Ten pompa zębata jest pompą rotacyjną, która opiera się na zmianie i ruchu objętości roboczej utworzonej pomiędzy cylindrem pompy a zazębiającym się kołem zębatym, aby transportować ciecz lub wywierać na nią ciśnienie. Dwie zamknięte przestrzenie składają się z dwóch kół zębatych, korpusu pompy oraz przedniej i tylnej pokrywy. Gdy koła zębate obracają się, objętość przestrzeni po stronie rozłączenia koła zębatego wzrasta od małej, aby utworzyć podciśnienie zasysające ciecz, a objętość przestrzeni po stronie zazębienia koła zębatego wzrasta od dużej do małej i wciska ciecz do rurociągu. Komora ssąca i komora tłoczna są oddzielone linią zazębienia dwóch kół zębatych. Ciśnienie na wylocie pompy zębatej zależy całkowicie od oporu na wylocie pompy.

1. Zasada działania pompy zębatej

Podstawowe koncepcje:

Koncepcja pompa zębata Jest bardzo prosty. Jego najprostsza forma polega na tym, że dwa koła zębate tej samej wielkości zazębiają się i obracają się w ściśle dopasowanej obudowie. Wnętrze obudowy ma kształt zbliżony do litery „8” i są w niej zamontowane dwa koła zębate. Średnica zewnętrzna i obie strony koła zębatego są ściśle dopasowane do obudowy. Materiał z wytłaczarki trafia do środka dwóch kół zębatych przez otwór ssący i wypełnia tę przestrzeń, przemieszcza się wzdłuż obudowy wraz z obrotem zębów i jest ostatecznie odprowadzany, gdy dwa zęby się zazębią.

W terminologii pompa zębata nazywana jest również urządzeniem wyporowym, które działa jak tłok w cylinderGdy ząb wchodzi w przestrzeń płynową innego zęba, ponieważ płyn jest nieściśliwy, płyn i ząb nie mogą jednocześnie zajmować tej samej przestrzeni, co powoduje mechaniczne wyciśnięcie płynu. Ze względu na ciągłe zazębianie się zębów, zjawisko to występuje w sposób ciągły, dzięki czemu na wylocie pompy zapewniana jest stała ilość płynu, która jest taka sama dla każdego obrotu pompy. Dzięki nieprzerwanemu obrotowi wału napędowego pompa nieprzerwanie tłoczy płyn. Natężenie przepływu pompy jest bezpośrednio związane z jej prędkością obrotową.

W rzeczywistości, w pompie występuje niewielka utrata płynu, ponieważ płyny te służą do smarowania łożysk i obu stron przekładni, a korpus pompy nigdy nie może być dopasowany bez luzu, co uniemożliwia wypływ 100% płynu z wylotu. Niewielka utrata płynu jest nieunikniona, co uniemożliwia osiągnięcie przez pompę wydajności roboczej 100%. Pompa może jednak nadal pracować prawidłowo, a w przypadku większości wytłaczanych materiałów może osiągnąć wydajność od 93% do 98%.

W przypadku cieczy, których lepkość lub gęstość zmienia się w trakcie procesu, pompa nie będzie miała większego wpływu na jej pracę. Jeśli z boku króćca tłocznego znajduje się przepustnica, taka jak filtr siatkowy lub ogranicznik, pompa będzie przepychać przez nią ciecz. Jeśli ta przepustnica zmieni się w trakcie pracy, tj. jeśli sitko filtra ulegnie zabrudzeniu, zatkaniu lub wzrośnie przeciwciśnienie w ograniczniku, pompa będzie utrzymywać stałą wydajność, aż do osiągnięcia mechanicznej granicy wytrzymałości najsłabszego elementu urządzenia.

W rzeczywistości istnieje ograniczenie prędkości pompy, które zależy głównie od rodzaju cieczy roboczej. Jeśli tłoczony jest olej, pompa może obracać się z bardzo dużą prędkością, ale gdy cieczą jest stopiony polimer o wysokiej lepkości, ograniczenie to znacznie wzrasta.

