Växelpump

En sprängvy av en extern kugghjulspump.

Vätskeflöde i en extern kugghjulspump

Vatten rinner från vänster till höger i denna interna kugghjulspump.

Oljepump från en skotermotor

En kugghjulspump använder kugghjulens ingrepp för att pumpa vätska genom förskjutning. De är en av de vanligaste typerna av pumpar för applikationer med hydraulisk vätskekraft . Kugghjulspumpen uppfanns omkring 1600 av Johannes Kepler .

Kugghjulspumpar används också i stor utsträckning i kemiska installationer för att pumpa högviskösa vätskor . Det finns två huvudvarianter: externa kugghjulspumpar som använder två yttre cylindriska kugghjul och interna kugghjulspumpar som använder en extern och en invändig cylindrisk växel (inre kugghjuls kuggar är vända inåt, se nedan). Kugghjulspumpar är positiva deplacement (eller fast deplacement ), vilket innebär att de pumpar en konstant mängd vätska för varje varv. Vissa kugghjulspumpar är designade att fungera som antingen en motor eller en pump.

Operationsteori

När kugghjulen roterar separeras de på pumpens inloppssida, vilket skapar ett tomrum och sug som fylls av vätska . Vätskan transporteras av kugghjulen till pumpens utloppssida, där kugghjulens ingrepp förskjuter vätskan. De mekaniska spelrummen är små — i storleksordningen 10 μm. De snäva spelrummen, tillsammans med rotationshastigheten, förhindrar effektivt att vätskan läcker bakåt.

Den styva designen av kugghjulen och husen möjliggör mycket höga tryck och förmågan att pumpa högviskösa vätskor .

Det finns många varianter, inklusive spiralformade och fiskbensväxlar (istället för cylindriska kugghjul), lobformade rotorer som liknar Roots-fläktar (vanligtvis använda som överladdare ) och mekaniska konstruktioner som tillåter stapling av pumpar. De vanligaste varianterna visas nedan (drivhjulet visas blått och mellanhjulet visas lila ).

Extern kugghjulspumpdesign för hydrauliska krafttillämpningar .
Intern växel ( Gerotor ) pumpdesign för oljepumpar för bilar .
Intern växel (Crescent Internal Gear) pumpdesign för högviskösa vätskor .

En extern precisionspump är vanligtvis begränsad till ett maximalt arbetstryck på 210 bar (21 000 kPa) och ett maximalt varvtal på 3 000 rpm. Vissa tillverkare tillverkar kugghjulspumpar med högre arbetstryck och hastigheter, men dessa typer av pumpar tenderar att vara bullriga och särskilda försiktighetsåtgärder kan behöva vidtas.

Sug- och tryckportar måste samverka där kugghjulen griper in (visas som mörka grå linjer i de interna pumpbilderna). Vissa interna kugghjulspumpar har en extra, halvmåneformad tätning (visas ovan till höger). Denna halvmåne fungerar för att hålla växlarna åtskilda och minskar även virvelströmmar.

Pumpformler:

Flödeshastighet i US gal/min = Pumpkapacitet × rpm
Effekt i hk = US gal/min × (lbf/in ² )/1714

Effektivitet

Kugghjulspumpar är i allmänhet mycket effektiva, särskilt i högtryckstillämpningar.

Faktorer som påverkar effektiviteten

Spelrum: Geometriska spelrum i änden och ytterdiametern på kugghjulen tillåter läckage och tillbakaflöde. Men ibland hjälper högre spelrum till att minska hydrodynamisk friktion och förbättra effektiviteten.
Kuggspel: Högt glapp mellan växlarna tillåter också vätskeläckage. Detta hjälper dock till att minska slöseri med energi från att fånga vätskan mellan kugghjulens tänder (känd som tryckfångning).

Ansökningar

Petrokemikalier: Ren eller fylld bitumen, beck, dieselolja, råolja, smörjolja etc.
Kemikalier: Natriumsilikat, syror, plaster, blandade kemikalier, isocyanater etc.
Färg och bläck.
Hartser och lim.
Massa och papper: syra, tvål, lut, svartlut, kaolin, lime, latex, slam etc.
Mat: Choklad, kakaosmör, fyllmedel, socker, vegetabiliska fetter och oljor, melass, djurfoder etc.
Flyg: Jetmotorbränslepumpar

Se även

externa länkar