چرخ دنده ها
چرخ دنده ها
در پمپ های gear دو چرخ دنده وجود دارد، چرخ دنده محرک يا driver که به وسيله محور به موتور متصل است و چرخ دنده هرزگرد يا همان idler gear که در اثر درگيری با چرخ دنده محرک به حرکت در می آيد. در ناحيه مکش دنده ها از هم فاصله گرفته و فضای خالی بين آنها زياد می شود، که اين امر موجب ايجاد خلاء شده و موجب ورود سيال به داخل پمپ می شود. سيال از فضای بين چرخ دنده هاو پوسته به صورت محيطی منتقل می شود. دقت شود که سيال از بين دنده ها منتقل نمی شود.
در اين پمپ ها از چرخ دنده های جناغی (herring bone) و ساده (spur) و حلزونی (helical gear) استفاده می شود. در مواردی که سرعت زياد باشد مقدار لغزش دنده ها روی يکديگر در نوع spur بيشتر است. به همين علت از چرخ دنده های spur برای سرعت های بالا استفاده نمی شود و سرعت کاری آنها در حدود 600rpm می باشد. درحالی که از دو نوع ديگر برای سرعت های بالاتر تا حدود 1750rpm مي توان استفاده کرد.
تفاوت ديگر نوع spur با helical gear اين می باشد که در spur تمام طول دندانه های چرخ دنده در زمان درگيری با هم تماس دارند. اما در helical gear نقطه درگيری در طول دندانه ها با چرخش چرخ دنده حرکت کرده و اين قضيه موجب پايداری بيشتر فشار خروجی می شود. بنابراين در نوع helical نوسانات فشاری کمتری نسبت به نوع spur ايجاد می شود.
در نوع herring bone قبل از اين که تماس دو دندانه کاملا قطع شود، دو دندانه بعدی شروع به خروج سيال می کنند، اين امر موجب پايداری بيشتر فشار خروجی می شود.
چرخ دنده ها
بنابراين نوسانات فشاری در نوع herring bone نيز از نوع spur کمتر خواهد بود. از طرفی شکل چرخ دنده ها در نوع herring bone باعث می شود که انتقال توان از چرخ دنده محرک به چرخ دنده متحرک آرام تر صورت گيرد.
برای پمپ های دنده ای کوچک از چرخ دنده های ساده استفاده می شود، زيرا ساخت دو نوع ديگر چرخ دنده در اندازه کوچک مشکل است.
جنس چرخ دنده می تواند از فلز باشد و يا تنها يکی از آنها فلزی باشد. جنس چرخ دنده ها بستگی به تفاوت فشار خروجی ورودی پمپ و ويسکوزيته سيال پمپ شونده دارد. در صورتی که از پمپ های gear برای پمپاژ سيالاتی با قابليت روان کاری خوب استفاده شود. به طور مثال در پمپاژ روغن، در اين صورت تماس فلز با فلز با توجه به روان کاری مناسب سيال، بدون مشکل خواهد بود. برای پمپاژ سيالات پليمری نيز می توان از دو چرخ دنده فلزی استفاده نمود. برای پمپاژ سيالاتی با قدرت روان کاری کم، بايستی چرخ دنده هرزگرد يا همان idler gear غير فلزی باشد.
پوسته
پوسته پمپ های دنده ای از سه قسمت تشکل می شود:
بدنه نگه دارنده، درپوش طرف محور و درپوش انتهايی
قسمت داخلی بدنه نگه دارنده به شکل عدد 8 ساخته می شود، که در حقيقت دو چرخ دنده در همين قسمت هشت شکل قرار می گيرند. دهانه مکش و رانش در مرکز بدنه نگه دارنده قرار می گيرد. در پوش ها در دو طرف بدنه نگه دارنده قرار گرفته و در داخل آن سوراخ هايی تعبيه شده که محل قرار گرفتن ياتاقان های شافت می باشد. معمولا O-ring بين درپوش ها و بدنه نگه دارنده قرار می گيرد تا از نشتی سيال جلوگيری کند. با کاهش دما ويسکوزيته بالا استفاده شود، جهت جلوگيری از جامد شدن سيال مزبور خصوصا زماني که پمپ از سيال پر بوده و موقتا از سرويس خارج می شود، بايستی سيال را گرم نگه داشت. برای اين منظور، جهت انتقال موثر گرما به بدنه پمپ از يک محفظه يا همان jacket که در دور پوسته قرار می گيرد، استفاده می شود. اين محفظه به دور تمام پوسته يا تنها نيمی از پوسته قرار می گيرد. از محفظه مزبور آب داغ، بخار و يا روغن داغ جهت گرم کردن سيال عبور داده می شود.
شافت
در پمپ های دنده ای دو شافت وجود دارد؛ شافت محرک و شافت متحرک. شافت محرک شافتی است که چرخ دنده محرک يا همان drive gear بر روی آن قرار می گيرد و از درپوش انتهايی خارج شده و با موتور محرک کوپل می شود و به چرخش در می آيد.
