A fogaskerék-szivattyúk működési elve, típusai és alkalmazása

Ha valaha is dolgozott hidraulikus rendszerekkel, nagy eséllyel találkozott fogaskerék-szivattyúval - még akkor is, ha akkor ezt nem vette észre. A fogaskerék-szivattyúk a hidraulikus világ megbízható igáslovai, kompakt, hatékony és meglepően egyszerű kialakításúak. A szivattyúk a mozgási energiát alakítják hidraulikus energiává. A hidraulikus berendezésekben elterjedt fogaskerék-szivattyú felépítése egyszerű, működése megbízható. A fogaskerék-szivattyú egy térfogat-kiszorításos (PD) szivattyú, amely mechanikusan szállítja a folyadékot, rácsos fogaskerekek segítségével, hogy folyamatosan beburkoljon egy rögzített térfogatú folyadékot a folyadékszivattyúzás érdekében.

Mi az a fogaskerék-szivattyú?

Lényegében a fogaskerekes szivattyú az egyik leggyakrabban használt típus a hidraulikus szivattyúk között. Az alapötlet a folyadékot a fogaskerekek összekapcsolása révén mozgatja, a folyadék felfogásához és szállításához a bemenettől a kimenetig. Mint az óra fogaskerekei, ezek a fogak forognak, beszívják az olajat vagy más folyadékot, és erővel kinyomják. Ez a szépsége - nincs dugattyú, nincs membrán, csak a fogaskerekek teszik a dolgukat.

Képzelje el ezt: két fogaskerék együtt forog egy házban, apró zsebeket hozva létre a fogaskerék fogai és a szivattyúház között. A folyadék ezekbe a szívóoldali zsebekbe áramlik, és a fogaskerekek külső oldalán kerül körbe, amíg ki nem préselődik a nyomóoldalon.

A fogaskerék-szivattyú belső felépítése

A hidraulikus fogaskerék-szivattyú belső szerkezete általában a következő fő alkatrészeket tartalmazza, amelyek együtt működnek a folyadék szivattyúzási funkciójának elérése érdekében:

• Fogaskerék:
• Hajtómű: külső áramforrás (például villanymotor vagy motor) hajtja, amely általában a szivattyú bemeneti fogaskereke.
• Hajtott fogaskerék: illeszkedik a hajtóműhöz, és vele együtt forog, szállítva a folyadékot a bemenettől a szivattyú kimenetéhez.
• Szivattyútest: támasztást és rögzítést biztosít a fogaskerekeknek, kialakítva a szivattyú külső héját. A szivattyútest általában öntött vagy megmunkált, és elegendő szilárdságú ahhoz, hogy ellenálljon a folyadék nyomásának. A szivattyúház részei készülhetnek különböző anyagokból, például alumíniumból és öntöttvasból.
• Szivattyúfedél: lezárja a szivattyúház egyik végét, általában tartalmazza a bemeneti és kimeneti nyílásokat, és segíti a belső folyadék tömítését.
• Végfedél:
• Elülső burkolat: a fogaskerék-szivattyú elülső végén található, általában tartalmazza a folyadék bemeneti nyílását.
• Hátsó fedél: a fogaskerék-szivattyú hátsó végén található, általában tartalmazza a folyadék kimeneti nyílását. A végfedél biztosítja a tömítést a fogaskerék és a szivattyúház között, és megakadályozza a szivárgást.
• Tengely:
• Kardántengely: külső erőt ad át a fogaskeréknek a fogaskerék forgatásához. Általában a hajtóműhöz csatlakozik.
• Hajtott tengely: a hajtott fogaskerékhez csatlakozik, segíti a hajtott fogaskerék forgását és a folyadék átvitelét.
• Csapágyak: támasztják meg a fogaskerék tengelyét, csökkentik a súrlódást és biztosítják a fogaskerék egyenletes forgását. Általában a szivattyútestbe vagy a végburkolatra szerelik. A megfeszített ékszíjjal hajtott szivattyúkba elő csapágyak találhatók, a feszítési erő alátámasztása érdekében. Ezekre nincs szükség, ha a meghajtás nem jár keresztirányú (radiális) feszítéssel.
• Tömítő berendezés:
• Tengelytömítés: megakadályozza, hogy a folyadék a szivattyúház belsejéből kifelé szivárogjon, és fenntartja a rendszer tömítettségét.
• O-gyűrű: a szivattyúház és a végfedél közötti csatlakozás tömítésére szolgál.

Hogyan működik egy fogaskerék-szivattyú?