Bardzo ważne jest wtłoczenie cieczy o wysokiej lepkości do przestrzeni dwuzębowej z boku króćca ssawnego. Jeśli ta przestrzeń nie zostanie wypełniona, pompa nie będzie w stanie zapewnić dokładnego przepływu, dlatego wartość PV jest kolejnym czynnikiem ograniczającym i zmienną procesową. Ze względu na te ograniczenia producenci pomp zębatych oferują szereg produktów, różniących się specyfikacją i wydajnością. Pompy te będą dopasowywane do konkretnego procesu aplikacji, aby zoptymalizować wydajność i cenę systemu.

Urządzenie napędowe:

Pompa zębata jest napędzana niezależnym silnikiem, który skutecznie blokuje pulsacje ciśnienia i wahania przepływu po stronie wlotowej. Pulsację ciśnienia na wylocie pompy zębatej można kontrolować za pomocą sterownika 1%. Zastosowanie pompy zębatej na linii produkcyjnej wytłaczarki może zwiększyć prędkość przepływu na wyjściu oraz skrócić czas ścinania i przebywania materiału w wytłaczarce.

Pompa zębata zewnętrzna jest najszerzej stosowana. Ogólnie rzecz biorąc, określenie „pompa zębata” odnosi się zazwyczaj do pompy zębatej zewnętrznej. Jej konstrukcja, przedstawiona na rysunku, składa się głównie z koła zębatego napędzającego, koła zębatego napędzanego, korpusu pompy, pokrywy pompy i zaworu bezpieczeństwa. Szczelna przestrzeń utworzona przez korpus pompy, pokrywę pompy i koło zębate to przestrzeń robocza pompy zębatej. Osie dwóch kół zębatych są odpowiednio zamontowane w otworach łożyskowych na dwóch pokrywach pompy, a wałek koła zębatego napędowego wystaje z korpusu pompy i jest napędzany przez silnik, aby się obracać. Pompa zębata zewnętrzna charakteryzuje się prostą konstrukcją, lekkością, niskim kosztem, niezawodnością i szerokim zakresem zastosowań.

Podczas pracy pompy zębatej koło napędowe obraca się wraz z silnikiem i napędza koło napędzane. Gdy zazębiające się zęby po jednej stronie komory ssącej stopniowo się rozsuwają, objętość komory ssącej wzrasta, a ciśnienie spada, a ciecz z rury ssącej jest zasysana do pompy. Ciecz zasysana jest wtłaczana do komory tłocznej przez koło zębate w rowku zębatym na dwa sposoby. Po wpłynięciu cieczy do komory tłocznej, zęby obu kół zębatych zazębiają się w sposób ciągły, dzięki czemu ciecz jest ściskana i wpływa do rury tłocznej z komory tłocznej. Koło napędowe i koło napędzane obracają się w sposób ciągły, a pompa może nieprzerwanie zasysać i tłoczyć ciecz.

Korpus pompy jest wyposażony w zawór bezpieczeństwa. Gdy ciśnienie tłoczenia przekroczy określoną wartość, tłoczona ciecz może automatycznie otworzyć zawór bezpieczeństwa, aby ciecz pod wysokim ciśnieniem wróciła do rury ssawnej.

Pompa zębata wewnętrzna składa się z pary zazębiających się ze sobą wewnętrznych kół zębatych, półksiężycowatych części, obudów pompy itp. Zadaniem półksiężycowatej części jest oddzielenie komory ssącej od tłocznej. Podczas obrotu koła napędowego powstaje częściowa próżnia, w której koła zębate są rozłączane, a ciecz jest zasysana do pompy, wypełniając zęby komory ssącej, a następnie przedostaje się do komory tłocznej dwoma drogami wzdłuż wewnętrznej i zewnętrznej strony półksiężycowatej części. W miejscu, gdzie zęby koła zębatego wchodzą w zazębienie, ciecz znajdująca się między zębami jest ściskana i tłoczona do rury tłocznej.

Oprócz samozasysającej wydajności, przepływu i ciśnienia tłoczenia, pompa zębata nie posiada zaworu ssącego ani tłoczącego na obudowie. Charakteryzuje się prostą konstrukcją, równomiernym przepływem i niezawodną pracą, ale charakteryzuje się niską wydajnością, wysokim poziomem hałasu i wibracji oraz podatnością na zużycie. Pompa jest wykorzystywana głównie do transportu różnych olejów, które nie powodują korozji, nie zawierają cząstek stałych i mają właściwości smarne, a ich temperatura pracy zazwyczaj nie przekracza 70°C, takich jak olej smarowy, olej roślinny itp. Zakres przepływu wynosi 0,045–30 ms/h, ciśnienie 0,7–20 MPa, a prędkość robocza 1200–4000 obr./min.

