Co to jest pompa zębata? Zasada działania pompy zębatej Pompy hydrauliczne zębate – podział Pompa zębata – wady i zalety Na co zwrócić uwagę przy doborze pompy zębatej? Pompy zębate – zastosowanie w przemyśle Pompa hydrauliczna zębata – budowa i wykonanie materiałowe Pompy zębate – uszczelnienia wału Pompa zębate – opcje montażu Akcesoria do pomp zębatych
|
|
Autor artykułu: Kierownik działu wsparcia sprzedaży |
Co to jest pompa zębata?
Pompa zębata to rotacyjna pompa wyporowa służąca do transportu lub dozowania cieczy o podwyższonej lepkości. Głównymi elementami roboczymi, wprawiającymi ciecz w ruch są dwa koła zębate.
Jedna z zębatek napędzana jest silnikiem lub motoreduktorem, zaś druga zębatka wprawiana jest w ruch przez pierwszą. Oznacza to, że obydwa koła zębate mają ze sobą kontakt podczas normalnej pracy pompy. Ruch obrotowy zębatek generuje stabilny, liniowy i bezpulsacyjny przepływ cieczy. Przetłaczana objętość cieczy jest proporcjonalna do prędkości obrotowej pompy, co pozwala w prosty sposób sterować wydajnością pompy.
Konstrukcja pomp zębatych pozwala na tłoczenie cieczy w obydwu kierunkach. Dodatkowo istnieje możliwość wyposażenia pomp w zawór przelewowy zabezpieczający przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.
Zasada działania pompy zębatej
Obrót zębatek powoduje powstanie przestrzeni międzyzębnych po stronie ssawnej pompy, do których napływa ciecz „zamykana” pomiędzy zębami, a korpusem pompy lub pomiędzy zębatkami. Koła zębate obracają się, co powoduje przepchnięcie cieczy, a zazębianie się kół zębatych sprawia, że ciecz jest wypychana do przestrzeni tłocznej pompy.
Pompy zębate są samozasysające, tzn. generują podciśnienie na wlocie pompy i umożliwiają zasysanie, pod warunkiem, że w pompie znajduje się medium. Zasadę działania pompy zębatej pokazano na poniższym rysunku:
Zasada działania pompy zębatej.
Szukasz pompy zębatej do swojej aplikacji? Zapoznaj się z naszą ofertą
Pompy hydrauliczne zębate – podział
Istnieją dwa główne typy pomp zębatych, różniące się ułożeniem zębatek roboczych:
Pompy zębate z zazębieniem wewnętrznym
Pompa zawiera dwie zębatki, różniące się rozmiarami. Mniejsza zębatka zamontowana jest na sworzniu i znajduje się wewnątrz większej zębatki napędzanej silnikiem. Sworzeń zębatki biernej zamontowany jest w pokrywie czołowej pompy, a zębatka czynna, nazywana rotorem zamontowana jest na wale pompy. Dodatkowo pod zębatką bierną znajduje się tzw. półksiężyc oddzielający część ssawną od tłocznej pompy.
Tego typu pompy charakteryzują się bardzo dużą wytrzymałością mechaniczną, dużymi luzami oraz zdolnością do pompowania cieczy o wysokiej lepkości (np. czekolady, bitumenów, smarów). Zazwyczaj napędzane są motoreduktorem i pracują w zakresie 100 – 500 obr/min.
Pompa hydrauliczna zębata z zazębieniem wewnętrznym – budowa
Lista części pompy zębatej o zazębieniu wewnętrznym:
- Pokrywa górna
- Czop zębnika
- Pokrywa pompy
- Zębnik
- Rotor
- Korpus pompy
- Obudowa łożyska
- Wał pompy
- Obudowa pośrednia
Pompy zębate z zazębieniem zewnętrznym
Są to najpopularniejsze pompy wyporowe rotacyjne stosowane powszechnie w przemyśle. Pompy zębate z zazębieniem zewnętrznym zbudowane są z dwóch identycznych kół zębatych skośnych zamontowanych jedno pod drugim.