A fogaskerék-szivattyú a térfogatkiszorítás elvén működő szivattyútípusok közé tartozik. Úgy működik, hogy a folyadékot két forgó fogaskerék fogai közé szorítja, és a bemeneti oldalról a kimeneti oldalra tolja. Képzeljen el két fogaskereket, amelyek egy zárt házon belül egymáshoz kapcsolódnak. Amikor ezek a fogaskerekek elfordulnak, a folyadék a fogak közé kerül, körbejárja a fogaskerekek külső széleit, majd a bemeneti nyíláson keresztül kinyomódik a kimeneti nyíláson.

Kuplungpedál problémák – okok és megoldások

A fogaskerekek fogai lezárt üregeket képeznek, amelyek magukban hordozzák a folyadékot, mintegy vödrökként a szállítószalagon. Amint a fogaskerekek fogai kiszakadnak a szívóoldalon, űr keletkezik. Ez az űr alacsony nyomást hoz létre, és a folyadék a tartályból rohan be, hogy kitöltse a rést. A folyadék ekkor beszorul a fogaskerék fogai és a ház fala közé. Ahogy a fogaskerekek forognak, ez a visszatartott folyadék kerül a nyomóoldalra. Végül, amikor a fogak ismét összeérnek, kinyomják a folyadékot, és az a nyomócsőbe kerül.

A szívóhatást eredményező nyomáscsökkenést a szívótérben a fogak között létrejövő egyre nagyobb tér eredményezi. Az egyik tengelyt megforgatva a folyadék a fogak közti résekben a ház fala mentén jut el a szívóoldalról a nyomóoldalra. A fogaskerék-szivattyúk nem támaszkodnak bonyolult mechanizmusokra. Ehelyett megbízhatóságuk a szűk tűrésekből és a fogaskerekek pontos összekapcsolásából fakad.

A tömítési rések számítanak! Ha a hézag túl nagy, a szivárgás nő, a hatékonyság csökken. Ha túl szoros, megnő a súrlódás, kopás és hőképződés jelentkezik. Ez az oka annak, hogy a kiváló minőségű fogaskerék-szivattyúkat a megfelelő tűrésekkel tervezik, hogy egyensúlyba kerüljön a szivárgás-ellenőrzés, hatékonyság és a hosszú élettartam.

A kiszorítási térfogat az a mennyiség, amit a szivattyú egy körbefordulás alatt szállít (cm³/fordulat). A teljesítményét viszont jellemzően liter/percben adják meg. A kiszorítási térfogatot jelző teljesítmény alapján mindenki tetszés szerint kiválaszthatja a számára legmegfelelőbb terméket (és ezzel az ideális szállítási mennyiséget).

A fogaskerék-szivattyúk típusai és konfigurációi

A fogaskerekes szivattyúk kívülről egyszerűnek tűnhetnek, de különféle konfigurációkban kaphatók az alkalmazási, folyadék típusától és a teljesítményigényektől függően. Nézzük meg a fogaskerekes szivattyúk különböző kategóriákba sorolásának módjait.

Simson kuplung javítás lépésről lépésre

Fogaskerék elrendezése alapján: külső vs. belső fogaskerékes szivattyúk

• Külső fogaskerekes szivattyúk: Ezek a leggyakoribbak. Két azonos fogaskerékből állnak, amelyek ellentétes irányban forognak. Az egyik hajtású (hajtómű), a másik szabadon forog (hajtott fogaskerék). A folyadékot a fogaskerekek külsején, a fogak és a ház fala között szállítják.
• Belső fogaskerekes szivattyúk: Ezek egy külső és egy belső hajtóművet használnak, ami kompaktabbá teszi őket, és jobban megfelelnek a nagy viszkozitású folyadékokhoz. Ezeknek belső fogaskereke van (belül fogakkal), amely egy kisebb külső fogaskerékkel van összekapcsolva. Egy félhold alakú távtartó választja el a fogaskerekeket, és kamrákat hoz létre a folyadék mozgásához. A belső fogaskerék forog a szivattyútestben, és a külső fogaskerékkel érintkezik, így folyadékszállító üreget alkot. A mechanizmus része egy félhold alakú töltődarab is, amely a szivattyúfedél részét képezi és a kis fogaskerékkel szemben helyezkedik a szivattyúkamrában. A töltődarab segíti a fogak közötti résekbe fogott közeg továbbítását és gátolja annak visszaáramlását. Egy belső fogazású fogaskerék szivattyú akár 100 000 cSt viszkozitású folyadékot is képes kezelni!