Cechy konstrukcyjne:

● Prosta konstrukcja i niska cena;

● Niskie wymagania dotyczące pracy i szerokie zastosowanie;

● Pokrywy końcowe i rowki międzyzębne kół zębatych tworzą wiele stałych, uszczelnionych komór roboczych, które mogą być stosowane wyłącznie jako pompy ilościowe.

Przekładnia wykorzystuje najnowocześniejszą technologię lat 90. XX wieku, opartą na łuku zęba o podwójnym łuku sinusoidalnym. W porównaniu z przekładniami ewolwentowymi, jej najważniejszą zaletą jest brak względnego poślizgu na powierzchni zęba podczas zazębiania, co zapobiega zużyciu powierzchni zęba, zapewnia równowagę w ruchu, zapobiega gromadzeniu się cieczy, niski poziom hałasu, długą żywotność i wysoką wydajność. Pompa pozbywa się ograniczeń tradycyjnej konstrukcji, co otwiera przed pompą zębatą nowy obszar projektowania, produkcji i użytkowania.

Pompa jest wyposażona w zawór bezpieczeństwa różnicowego, który stanowi zabezpieczenie przed przeciążeniem. Całkowite ciśnienie powrotu zaworu bezpieczeństwa jest 1,5 razy wyższe od znamionowego ciśnienia tłoczenia pompy. Zawór można również regulować w zależności od rzeczywistych potrzeb w zakresie dopuszczalnego ciśnienia tłoczenia. Zawór bezpieczeństwa nie może jednak służyć jako reduktor ciśnienia przez długi czas, dlatego w razie potrzeby można go zamontować oddzielnie.

Uszczelnienie wału pompy może występować w dwóch formach: jako uszczelnienie mechaniczne lub jako uszczelnienie pakunkowe. Wybór formy uszczelnienia może być dokonany w zależności od konkretnych warunków użytkowania i wymagań użytkownika.

2. Charakterystyka pracy

Zalety: Prosta i zwarta konstrukcja, niewielkie rozmiary, niewielka waga, dobre możliwości produkcyjne, niska cena, silne samozasysanie, odporność na zanieczyszczenia olejem, duży zakres prędkości, odporność na obciążenia udarowe, łatwa konserwacja i niezawodna praca.

Wady: Niezrównoważona siła promieniowa, duże tętnice przepływowe, wysoki poziom hałasu, niska wydajność, słaba wymienność części, trudności w naprawie po zużyciu, brak możliwości stosowania jako pompy o zmiennej wydajności.

Wychwytywanie oleju:

Powód: Podczas pracy pompy zębatej ewolwentowej, ponieważ objętość zamknięta na styku kół zębatych zmienia się z czasem, część oleju hydraulicznego często zostaje zamknięta między zębami. Jak pokazano na rysunku, zjawisko to nazywa się uwięzieniem oleju. Nieściśliwy olej hydrauliczny powoduje silne wibracje i hałas w zewnętrznym kole zębatym, co zakłóca normalną pracę układu.

Środki: Otwarte rowki rozładowcze na przednich i tylnych płytach pokrywowych lub tulejach pływających oraz zasada otwierania rowków rozładowczych: odległość między dwoma rowkami stanowi minimalną zamkniętą objętość, a zamknięta objętość zmienia się z dużej na małą, aby komunikować się z komorą ciśnieniową oleju, a zamknięta objętość komunikuje się z komorą ssącą oleju, gdy zmienia się z małej na dużą.

Przeciek:

Wyciek pompy zębatej jest stosunkowo duży. Ścieżka wycieku zewnętrznego koła zębatego jest następująca: pierwsza to luz głowicy koła zębatego, druga to test luzu, a trzecia to luz zazębienia.

