{"id":31149,"date":"2024-10-08T09:10:20","date_gmt":"2024-10-08T09:10:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=31149"},"modified":"2024-12-17T05:11:48","modified_gmt":"2024-12-17T05:11:48","slug":"the-working-principle-of-gear-pump","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/the-working-principle-of-gear-pump\/","title":{"rendered":"Das Funktionsprinzip der Zahnradpumpe"},"content":{"rendered":"

Bei meiner Erforschung hydraulischer Systeme habe ich das Funktionsprinzip von Zahnradpumpen<\/a>Diese Pumpen sind aufgrund ihrer Zuverl\u00e4ssigkeit und Effizienz f\u00fcr die Fl\u00fcssigkeitsf\u00f6rderung in verschiedenen Anwendungen unverzichtbar. Das Verst\u00e4ndnis der Funktionsweise von Zahnradpumpen erm\u00f6glicht es mir, Probleme effektiv zu beheben und die Systemleistung zu optimieren. In diesem Artikel gehe ich auf die grundlegende Mechanik von Zahnradpumpen ein und erkl\u00e4re deren Aufbau, Funktionsweise und Vorteile. Mein Ziel ist es, wertvolle Erkenntnisse zu vermitteln, die anderen Fachleuten helfen, ihr Verst\u00e4ndnis und ihre Anwendung dieser wichtigen Technologie zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

\u25cfDas Grundkonzept der Zahnradpumpe<\/h2>\n\n\n\n

Das Konzept einer Zahnradpumpe ist denkbar einfach. Ihre Grundform besteht darin, dass zwei gleich gro\u00dfe Zahnr\u00e4der in einem eng anliegenden Geh\u00e4use ineinander greifen und miteinander rotieren. Die Innenseite des Geh\u00e4uses \u00e4hnelt der Form einer \u201e8\u201c, und darin sind zwei Zahnr\u00e4der verbaut. Der Au\u00dfendurchmesser und die beiden Seiten des Zahnrads sind eng mit dem Geh\u00e4use verbunden. Das Material aus dem Extruder gelangt in die Mitte der beiden Zahnr\u00e4der an der Saug\u00f6ffnung, f\u00fcllt den Raum, bewegt sich mit der Rotation der Z\u00e4hne entlang des Geh\u00e4uses und wird schlie\u00dflich ausgesto\u00dfen, wenn die beiden Z\u00e4hne ineinander greifen.<\/p>\n\n\n\n

In der Terminologie wird eine Zahnradpumpe auch als Verdr\u00e4ngerpumpe bezeichnet, die wie ein Kolben in einem Zylinder funktioniert. Wenn ein Zahn in den Fl\u00fcssigkeitsraum eines anderen Zahns eintritt, k\u00f6nnen sich Fl\u00fcssigkeit und Zahn aufgrund der Inkompressibilit\u00e4t der Fl\u00fcssigkeit nicht gleichzeitig im selben Raum befinden, sodass die Fl\u00fcssigkeit mechanisch herausgedr\u00fcckt wird. <\/p>\n\n\n\n

Aufgrund des st\u00e4ndigen Eingriffs der Z\u00e4hne tritt dieses Ph\u00e4nomen kontinuierlich auf, sodass am Pumpenauslass eine kontinuierliche F\u00f6rdermenge bereitgestellt wird, die bei jeder Umdrehung der Pumpe gleich ist. Durch die ununterbrochene Drehung der Antriebswelle f\u00f6rdert die Pumpe kontinuierlich Fl\u00fcssigkeit. Der Durchfluss der Pumpe h\u00e4ngt direkt von der Pumpendrehzahl ab.<\/p>\n\n\n\n