Fogprofil alapján

• Evolvens fogak: Ezek a legszélesebb körben használt fogaskerekek könnyű gyártásuk és stabil teljesítményük miatt.
• Cikloid fogaskerekek: A nagy hatékonyságú folyadékátvitelről és a gördülékenyebb működésről ismert, de bonyolultabb az előállítása.
• Egyenes (sarkantyús) fogak: Egyszerű, olcsó, de zajos és pulzálóbb.
• Helikális fogak: Csendesebb és simább a szögletes fogaknak köszönhetően, amelyek fokozatosan illeszkednek.
• Halszálkás fogak (kettős csavarvonalas): Egyesíti a spirális fogaskerekek előnyeit, de kiküszöböli az axiális tolóerőt. Tekintsd úgy, mint egy csúcskategóriás megoldást a zajérzékeny vagy nagynyomású rendszerekhez.

A fogprofil kialakításánál törekednek a minél nagyobb térfogat elérésére. A tengelyek fogszáma jelentősen befolyásolja a nyomásingadozást és a működési zajt. Nagyobb számú fogazással egyenletesebb a rendszer működése. Ez nemcsak a szíváskor, hanem a kiszorításkor is biztosítja a kisebb folyadéksebesség változását, aminek köszönhetően kisebb a kavitáció veszélye, és a szivattyú nagyobb fordulatszámon is üzemeltethető.

Fokozatosság alapján

• Egyfokozatú fogaskerék-szivattyú: Egy készlet fogaskerék, egy szívó és egy nyomó.
• Többfokozatú fogaskerék-szivattyú: Többféle fogaskerékkészlet az áramlás vagy a nyomás növelésére. Akkor használatos, ha nagyobb teljesítményre van szükség a motor méretének növelése nélkül. Ikerszivattyúnak nevezik azokat a sorba építhető egységeket, ami egy meghajtó pontra vannak felszerelve, és egymás hátsó házfedeléhez vannak csatlakozatva. A második az első, a harmadik az előtte lévőről kapja a hajtást.

Hol alkalmazzák a fogaskerék-szivattyúkat?

A fogaskerekes szivattyúkat szinte mindenhol használják, ahol a folyadéknak szabályozottan, nyomás alatt kell mozognia. Mivel biztosítanak egyenletes áramlást, könnyen karbantarthatók, és elég masszívak ahhoz, hogy megbirkózzanak a nehéz környezetekkel. A fogaskerék-szivattyú elsősorban sűrű, viszkózus anyagok, pépek, masszák továbbítására alkalmas készülék. Gyakran alkalmazzák az olajiparban, ásványolajtermékek továbbítására, valamint a gépgyártásban, elsősorban olajjal működő hidraulikus szerkezetek szivattyújaként.

A fogaskerék szivattyúk igen jól használhatók nagy viszkozitású tiszta folyadékok továbbítására és adagolására. Megfelelő kialakítással alkalmassá tehetők koptató és agresszív (pl. bitumen, csokoládé, polimer olvadékok) folyadékok szállítására. Nem pulzáló áramlásuk ideálissá teszi a pontos adagoláshoz és kényes folyadékkezeléshez.

Járművekben és repülőgépekben, ahol a hely és a súly kritikus, a fogaskerék-szivattyúk kompakt teljesítményt biztosítanak anélkül, hogy sok helyet foglalnának el. Az élelmiszer-feldolgozásban és vegyiparban is alkalmazzák őket, akár speciális korrózióálló anyagok, például PTFE-bevonatú házak felhasználásával.

Miért olyan sokoldalúak a fogaskerék-szivattyúk? Képesek sokféle folyadékot kezelni, a vízhígtól a melasz vastagságig. Nem érinti őket a szennyeződés, ami azt jelenti, hogy nehéz körülmények között is dolgoznak. Állandó áramlási sebességet biztosítanak, ami kritikus fontosságú a rendszer kiszámítható viselkedése szempontjából. Költséghatékonyak, megbízhatóak és hosszú élettartamúak minimális szervizeléssel.

Mire figyeljünk a Peugeot 206 kuplung cseréjekor?

A fogaskerék-szivattyú kiválasztásának szempontjai

A fogaskerék-szivattyú kiválasztása nem csak az első online modell kiválasztását jelenti. Ha rosszul csinálja, akkor rendszere szenvedhet a hatástalanságtól, kavitációtól, szivárgásoktól vagy még rosszabb esetben teljes meghibásodástól.