Wśród nich, luz czołowy jest stosunkowo duży i stanowi 80%-85% całkowitego przecieku. Wraz ze wzrostem ciśnienia, pierwszy nie ulegnie zmianie, ale drugi znacznie zwiększy ugięcie. Jest to główna przyczyna przecieków w pompach zębatych o zewnętrznym zębie. Ich wydajność objętościowa jest niska, dlatego nie nadają się do pomp wysokociśnieniowych.

Efektywność:

Pompy zębate są wydajne w przypadku pompowania lepkich cieczy i zapewniają stałą prędkość przepływu. Są na ogół mniej wydajne w przypadku cieczy rzadkich lub o niskiej lepkości ze względu na zwiększone nieszczelności wewnętrzne.

Rozwiązanie: Kompensacja szczeliny czołowej odbywa się poprzez zastosowanie środków wyrównujących ciśnienie statyczne, a pomiędzy kołem zębatym a pokrywą dodawana jest część kompensacyjna w postaci pływającej tulei i pływającej płyty bocznej.

Siła niezrównoważona:

Prawa strona to komora ciśnienia oleju, a lewa strona to komora ssania oleju. Ciśnienia w obu komorach są niezrównoważone; dodatkowo ciśnienie w komorze ciśnienia oleju stopniowo spada z powodu nieszczelności wierzchołków zębów. Te dwa niezrównoważone ciśnienia działają na niezrównoważone ciśnienie promieniowe koła zębatego i skali wału. Im wyższe ciśnienie oleju, tym większa siła przyspieszy zużycie łożysk, skróci ich żywotność, wygnie wał oraz zwiększy zużycie wierzchołków zębów i otworów wału.

Środki zapobiegawcze: Zastosuj rowki wyrównujące ciśnienie lub zredukuj ciśnienie w komorach olejowych.

3. Typowe usterki

Nie można rozładować

Zjawisko problemowe: Pompa nie może opróżnić.

Przyczyna awarii: Kierunek obrotu jest odwrotny; zawór ssący lub tłoczny jest zamknięty; wlot nie zawiera materiału lub ciśnienie jest zbyt niskie; lepkość jest zbyt wysoka i pompa nie może przetłoczyć materiału.

Środki zaradcze: Sprawdź kierunek obrotu; sprawdź, czy zawór jest zamknięty; sprawdź zawór i manometr; sprawdź lepkość cieczy, czy przy niskiej prędkości występuje natężenie przepływu proporcjonalne do prędkości; jeśli występuje przepływ, dopływ jest niewystarczający.

Niewystarczający przepływ:

Zjawisko problemowe: Niewystarczający przepływ pompy.

Przyczyna awarii: Zawór ssący lub tłoczny jest zamknięty; ciśnienie wlotowe jest niskie; rurociąg wylotowy jest zablokowany; dławnica jest nieszczelna; prędkość jest zbyt niska.

Środki zaradcze: Sprawdź, czy zawór jest zamknięty; sprawdź, czy zawór jest otwarty; sprawdź, czy objętość wypływu jest prawidłowa; dokręć; jeśli duża ilość wycieku wpływa na produkcję, należy zatrzymać pracę i rozmontować pompę w celu przeprowadzenia inspekcji; sprawdź rzeczywistą prędkość wału pompy.

Dźwięk nieprawidłowy:

Zjawisko problemowe: Nietypowy dźwięk.

Przyczyny niepowodzenia: Duża niewspółśrodkowość sprzęgła lub słabe smarowanie; awaria silnika; nieprawidłowa praca reduktora; nieprawidłowa instalacja uszczelnienia wału; odkształcenie lub zużycie wału.

Środki zaradcze: Wyrównaj lub napełnij smarem; sprawdź silnik; sprawdź łożyska i przekładnie; sprawdź uszczelnienie wału; sprawdź demontaż pojazdu.

Nadprąd:

Zjawisko problemowe: Nadmierny prąd.

Przyczyna awarii: Ciśnienie wylotowe jest za wysokie; lepkość stopu jest za wysoka; zespół wału jest źle dopasowany; wał lub łożysko jest zużyte; silnik jest uszkodzony.

Środki zaradcze: Sprawdź urządzenia i rurociągi znajdujące się dalej; sprawdź lepkość; sprawdź uszczelnienie wału i wyreguluj je odpowiednio; po zatrzymaniu sprawdź, czy korba ręczna nie jest zbyt ciężka; sprawdź silnik.