Pompa zębata

Rozstrzelony widok zewnętrznej pompy zębatej.

Przepływ płynu w zewnętrznej pompie zębatej

W tej wewnętrznej pompie zębatej woda przepływa od lewej do prawej strony.

Pompa oleju z silnika skutera

Pompa zębata wykorzystuje zazębienie kół zębatych do pompowania płynu przez przemieszczenie. Są jednym z najpowszechniejszych typów pomp do hydraulicznych . Pompa zębata została wynaleziona około 1600 roku przez Johannesa Keplera .

Pompy zębate są również szeroko stosowane w instalacjach chemicznych do pompowania płynów o dużej lepkości . Istnieją dwie główne odmiany: zewnętrzne pompy zębate , które wykorzystują dwa zewnętrzne koła zębate czołowe, oraz wewnętrzne pompy zębate , które wykorzystują zewnętrzne i wewnętrzne koło zębate (zęby wewnętrznego koła zębatego skierowane są do wewnątrz, patrz poniżej). Pompy zębate są pompami wyporowymi (lub stałymi ), co oznacza, że pompują stałą ilość płynu na każdy obrót. Niektóre pompy zębate są zaprojektowane do działania jako silnik lub pompa.

Teoria operacji

Gdy koła zębate obracają się, rozdzielają się po stronie wlotowej pompy, tworząc pustkę i ssanie, które jest wypełnione płynem . Płyn jest przenoszony przez koła zębate na tłoczną stronę pompy, gdzie zazębienie kół zębatych wypiera płyn. Luzy mechaniczne są niewielkie – rzędu 10 μm. Ciasne prześwity wraz z prędkością obrotową skutecznie zapobiegają cofaniu się płynu.

Sztywna konstrukcja kół zębatych i obudów pozwala na bardzo wysokie ciśnienia i możliwość pompowania płynów o dużej lepkości .

Istnieje wiele odmian, w tym zestawy kół zębatych śrubowych i jodełkowych (zamiast kół zębatych czołowych), wirniki w kształcie krzywek podobne do dmuchaw Rootsa (powszechnie używanych jako sprężarki doładowujące ) oraz konstrukcje mechaniczne, które umożliwiają układanie pomp w stos. Poniżej przedstawiono najczęstsze odmiany (koło napędowe jest pokazane na niebiesko , a koło pasowe na fioletowo ).

Zewnętrzna konstrukcja pompy zębatej do zastosowań hydraulicznych .
Konstrukcja pompy z wewnętrznym kołem zębatym ( Gerotor ) do samochodowych pomp olejowych.
Konstrukcja pompy z wewnętrznym kołem zębatym (Crescent Internal Gear) do płynów o dużej lepkości .

Zewnętrzna precyzyjna pompa zębata jest zwykle ograniczona do maksymalnego ciśnienia roboczego 210 barów (21 000 kPa) i maksymalnej prędkości 3000 obr./min. Niektórzy producenci produkują pompy zębate o wyższych ciśnieniach roboczych i prędkościach, ale te typy pomp są hałaśliwe i mogą wymagać specjalnych środków ostrożności.

Otwory ssawne i tłoczne muszą łączyć się w miejscu zazębienia kół zębatych (pokazane jako niewyraźne szare linie na wewnętrznych obrazach pompy). Niektóre wewnętrzne pompy zębate mają dodatkowe uszczelnienie w kształcie półksiężyca (pokazane powyżej, po prawej). Ten półksiężyc służy do oddzielania kół zębatych, a także zmniejsza prądy wirowe.

Formuły pompy:

Natężenie przepływu w galonach amerykańskich/min = wydajność pompy × obr./min
Moc w KM = galon amerykański/min × (lbf/cal ² )/1714

Efektywność

Pompy zębate są na ogół bardzo wydajne, zwłaszcza w zastosowaniach wysokociśnieniowych.

Czynniki wpływające na efektywność

Luzy: Geometryczne luzy na końcu i zewnętrznej średnicy kół zębatych umożliwiają wyciek i przepływ wsteczny. Jednak czasami większe prześwity pomagają zmniejszyć tarcie hydrodynamiczne i poprawić wydajność.
Luz przekładni: Duży luz między zębatkami umożliwia również wyciek płynu. Pomaga to jednak zmniejszyć straty energii wynikające z uwięzienia płynu między zębami przekładni (znane jako pułapka ciśnieniowa).

Aplikacje

Petrochemia: czysty lub wypełniony bitum, smoła, olej napędowy, ropa naftowa, olej smarowy itp.
Chemikalia: krzemian sodu, kwasy, tworzywa sztuczne, mieszane chemikalia, izocyjaniany itp.
Farba i tusz.
Żywice i kleje.
Pulpa i papier: kwas, mydło, ług, ług czarny, kaolin, wapno, lateks, szlam itp.
Żywność: Czekolada, masło kakaowe, wypełniacze, cukier, tłuszcze i oleje roślinne, melasa, karma dla zwierząt itp.
Lotnictwo: Pompy paliwowe do silników odrzutowych

Zobacz też

Linki zewnętrzne