بر روی شافت ديگر چرخ دنده هرزگرد يا همان idler gear نصب می شود. درگيری چرخ دنده هرزگرد و محرک با هم، موجب چرخش چرخ دنده هرزگرد و شافت آن می شود. توجه شود که اين شافت به طور کامل در داخل پوسته قرار می گيرد.
ياتاقان ها
وظيفه ياتاقان ها، نگهداری راستای صحيح شافت در برابر بارهای شعاعی و محوری وارد بر آنها می باشد. در پمپ های سانتريفیوژ، بارهای شعاعی و محوری، هر دو بر شافت وارد می شوند، که جهت حذف بارهای شعاعی از ياتاقان های شعاعی يا همان radial bearing و جهت حذف نيروی محوری از ياتاقان های کف گرد يا همان radial bearing استفاده می شود. اما درپمپ های gear تنها بارهای وارد برشافت، بارهای شعاعی هستند. به عبارتی تنها ياتاقان های شعاعی در اين پمپ ها استفاده می شود. ياتاقان های شعاعی استفاده شده می تواند از نوع تماس لغزشی و يا تماس غلتشی باشد. در تماس لغزشی اصطکاک وجود دارد و در تماس غلتشی اصطکاک وجود ندارد. از اين رو ياتاقان های لغزشی ياتاقان هايی با اصطکاک و ياتاقان هايی بدون اصطکاک ناميده می شوند.
در external gear pump ها از چهار ياتاقان استفاده می شود که در دو طرف چرخ دنده ها قرار می گيرند و به دو صورت متمايز هستند: ياتاقان درونی و ياتاقان بيرونی.
ياتاقان درونی در جداره اصلی پمپ قرار داده می شود و با مايع در تماس بوده، روغن کاری می شود. در حالی که ياتاقان بيرونی در محفظه ای بيرون جداره قرار دارد. در صورتي که مايع پمپ شونده خاصيت روان کاری داشته باشد، ياتاقان درونی است و عمل روان کاری توسط سطل پمپ شونده انجام می شود. ياتاقان های درونی ظاهری شبيه به يک بوش ساده را دارد. ياتاقان های بوشی، ياتاقان هايی لغزشی و يا به عبارتی با اصطکاک هستند. اين ياتاقان ها در سوراخ هايی که در درپوش ها تعبيه شده در دو طرف چرخ دنده ها قرار می گيرند.
در صورتي که سيال خاصيت روان کاری نداشته باشد و يا داغ باشد از ياتاقان بيرونی استفاده می شود و بايستی آن را مرتبا روغن کاری يا گريس کاری نمود. ياتاقان های بيرونی، ياتاقان هايی غلتشی هستند. از انواع مختلف رولربرينگ ها و بال برينگ ها برای اين منظور می توان استفاده نمود.
سيستم آب بندی در چرخ دنده ها
در نقاط عبوری شافت از داخل پوسته امکان خروج سيال پمپ شونده يا ورود هوا به داخل پمپ وجود دارد، از اين رو بايستی پوسته را در اين نقاط آب بندی نمود.
در پمپ های دنده ای از اين رو بايستی پوسته را در اين نقاط آب بندی نمود.
در پمپ های دنده ای از دو نوع سيستم آب بندی از نوع packing و سيستم آب بندی از نوع مکانيکال سيل استفاده می شود.
در صورت استفاده از ياتاقان های درونی، تنها در محل وارد شدن شافت محرک به در پوش طرف محور نياز به سيستم آب بندی وجود دارد. در مواردی که ياتاقان ها بيرونی باشد آب بندی در چهار محل لازم می شود، به عبارتی دو سر هر محور بايستی آب بندی شود.
ميان سيستم آب بندی برای پمپ های gear و پمپ های سانتريفیوژ تفاوت زيادی وجود دارند. همانند مکانیکال سيل در پمپ های سانتريفیوژ، مکانيکال سيل در پمپ های gear، از O-ring,drive collar , spring,stationary face , Rotating face تشکيل می شود.
Rotating face بر روی شافت نصب شده و با حرکت شافت می چرخد درحالی که stationary face به پوسته متصل و ثابت است. فشار فنر سطوح دوار و ثابت را به هم متصل می کند. لقی ما بين سطوح با مقدار کمی سيال پمپ شونده پر می شود و سطوح کاملا به هم چسبيده نخواهند بود. درصورتی که اين لايه روان کار ازبين برود، سطوح دوار و ثابت مستقيما به هم تماس خواهند داشت. اين امر موجب فرسايش سطوح، افزايش دمای مکانيکال سيل و در نهايت خرابی آن خواهد شد.
