پمپ دنده ای هیدرولیک نوعی پمپ دورانی است که با دوران چرخدنده سیال را از ورودی به خروجی منتقل می کند. پمپ هیدرولیکی دنده ای شامل دو نوع چرخدنده خارجی و چرخدنده خارجی می شود؛ در ادامه به توضیح در خصوص هر کدام می پردازیم.
پمپ هیدرولیک دنده ای خارجی
شکل زیر یک پمپ هیدرولیک دنده ای معمولی را نشان می دهد. این پمپ ها می توانند از چرخدنده های ساده، هلیکال یا جناغی استفاده کنند. چرخدنده های ساده یا اسپور، آسان ترین برای ساخت بوده و لذا رایج ترین نوع پمپ های دنده ای نیز هستند. چرخدنده های هلیکال و جناغی کم صدا تر هستند اما در مقابل هزینه ساخت آن ها بالاست.
پمپ هیدرولیک چرخدنده به کمک حمل سیال بین دندانه های دو چرخدنده درگیر، جریان سیال را تولید می کند. یک چرخدنده به وسیله درایو شفت گردانده شده و چرخدنده هرز گرد را می گرداند. حفره شکل گرفته بین دندانه های دو چرخدنده مجاور به وسیله هوزینگ پمپ و صفحات جانبی (صفحات فشار یا صفحات سایشی) احاطه شده است. با جدا شدن دندانه های درگیر، یک خلاء نسبی در ورودی پمپ ایجاد می شود. سیال برای پر کردن فضای ایجاد شده جریان می یابد و چرخدنده ها را در بر می گیرد. با درگیر شدن مجدد دندانه ها در محل خروجی، سیال به بیرون رانده می شود.
بازده حجمی در پمپ های چرخدنده ای در شرایط بهینه به ۹۳% میرسد. لقی های بین سطوح چرخدنده ها و سر دندانه های چرخدنده ها و هوزینگ پمپ، در هر مقدار حجم پمپ شده مقدار ثابتی هدر رفت را در فشار ثابت موجب می شود. این بدان معناست که پمپ های دنده ای در سرعت ها و دبی های پایین بازده حجمی کمی دارند و باید در سرعت نزدیک به سرعت اسمیشان کار کنند.
پمپ هیدرولیک دنده ای داخلی
این نوع پمپ یک چرخدنده داخلی و یک چرخدنده خارجی دارد. این نوع پمپ دنده ای خود شامل دو نوع سیل هلالی شکل (Crescent seal) و ژیروتور (Gerotor) هستند.
پمپ هیدرولیک دنده ای داخلی سیل هلالی شکل شامل یک چرخدنده داخلی و یک چرخدنده خارجی است که به وسیله یک سیل هلالی شکل از هم جدا شده اند. دو چرخدنده در یک جهت می گردند در حالی که چرخدنده داخلی با سرعت بیشتری می گردد. روغن هیدرولیک در نقطه شروع جدایش دندانه چرخدنده به داخل کشیده شده و در فضای بین هلال و دندانه های هر دو چرخدنده به سمت خروجی هدایت می شود. نقطه تماس دندانه های چرخدنده و هم چنین لقی کم بین سر دندانه و هلال تشکیل یک سیل را می دهد.
پمپ هیدرولیک دنده ای داخلی ژیروتور شامل یک جفت چرخدنده است که همواره در تماس لغزشی هستند. چرخدنده داخلی یک دندانه بیشتر از چرخدنده ژیروتور دارد. هر دو چرخدنده در یک جهت می گردند. در نقطه جدایش دندانه، روغن به داخل محفظه کشیده می شود و هنگامی که دندانه شروع به درگیر شدن مجدد می کند روغن به بیرون رانده می شود. در این نوع پمپ آب بندی به وسیله تماس لغزشی فراهم می شود.
عموماً، پمپ هیدرولیک دنده ای داخلی که آب بندی را با فشار سر دندانه ها انجام می دهد (ژیروتور) بازده حجمی بالاتری را در سرعت های پایین نسبت به نوع هلالی شکل دارد. بازده های حجمی و کلی در پمپ های چرخدنده داخلی در رنج مشابه چرخدنده خارجی است. هرچند حساسیت به کثیفی و گرد و خاک در نوع چرخدنده داخلی نسبتاً بیشتر است.
ملزومات یک پمپ هیدرولیک دنده ای را می توان در یک جمله خلاصه نمود:
پمپ هیدرولیک دنده ای باید انرژی مکانیکی (گشتاور، سرعت) را به انرژی هیدرولیک (جریان، فشار) تبدیل کنند. با این حال، در عمل الزامات بسیار متنوع ترند.
هنگام انتخاب یک پمپ، نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
محیط عملیاتی
محدوده فشار مورد نیاز
دامنه سرعت مورد انتظار
حداقل و حداکثر دمای کاری
حداکثر و حداقل ویسکوزیته
تاسیسات (لوله کشی، و غیره)
نوع نیروی محرکه (کوپل کردن و غیره)
طول عمر مورد انتظار
حداکثر سطح نویز
سهولت تعمیر
حداکثر هزینه
این لیست را می توان ادامه داد. البته تنوع الزامات نشان می دهد که هر پمپ نمی تواند به طور همزمان واجد تمام معیارها در سطح مطلوب باشد. از این رو، طیف وسیعی از اصول متفاوت طراحی وجود دارد. یکی از مسائل مشترک بین همه انواع پمپ ها این است که پمپ ها بر اساس اصل جابجایی کار می کنند. این شامل وجود محفظه های آب بندی شده در پمپ ها می شود.
در این محفظه، مایع از ورودی پمپ (بخش مکش) به خروجی (بخش فشار) منتقل می شود. از آنجا که ارتباط مستقیم بین این دو بخش وجود ندارد، پمپ ها گزینه بسیار مناسبی برای عملکرد در فشار بالای سیستم هستند. از این رو، برای سیستم های هیدرولیک نیز ایده آل می باشند.