Tats\u00e4chlich tritt in der Pumpe ein geringer Fl\u00fcssigkeitsverlust auf, da diese Fl\u00fcssigkeiten zum Schmieren der Lager und beider Seiten der Zahnr\u00e4der verwendet werden und der Pumpenk\u00f6rper nie ohne Spiel passt, sodass die Fl\u00fcssigkeit nicht aus dem Auslass 100% austreten kann. Ein geringer Fl\u00fcssigkeitsverlust ist daher unvermeidlich, wodurch die Betriebseffizienz der Pumpe nicht 100% erreicht. Die Pumpe kann jedoch weiterhin gut laufen und f\u00fcr die meisten extrudierten Materialien kann sie immer noch eine Effizienz von 93% bis 98% erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Bei Fl\u00fcssigkeiten, deren Viskosit\u00e4t oder Dichte sich w\u00e4hrend des Prozesses \u00e4ndert, wird diese Pumpe nicht allzu stark beeintr\u00e4chtigt. Befindet sich an der Seite des Auslasses ein D\u00e4mpfer, z. B. ein Sieb oder eine Drossel, dr\u00fcckt die Pumpe die Fl\u00fcssigkeit hindurch. \u00c4ndert sich dieser D\u00e4mpfer w\u00e4hrend des Betriebs, d. h. wenn das Filtersieb verschmutzt oder verstopft ist oder der Gegendruck des Begrenzers ansteigt, h\u00e4lt die Pumpe eine konstante Durchflussrate aufrecht, bis die mechanische Grenze der schw\u00e4chsten Komponente im Ger\u00e4t erreicht ist.<\/p>\n\n\n\n

Die Drehzahl einer Pumpe ist begrenzt und h\u00e4ngt haupts\u00e4chlich vom Prozessmedium ab. Wird \u00d6l gef\u00f6rdert, kann die Pumpe mit hoher Drehzahl rotieren. Handelt es sich bei dem Medium jedoch um eine hochviskose Polymerschmelze, verst\u00e4rkt sich diese Einschr\u00e4nkung bei k\u00f6rperlicher Bet\u00e4tigung deutlich.<\/p>\n\n\n\n

Es ist sehr wichtig, die hochviskose Fl\u00fcssigkeit in den zweizahnigen Raum an der Seite des Sauganschlusses zu dr\u00fccken. Ist dieser Raum nicht gef\u00fcllt, kann die Pumpe nicht die genaue F\u00f6rdermenge f\u00f6rdern. Der PV-Wert ist daher ein weiterer limitierender Faktor und eine Prozessvariable. Aufgrund dieser Einschr\u00e4nkungen bieten Zahnradpumpenhersteller eine Reihe von Produkten mit unterschiedlichen Spezifikationen und F\u00f6rdermengen an. Diese Pumpen werden auf den jeweiligen Anwendungsprozess abgestimmt, um Systemleistung und Preis zu optimieren.<\/p>\n\n\n\n

Zahnrad und Welle der PEP-II-Pumpe sind integriert, und der gesamte K\u00f6rper wird geh\u00e4rtet, um eine l\u00e4ngere Lebensdauer zu erreichen. Das D-Lager verf\u00fcgt \u00fcber einen Zwangsschmiermechanismus, der es dem Polymer erm\u00f6glicht, durch die Lageroberfl\u00e4che zu flie\u00dfen und zur Einlassseite der Pumpe zur\u00fcckzukehren, um eine effektive Schmierung der rotierenden Welle zu gew\u00e4hrleisten. Dies reduziert die M\u00f6glichkeit von Polymerr\u00fcckst\u00e4nden und -abbau. Der pr\u00e4zisionsgefertigte Pumpenk\u00f6rper passt das D-Lager genau an die Zahnradwelle an, um sicherzustellen, dass die Zahnradwelle nicht exzentrisch ist und Zahnradverschlei\u00df vermieden wird. Die Parkwood-Dichtungsstruktur und die PTFE-Lippendichtung bilden zusammen eine wassergek\u00fchlte Dichtung. <\/p>\n\n\n\n

Diese Dichtung ber\u00fchrt die Wellenoberfl\u00e4che nicht. Das Dichtungsprinzip besteht darin, das Polymer bis zur Halbschmelze abzuk\u00fchlen und so eine selbstdichtende Dichtung zu bilden. Alternativ kann eine Rheoseal-Dichtung verwendet werden, die an der Innenseite der Wellendichtung mit umgekehrten Spiralnuten versehen ist, sodass das Polymer durch R\u00fcckdruck zur\u00fcck zum Einlass gedr\u00fcckt werden kann. Um die Montage zu erleichtern, hat der Hersteller eine Ringschrauben-Montagefl\u00e4che entwickelt, die zur Flanschmontage anderer Ger\u00e4te passt und die Herstellung zylindrischer Flansche erleichtert.<\/p>\n\n\n\n