W porównaniu do pomp z zazębieniem wewnętrznym, posiadają dwa wałki, na których zamontowane są zębatki oraz mniejsze luzy pozwalające uzyskać większą sprawność przy tłoczeniu cieczy o niższych lepkościach, takich jak paliwa, oleje, rozpuszczalniki organiczne. Tego typu pompy zębate najczęściej napędzane są bezpośrednio silnikiem elektrycznym i osiągają efektywną pracę w zakresie 950 – 1450 obr/min.
Pompy zębate z zazębieniem zewnętrznym
Pompa zębata – wady i zalety
Zalety pomp zębatych:
Duża żywotność metalowych elementów roboczych
Możliwość generowania dużych przepływów
Liniowy przepływ bez pulsacji
Możliwość pompowania cieczy o szerokim zakresie lepkości
Możliwość pompowania cieczy o wysokiej temperaturze (do 350 °C)
Przepływ cieczy proporcjonalny do prędkości obrotowej
Właściwości samozasysające
Możliwość wyposażenia pompy w zawór przelewowy
Mnogość opcji uszczelnień wałów
Możliwość pracy w obydwu kierunkach
Wady pomp zębatych:
Pompy zębate nie mogą pracować „na sucho”
Konieczność odpowiedniego doboru prędkości do lepkości cieczy, aby zapewnić wystarczający film smarujący łożyska ślizgowe
Brak możliwości pompowania dużych cząstek stałych
Zjawisko przepływu wstecznego przy tłoczeniu cieczy o niskiej lepkości
Na co zwrócić uwagę przy doborze pompy zębatej?
Przy doborze każdej pompy zębatej należy dokładnie zweryfikować parametry fizykochemiczne pompowanego medium, między innymi:
Temperatura cieczy, gęstość oraz zawartość ciał stałych
Szczególną uwagę trzeba zwrócić na twardość i maksymalny rozmiar występujących cząstek stałych, ponieważ takie cząstki mogą powodować stopniowe wycieranie elementów wewnętrznych pompy lub nawet uszkodzenie zębów.
Lepkość cieczy
Do tłoczenia mediów o niskich lepkościach sugerowane jest dobranie wysokich obrotów, aby skompensować zjawisko przepływu wstecznego i zapewnić odpowiednie smarowanie łożysk ślizgowych.
Pompy zębate – zastosowanie w przemyśle
Pompy zębate o zazębieniu wewnętrznym używane są do pompowania cieczy o wysokiej lepkości:
Przemysł bitumiczny – pompy zębate idealnie sprawdzają się do pompowania asfaltów i mas bitumicznych, klei, farb, żywic, parafin oraz smarów. Przemysł spożywczy – służą do transportu olei roślinnych, syropów, tłuszczów zwierzęcych, czekolady oraz melasy.
Pompy zębate o zazębieniu zewnętrznym, ze względu na mniejsze luzy, nadają się do transportowania cieczy o niższych lepkościach:
Przemysł ogólny – dodatki do paliw, olej napędowy, oleje hydrauliczne, oleje grzewcze, oleje smarujące.
Dzięki zastosowaniu czterech łożysk ślizgowych w pompach o zazębieniu zewnętrznym, istnieją specjalne wersje służące do dozowania cieczy pod wysokim ciśnieniem, nawet do 200 barów. Jest to świetna alternatywa dla standardowych pomp dozujących w przypadku potrzeby dozowania cieczy o wysokiej lepkości w wielu dziedzinach przemysłu.
Nie jesteś pewien, która pompa jest dla Ciebie odpowiednia? Skontaktuj się z naszymi ekspertami!
Pompa hydrauliczna zębata – budowa i wykonanie materiałowe
Budowa pompy zębatej SPX TGMAG
Korpusy pompy zębatych mogą być wykonane z żeliwa, stali węglowej lub stali nierdzewnej. Żeliwo lub stal węglową najczęściej stosuje się do pompowania cieczy nieagresywnych chemicznie (kleje, żywice).
Pompy zębate ze stali nierdzewnej znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym lub chemicznym, przy pompowaniu korozyjnych cieczy.
Elementy wewnętrzne pomp mogą być wykonane z materiałów utwardzanych, odpornych na abrazję spowodowaną drobnymi, twardymi cząstkami stałymi. Jednym z przykładów jest pompowanie asfaltu z wypełniaczem, tzw. mączką wapienną. Części robocze takiej pompy wykonane są z węgloazotowanego żeliwa, a tuleje ślizgowe z węglika wolframu z domieszką niklu. Takie wykonanie pompy zębatej gwarantuje wieloletnią pracę bez zużycia elementów roboczych.