سيستم آب بندی در چرخ دنده ها
مکانيکال سيل تکی می تواند به صورت داخلی و يا خارجی نصب شود. در مکانيکال سيل داخلی قسمت های دوار در تماس مستقيم با سيال قرار دارند. در مکانيکال سيل پمپ شونده و مکانيکال سيل با هم سازگاری نداشته باشند و در صورت تماس مستقيم مکانيکال سيل با سيال خرابی سريع در آن اتفاق بيفتد، می توان از مکانيکال سيل خارجی استفاده نمود.
در مکانيکال سيل دوبل از دو مکانيکال سيل جهت آب بندی استفاده می شود. مابين سيل ها از سيال با فشار بالا يا همان barrier fluid استفاده می شود. فشار محفظه آب بندی بايد 15psi از فشار خروجی پمپ بيشتر باشد. سيال مورد استفاده بايد با سيال پمپ شونده سازگاری داشته باشد و بی خطر باشد. سيال عمل روان کاری مکانيکال سيل تنها باسيال flushing در ارتباط هستند. بنابراين هميشه امکان نشتی از سيال flushing به سيال پمپ شونده وجود دارد و عکس اين مطلب هيچ گاه اتفاق نمی افتد. استفاده از مکانيکال سيل دوبل با سيستم flushing از نوع barrier برای سيالاتی که در دمای محيط کريستاله مي شوند و يا قدرت خورندگی آنها بالاست بسيار مفيد می باشد. سيالاتی که کريستاله می شوند، تمايل دارند که در اطراف لبه های سطوح سيل کريستاله شوند. که اين امر موجب خرابی دائم مکانيکال سيل می شود. از اين رو جهت جلوگيری از تماس ما بين سيال و مکانيکال سيل از مکانيکال سيل دوبل استفاده می شود.
همانند پمپ های سانتريفیوژ سيستم آب بندی از نوع packing زمانی که سيال پمپ شونده خطرناک نباشد و نشتی مانعی نداشته باشد استفاده می شود. 10-8 قطره در دقيقه نشتی.
سيستم آب بندی در چرخ دنده ها
مجازبرای سيستم آب بندی از نوع packing در پمپ های gear می باشد.سيستم آب بندی از نوع packing از gland ، packing و کاسه نمد يا همان stuffing box تشکيل می شود.
جهت خنک کردن و روان کاری packing ازحلقه فانوسی ياهمان lantern ring استفاده می شود، که ما بين packing ها نصب می شود و جريانی از سيال به داخل lantern ring فرستاده می شود، تا عمل روان کاری و خنک کاری packing انجام شود.
strainer در چرخ دنده ها
وجود مواد جامد درداخل سيال عمر کاری پمپ های دنده ای را به شدت کاهش می دهد. بنابراين بايستی فيلتر يا strainer در لوله مکش نصب شود تا از پمپ محافظت کند. فيلتر يا استرينر بايستی مرتبا از نظر انسداد بررسی شده و در صورت نياز تميز و يا تعويض شود. مواد جامد حتی دراندازه های نسبتا کوچک می تواند در فواصل لقی های بسيار کم بين قطعات بچسبد و باعث فرسايش آنها، افزايش نشتی داخلی و افزايش داخلی و افزايش توان مصرفی پمپ شود. مواد جامد در اندازه های بزرگتر می تواند ما بين دنده ها قرار گرفته باعث شکستگی و يا قفل شدن دنده ها و خرابی پمپ شود. در سيالاتی abrasive که خاصيت سايندگی سيال به علت مواد جامد زياد موجود درآن بالا می باشد، امکان دارد با وجود استفاده از فيلتر يا استريز باز هم مواد جامد به طور کامل از سيال حذف نشود، در اين صورت با کاهش سرعت پمپ، عمر کاری پمپ را افزايش می دهند.
بين فيلترها و استرينرهای استفاده شده برای پمپ های gear و سانتريفیوژ تفاوتی وجود ندارد.
در انتخاب فيلتر يا strainer برای پمپ ها بايستی دو پارامتر اندازه مش و جنس فيلتر يا استرينر در نظر گرفته شود. به طور مثال در صورتی که از پمپ هاي دنده ای برای پمپاژ سيالات با ويسکوزيته بالا استفاده شود. چون اين سيالات دردمای پايين به صورت جامد هستند. بنابراين آنها را گرم کرده و سپس پمپاژ می کنند. در اين صورت بايستی جنس فيلتر يا استرينر سازگار با دمای بالا انتخاب شود. معمولا از سراميک يا فلز برای اين منظور استفاده می شود از نظر اندازه مش نيز با توجه به سايز ذرات موجود در سيال و همچنين افت فشار مجاز در فيلتر يا استرينر، انتخاب مش صورت مي گيرد. افت فشار موجود در فيلتر يا استرينر بايد به اندازه ای باشد که موجب کاهش شديد فشار در لوله مکش نشود.