Die PEP-II-Zahnradpumpe verf\u00fcgt \u00fcber Heizelemente, die den Spezifikationen der Pumpe entsprechen und vom Benutzer ausgew\u00e4hlt werden k\u00f6nnen. Dies gew\u00e4hrleistet eine schnelle Erw\u00e4rmung und W\u00e4rmekontrolle. Anders als bei der Heizmethode im Pumpenk\u00f6rper beschr\u00e4nkt sich die Besch\u00e4digung dieser Komponenten auf eine Platine und hat nichts mit der gesamten Pumpe zu tun.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfLaufwerk<\/h2>\n\n\n\n

Die Zahnradpumpe wird von einem unabh\u00e4ngigen Motor angetrieben, der Druckpulsationen und Durchflussschwankungen vor dem Extruder effektiv blockieren kann. Die Druckpulsation am Auslass der Zahnradpumpe kann innerhalb von 1% gesteuert werden. Der Einsatz einer Zahnradpumpe in der Extrusionslinie kann die Durchflussrate erh\u00f6hen und die Scherung und Verweilzeit des Materials im Extruder reduzieren.<\/p>\n\n\n\n

Die Au\u00dfenzahnradpumpe ist die am h\u00e4ufigsten verwendete Zahnradpumpe und wird allgemein als Au\u00dfenzahnradpumpe bezeichnet. Ihr Aufbau ist in Abbildung 1 dargestellt und besteht haupts\u00e4chlich aus Antriebszahnrad, Abtriebszahnrad, Pumpengeh\u00e4use, Pumpendeckel und Sicherheitsventil. Der abgedichtete Raum, der durch Pumpengeh\u00e4use, Pumpendeckel und Zahnrad gebildet wird, ist der Arbeitsraum der Zahnradpumpe. Die Achsen der beiden Zahnr\u00e4der sind jeweils in den Lagerbohrungen der beiden Pumpendeckel montiert, und die Antriebswelle ragt aus dem Pumpengeh\u00e4use heraus und wird vom Motor angetrieben. Die Au\u00dfenzahnradpumpe zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, geringes Gewicht, niedrige Kosten, zuverl\u00e4ssigen Betrieb und ein breites Anwendungsspektrum aus.<\/p>\n\n\n\n

Wenn die Zahnradpumpe arbeitet, dreht sich das Antriebsrad mit dem Motor und treibt das angetriebene Rad zum Drehen an. Wenn die ineinandergreifenden Z\u00e4hne auf einer Seite der Saugkammer allm\u00e4hlich getrennt werden, vergr\u00f6\u00dfert sich das Volumen der Saugkammer und der Druck nimmt ab, und die Fl\u00fcssigkeit im Saugrohr wird in die Pumpe gesaugt. Die Saugfl\u00fcssigkeit wird durch das Zahnrad in der Zahnnut auf zwei Arten in die Auslasskammer gedr\u00fcckt. <\/p>\n\n\n\n

Nachdem die Fl\u00fcssigkeit in die Auslasskammer gelangt ist, greifen die Zahnr\u00e4der der beiden Zahnr\u00e4der kontinuierlich ineinander, sodass die Fl\u00fcssigkeit aus der Auslasskammer in das Auslassrohr gedr\u00fcckt wird. Das Antriebszahnrad und das angetriebene Zahnrad drehen sich kontinuierlich, und die Pumpe kann kontinuierlich Fl\u00fcssigkeit ansaugen und abgeben.<\/p>\n\n\n\n

Der Pumpenk\u00f6rper ist mit einem Sicherheitsventil ausgestattet. Wenn der F\u00f6rderdruck den angegebenen Druck \u00fcberschreitet, kann die F\u00f6rderfl\u00fcssigkeit das Sicherheitsventil automatisch \u00f6ffnen, um die Hochdruckfl\u00fcssigkeit in die Saugleitung zur\u00fcckzuf\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Die Innenzahnradpumpe besteht aus einem Paar ineinander greifender Innenzahnr\u00e4der, sichelf\u00f6rmigen Teilen und Pumpengeh\u00e4usen dazwischen. Die Rolle des sichelf\u00f6rmigen Teils besteht darin, die Saugkammer von der Druckkammer zu trennen. Wenn sich das Antriebszahnrad dreht, entsteht ein Unterdruck, an dem sich das Zahnrad l\u00f6st und die Fl\u00fcssigkeit in die Pumpe saugt, um die Z\u00e4hne der Saugkammer zu f\u00fcllen. Anschlie\u00dfend gelangt sie \u00fcber zwei Wege entlang der Innen- und Au\u00dfenseite des sichelf\u00f6rmigen Teils in die Druckkammer. Dort, wo die Zahnr\u00e4der ineinander greifen, wird die zwischen den Z\u00e4hnen vorhandene Fl\u00fcssigkeit herausgedr\u00fcckt und in das Druckrohr geleitet.<\/p>\n\n\n\n