Pompy zębate – uszczelnienia wału
Najpopularniejszym wykonaniem uszczelnienia wału jest uszczelnienie mechaniczne. Jest to rozwiązanie bezobsługowe, zapewniające doskonałą szczelność wału podczas normalnej pracy. Idealnie sprawdza się przy pompowaniu cieczy o niskiej lepkości (do wartości ok. 5000 mPa·s) oraz bez ciał stałych, które mogą powodować zniszczenie ceramicznych powierzchni uszczelniających.
W przypadku cieczy krystalizujących w kontakcie z powietrzem (np. izocyjaniany) stosuje się uszczelnienia podwójne kartridżowe z układem cieczy zaporowej wg API PLAN 53A.
Drugim wykonaniem uszczelnień wału jest uszczelnienie pakułowe. Najczęściej stosowane są pierścienie uszczelniające wykonane z teflonu PTFE lub grafitu. Ten typ uszczelnienia stosowany jest do tłoczenia mediów o lepkości powyżej wartości 5000 mPa·s lub zawierających cząstki stałe. Minusem tego rozwiązania jest stały wymóg jest przecieku cieczy przez pierścienie w celu zapewnienia smarowania i odprowadzania ciepła.
Trzecim wykonaniem uszczelnienia wału jest sprzęgło magnetyczne. Jest to rozwiązanie najdroższe, ale zapewniające całkowite oddzielenie pompowanego medium od atmosfery. Jest to najlepsze techniczne rozwiązanie do tłoczenia cieczy krystalizujących w kontakcie z powietrzem, toksycznych lub bardzo cennych, których wyciek mógłby powodować duże straty. Użytkując tego typu pompy, trzeba zwrócić szczególną uwagę na obsługę, ponieważ suchobieg lub dostanie się ciał stałych do pompy spowoduje całkowite zniszczenie sprzęgła magnetycznego, którego wymiana będzie bardzo kosztowna.
Budowa pompy zębatej SPX TGH
Pompy zębate – opcje montażu
pompy zębate montowane monoblokowo
Pompa zębata monoblokowa SPX TG Bloc
Pompy zębate mogą być montowane monoblokowo, z silnikiem elektrycznym montowanym na kołnierzu specjalnego łącznika. Ze względu na kompaktową konstrukcję pomp, taka opcja pozwala zaoszczędzić miejsce i nie wymaga dodatkowego osiowania układu.
pompy zębate montowane na ramie
Pompa zębata modułowa SPX TGGM
Większe i cięższe pompy zębate muszą być montowane na podstawie lub ramie i połączone wraz z silnikiem elektrycznym lub motoreduktorem poprzez sprzęgło kłowe lub dystansowe.
Akcesoria do pomp zębatych
Pompy zębate to pompy wyporowe, więc podstawowym akcesorium zabezpieczającym instalację przed nadmiernym wzrostem ciśnienia jest zawór przelewowy. Użytkownik ma możliwość wyposażenia pompy w nabudowany zawór przelewowy, co zaoszczędza miejsce i ułatwia montaż. Należy pamiętać, że nabudowany zawór przelewowy nie służy do regulacji przepływu pomp, lecz stanowi zabezpieczenie – zawór ma otworzyć się jedynie w momencie przekroczenia ustawionej nastawy ciśnienia tłoczenia pompy.
Przepływ cieczy generowany przez pompy zębate jest wprost proporcjonalny do prędkości obrotowej napędu, więc w łatwy i prosty sposób można regulować wydajność tych pomp poprzez zastosowanie falownika.
Pompy zębate często służą do transportu cieczy, które muszą być podgrzane w celu ich upłynnienia. Flagowym przykładem takiej aplikacji jest pompowanie czekolady, która po przestoju instalacji i wystygnięciu zmieni stan skupienia z ciekłego na stały. Z tego powodu, przed ponownym uruchomieniem pompy konieczne jest jej rozgrzanie, aby ciecz znajdująca się w obudowie się rozpuściła. W tym celu pompy zębate mogą być wyposażone w płaszcze grzewcze lub grzanie elektryczne.
