانده می شود میزان خارج از مرکز به اندازه قبل نخواهد بود، بنابراین حجم خروجی پمپ کاهش پیدا خواهد کرد. زمانیکه پیچ بطور کامل به سمت خارج چرخانده شود مرکز حلقه با مرکز روتور منطبق خواهد شد. بعبارتی میزان خروج از مرکز صفر خواهد شد. بنابراین در این شرایط هیچ افزایش یا کاهش حجمی نخواهیم داشت و با وجود اینکه روتور بطور مدام در حال چرخش است عمل پمپاژ صورت نمی گیرد و بعبارتی پممپ بصورت هرزگرد دوران می کند.

3-5-3 جبران فشار در پمپ های تیغه ای جابجایی متغیر

پمپهای پره ای جابجایی متغیر، معمولاً دارای مکانیزم جبران کننده فشار هستند، این بدین معنی است که وقتی فشار تخلیه به مقدار معین شده ای می رسد، عمل پمپاژ سیال متوقف می شود. این کار با استفاده از یک فنر که (فنر جبران کننده ) نامیده می شود و تنظیم حلقه ها را بر عهده دارد انجام می شود. در آغاز، وقتی که فشار تخلیه پمپ صفر است، میزان گریز از مرکز، بیشترین مقدار را دارد و نیروی فنر، رینگ با دامکی را در انتهای سمت راست نگه می دارد. زمانی که فشار تخلیه افزایش می یابد، این افزایش فشار روی انحنای درونی حلقه بادامکی اثر کرده و  و حلقه را به سمت چپ ، در خلاف جهت نیروی فنر حرکت می دهد خلاف جهت نیروی فنر حرکت میدهد و بدینوسیله، میزان خارج ازمرکز را کاهش می هد وقتی افزایش فشار تخلیه، بیشتر شود و به حدی برسد که بتواند بر نیروی فنر غلبه کند، فنر جبران کننده فشرده می شود تا این که میزانگریز از مرکز به صفر می رسد. بنابراین، عمل پمپ  کردن متوقف شده و سیالی پمپاژ نمی شود باستثنای نشتی های جزئی پمپ، بنابراین فشار سیستم به تنظیمات فنر جبران کننده محدود می شود. این پمپ ها، خودشان را در برابر فشار زیاد ناشی از مدار محافظت می کنند نیازی به دستگاههای کنترل ایمنی سیستم هیدرولیک ندارند.

با استفاده از نمودار فوق نکات زیر قابل توجه است:

  1. خارج از مرکز بیشتر، جریان بیشتری می دهد.
  2. با افزابیش فشار تخلیه، جریان کاهش می یابد.
  3. وقتی خارج از مرکز صفر است، نتیجه میگیریم که جریان صفر می شود.

بازده حجمی یک  پمپ تیغه ای خوب، معمولاً بین 90 تا 95 در صد می باشد.

مطالب مرتبط