Neben den Eigenschaften Selbstansaugleistung, Durchfluss und F\u00f6rderdruck verf\u00fcgt die Zahnradpumpe \u00fcber kein Saug- und Druckventil am Pumpengeh\u00e4use. Sie zeichnet sich durch einfache Struktur, gleichm\u00e4\u00dfigen Durchfluss und zuverl\u00e4ssigen Betrieb aus, ist jedoch niedrigeffizient, ger\u00e4usch- und vibrationsintensiv und verschlei\u00dfanf\u00e4llig. Sie wird haupts\u00e4chlich zum Transport verschiedener \u00d6le verwendet, die nicht korrosiv sind, keine festen Partikel enthalten und schmierf\u00e4hig sind. Die Temperatur \u00fcberschreitet in der Regel 70 \u00b0C nicht, wie z. B. Schmier\u00f6l und essbares Pflanzen\u00f6l. Der Durchflussbereich liegt im Allgemeinen zwischen 0,045 und 30 ms\/h, der Druckbereich zwischen 0,7 und 20 MPa und die Arbeitsgeschwindigkeit zwischen 1200 und 4000 U\/min.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfStrukturelle Merkmale<\/h2>\n\n\n\n

\u2474 Einfache Struktur und g\u00fcnstiger Preis;<\/p>\n\n\n\n

\u2475 Geringer Arbeitsaufwand und breite Anwendung;<\/p>\n\n\n\n

\u2476 Die Endkappen und die Zwischenzahnnuten des Zahnrads bilden viele fest abgedichtete Arbeitskammern, die nur als Mengenpumpe verwendet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Das Getriebe nutzt die neue, international fortschrittliche Technologie der 1990er Jahre \u2013 den doppelten Arkussinus-Zahnprofilbogen. Im Vergleich zu Evolventenverzahnungen liegt der gr\u00f6\u00dfte Vorteil darin, dass w\u00e4hrend des Eingriffs der Zahnr\u00e4der kein relatives Gleiten auf der Zahnprofiloberfl\u00e4che auftritt. Dadurch ist die Zahnoberfl\u00e4che verschlei\u00dffrei, l\u00e4uft ungleichm\u00e4\u00dfig, fl\u00fcssigkeitsdicht, ger\u00e4uscharm, langlebig und hocheffizient. Die Pumpe befreit sich von den Fesseln traditioneller Konstruktionen und er\u00f6ffnet neue Wege in Design, Produktion und Anwendung.<\/p>\n\n\n\n

\u25cf Zahnradpumpenklassifizierung<\/h2>\n\n\n\n

Was die Kernkomponentenzahnr\u00e4der betrifft, so bestehen sie haupts\u00e4chlich aus gew\u00f6hnlichen Zahnradpumpen<\/a> und Bogenzahnradpumpen. Herk\u00f6mmliche Zahnradpumpen sind beim Transport von verunreinigten Medien langlebiger als Kreisbogenzahnradpumpen, und Kreisbogenzahnradpumpen haben eine spezielle Struktur, transportieren saubere Medien, sind ger\u00e4uscharm und haben eine lange Lebensdauer. Jede hat ihre eigenen Vorteile.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bei meiner Besch\u00e4ftigung mit Hydrauliksystemen habe ich das Funktionsprinzip von Zahnradpumpen zu sch\u00e4tzen gelernt. Diese Pumpen sind<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":53949,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[180],"tags":[1762,1763,1764,1765,1761],"class_list":["post-31149","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog","tag-gear-pump","tag-gear-pump-components","tag-gear-pump-function","tag-the-basic-concept-of-gear-pump","tag-the-working-principle-of-gear-pump"],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.harsle.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Working-Principle-of-Gear-Pump.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31149","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31149"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31149\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/53949"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31149"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31149"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31149"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}