1. Folyadék típusa és jellemzői: Milyen típusú folyadékot pumpálok? Vastag? Csiszoló? Milyen áramlási sebességre (L/perc vagy GPM) van szükségem? Mekkora a rendszer nyomása? Mennyi a folyadék hőmérséklete? Folyamatos működés szükséges? Ezeknek a specifikációknak az ismerete már jelentősen leszűkíti a választási lehetőségeket.
2. Szerelés típusa: Vízszintes vagy függőleges szerelés? A fogaskerék-szivattyúk vannak vízszintes és függőleges helyzetben. A rendszer elrendezése és a rendelkezésre álló hely határozza meg, melyik a legjobb. A függőleges kialakítás kiválóan alkalmas korlátozott alapterületre, de a vízszintes általában könnyebb a karbantartáshoz és az ellenőrzéshez.
3. Anyagkompatibilitás: Nem minden fogaskerék-szivattyú képes minden folyadékot kezelni. Mindig ellenőrizze a kémiai kompatibilitási táblázatot, mielőtt kiválasztja a szivattyú anyagait.
4. Teljesítménygörbék: A legtöbb szivattyúgyártó teljesítménygörbéket vagy szoftvert biztosít, amely segíti a plug and play követelményeit.
5. Fokozatosság: Használjon egyfokozatú fogaskerék-szivattyúkat a normál nyomáshoz és áramláshoz. Használja a többfokozatú üzemmódot, ha nagyobb nyomásra vagy változó áramlási sebességre van szüksége.
6. Önfelszívó képesség: Ha a folyadékforrás a szivattyú szintje alatt van, győződjön meg arról, hogy a szivattyú erős önfelszívó képességgel rendelkezik. A fogaskerék-szivattyúk erre jók, de a szívómagasságot 500 mm alatt kell tartani, hogy elkerüljük a kavitációt és a légzsebeket. A fogaskerék-szivattyúnál alkalmazható fordulatszám elsősorban a szállított anyag viszkozitásától függ.

Összehasonlító szempontok a fogaskerék-szivattyú kiválasztásához

Gyakori problémák: A csapdába esett olaj

A fogaskerék-szivattyúk csodálatosak, de nem tökéletesek. Az egyik leggyakrabban előforduló probléma, amely a rendszerbe lopódhat, az úgynevezett "csapdába esett olaj" vagy olajbeszorulás. Ártalmatlannak hangzik, de ha nem kezeled megfelelően, komolyan elronthatja a dolgokat.

Mi az a csapdába esett olaj ('Olajkompressziónak' is nevezik)? Ahogy a fogaskerekek forognak és összeérnek, kis zárt tereket hoznak létre a fogaskerekek fogai és a szivattyúház között. Normális esetben a folyadék ezeken a zsebeken keresztül áramlik a bemenettől a kimenetig. Amikor a fogaskerekek fogai összeakadnak, és egy kis mennyiségű olajat bezárnak egy lezárt üregbe, ahol nincs hova menni, a folyadék összenyomódik - és a nyomás gyorsan megemelkedik.

Miért történik ez? A fogaskerék hálója nem teszi lehetővé a folyadék menekülési útvonalát. Nincs megfelelő nyomáscsökkentés vagy 'kirakodás' zóna. A szivattyú kialakításában hiányzik a megfelelő tehermentesítő horony vagy rés. Ez különösen gyakori, ha a hálózási átfedési arány (ε) kisebb, mint 1,4. Bármi, ami ez alatt van, és a folyadéknak nincs hova mennie a hálózás során.

Milyen problémákat okozhat? A csapdába esett olaj gyakran vezet kiegyensúlyozatlan radiális erőkhöz, ami növeli a zajszintet, a rezgést, a kopást és a hőtermelést. Ez súlyosbíthatja a kavitációt, tönkreteheti a csapágyakat és a tengelyt, és lerövidítheti a szivattyú élettartamát.

Hogyan javítsuk vagy akadályozzuk meg?

1. Tehermentesítő hornyok: Ez a legszélesebb körben alkalmazott módszer. Egy horony megmunkálásával a végfedélbe az olajnak van egy menekülési útvonala, mielőtt a nyomás fellép. Tekintsd úgy, mint egy kis nyomáskioldó szelepet, amely közvetlenül a szivattyúba van beépítve.
2. Fúrt lyukak: Egyes gyártók apró lyukakat fúrnak a hajtómű homlokzatába vagy a tengelybe, hogy lehetővé tegyék a felesleges olaj elfolyását és egyensúlyba hozza a nyomáserőket.
3. A fogaskerék fogformájának módosítása: A megváltoztatása a zárt terek méretének és időtartamának csökkentése érdekében csökkentheti a beszorult térfogatot.
4. A kisülési zóna növelése: A megnövelésével enyhén a folyadék elkezdhet kilépni, mielőtt teljesen összenyomódik.
5. Az üzemi nyomás csökkentése: Ha a rendszer megengedi, az enyhe csökkentése csökkentheti a beszorult olaj okozta kompressziós hatást.

A beszorult olajat nem szabad figyelmen kívül hagyni. A megfelelő tervezési, anyagokkal és nyomáskiegyenlítési technikákkal azonban simán és hangtalanul működtetheti fogaskerék-szivattyúját.

Mi befolyásolja a fogaskerék-szivattyú teljesítményét és hatékonyságát?

A valós eredmény gyakran alacsonyabb a vártnál a térfogati hatékonyság miatt. Egy tökéletes világ azt jelentené, hogy ηv = 100%. De a való világban ez általában 85-95% között mozog az új szivattyúk esetében, és csökken, ahogy a szivattyú elhasználódik.

1. Belső szivárgás: A hatékonyság legnagyobb ellensége. Még az apró szivárgások is összeadódnak, különösen nagy nyomás alatt. A fogaskerekek és a ház között keskeny rés van. Ezért a kisebb viszkozitású anyag a forgás ellenében visszaszivárog, és a gép hatásfoka csökken.
2. Szívási feltételek: Alacsony szívónyomás = kavitációs kockázat = áramlásvesztés. Ha túl erős a vákuum a bemenetben, levegőt húzhat ki az olajból (igen, ez megtörténik!), ami légbuborékokhoz, zajhoz és a szivattyú károsodásához vezet.
3. Nyomóoldali nyomás (ellennyomás): Minél nagyobb az ellennyomás, annál valószínűbb, hogy az olaj visszafelé szivárog az apró belső réseken keresztül.
4. Folyadék viszkozitása és hőmérséklete: Mindig maradjon a szivattyú ajánlott hőmérséklet-viszkozitási tartományán belül. Magas hőmérsékleten a folyadék veszít a viszkozitásából, ez hatásfokcsökkenést eredményez.
5. Szivattyú fordulatszáma (RPM): Túl alacsony? Az olaj nem tudja elég gyorsan kitölteni a hajtómű üregeit, leesik az áramlás. Túl magas? Levegő beszívódik, kavitációs veszély. Maradjon 200 és 3000 RPM között, a szivattyú teljesítményétől függően. Egy bizonyos fordulatszám fölött nem elegendő az idő arra, hogy a fogak közé elegendő mennyiségű folyadék jusson.
6. Magasság: Nagy magasságban a légnyomás csökken, ami megnehezíti az olaj beáramlását a szívóoldalra. Ez csökkenti az áramlást, és okozhat vibrációt és zajt.

Karbantartás és élettartam

A fogaskerék-szivattyúk régimódiak, de megbízhatóak, megfizethetőek és sokoldalúak. Megfelelően megválasztva és karbantartva egyenletes áramlást, jó szívóerőt és kiváló tartósságot biztosítanak, miközben könnyen kezelhetők és javíthatók. A fogaskerék-szivattyúk megbízhatóak, és mivel felépítésük egyszerű, ezért gyors és költséghatékony a javításuk.

Rendszeresen ellenőrizze a hidraulikus fogaskerék-szivattyú olajszintjét, olajminőségét és tömítéseit, hogy biztosítsa normál működését és megelőzze a meghibásodást. Kerülje a túlterhelést és a magas hőmérsékletet: Győződjön meg arról, hogy a fogaskerék-szivattyú üzemi nyomása és áramlása a névleges tartományon belül van, és kerülje a túlterheléses működést. Jó karbantartás mellett 3-5 év gyakori élettartam - alacsony igénybevételű alkalmazásoknál még több.

Mi az önfelszívás? Az önfelszívás azt jelenti, hogy a szivattyú akkor is képes magába szívni a folyadékot, ha a folyadékszint felett van. A fogaskerék-szivattyúk általában jók ebben - ha megfelelően vannak beszerelve. A legtöbb fogaskerék-szivattyú képes olajat emelni 0,5 méterig. Ha túllép ezen, akkor kockáztat kavitációt (apró gőzbuborékok, amelyek károsítják az alkatrészeket).

A szivattyúház elemei készülhetnek öntöttvasból és alumíniumból, a csapágyak és a tömítések pedig egy esetleges kopás megjelenésével cserélhetők. Ha a hidraulikus szivattyú ciklushossza lassabb a szokásosnál, akkor a szivattyún belüli probléma javításra szorul; ellenkező esetben a rendszer hamarosan meghibásodhat.

tags: #kuplung #kupos #fogaskerek #szivattyuhoz #működés #elv

• OT rendszám igénylése
• minden, amit a Toyota RAV4-ről tudni érdemes
• F20Z1 motor hajtókar csapágy karbantartási útmutató
• Lanos motor tapasztalatok
• Megbízható autószerviz Gerencser Gábortól