آشنایی با پمپ دنده‌ای و انواع آن

پمپ دنده‌ای یکی از انواع پمپ‌های جابجایی مثبت است و با کمک چرخ‌دنده‌ها، مقدار مشخصی از سیال را از یک محفظه به محفظه‌ی دیگر منتقل می‌کند. پمپ‌های جابجایی مثبت به این صورت کار می‌کنند که در هر دور چرخش، یک حجم مشخص و ثابت از سیال را منتقل می‌کنند. به همین دلیل، دبی خروجی تقریبا ثابت است و حتی اگر فشار سیستم تغییر کند، عملکرد پمپ چندان تحت‌تأثیر قرار نمی‌گیرد.

این پمپ‌ها معمولا می‌توانند مکش اولیه ایجاد کنند، اما برای کارکرد صحیح لازم است داخل پمپ مقدار کمی سیال وجود داشته باشد تا روانکاری و آب‌بندی به‌درستی انجام شود. هنگام چرخش دنده‌ها، سیال بین دندانه‌ها و بدنه پمپ گیر می‌کند و به‌صورت مداوم به سمت خروجی هدایت می‌شود؛ همین فرآیند باعث ایجاد فشار خروجی مناسب و انتقال یکنواخت سیال به سیستم می‌شود.

در بازار، این نوع پمپ با نام‌هایی مانند پمپ غلیظ‌کش یا پمپ چرخ‌دنده‌ای نیز شناخته می‌شود. در این مقاله به‌طور کامل ساختار، انواع، نحوه کار و کاربردهای پمپ دنده‌ای را بررسی می‌کنیم.

اجزای پمپ دنده‌ای

پمپ دنده‌ای از چند بخش اصلی تشکیل شده است که هرکدام نقش مهمی در ایجاد جریان یکنواخت و انتقال سیال دارند. مهم‌ترین این اجزا عبارت‌اند از:

• دنده محرک: دنده محرک روی شفت موتور یا منبع نیرو قرار دارد و آغازکننده حرکت در پمپ است. با چرخش این دنده، دنده مقابل هم به حرکت درمی‌آید و جریان سیال در مسیر پمپ شروع می‌شود.
• دنده متحرک یا پیرو: این چرخ‌دنده در کنار دنده محرک قرار دارد و با درگیری مستقیم، حرکت خود را از آن دریافت می‌کند. زمانی که دنده پیرو می‌چرخد، فضاهای خالی بین دندانه‌ها شکل می‌گیرد و همین فضاها مسیر عبور سیال را فراهم می‌کنند. در نتیجه، سیال از ناحیه ورودی پمپ مکش شده و همراه با چرخش چرخ‌دنده‌ها به سمت خروجی هدایت می‌شود.
• ورودی سیال: ورودی پمپ ناحیه‌ای با فشار کم است که سیال از آن وارد پمپ می‌شود. با باز شدن فضاهای بین دنده‌ها، سیال به داخل کشیده شده و جریان پیدا می‌کند. طراحی ورودی باید به‌گونه‌ای باشد که سیال بدون مانع و افت فشار وارد پمپ شود؛ به این ترتیب احتمال بروز کاویتاسیون نیز کاهش می‌یابد.
• خروجی سیال: خروجی پمپ ناحیه‌ای با فشار بالاست که سیال بعد از حرکت میان دنده‌ها وارد آن می‌شود. این قسمت باید توان تحمل فشار کاری پمپ را داشته باشد و اتصال آن به لوله‌کشی سیستم نیز بدون گرفتگی یا محدودیت انجام شود تا جریان به‌صورت یکنواخت به مسیر بعدی منتقل شود.
• بدنه پمپ: بدنه، محفظه اصلی پمپ است که دنده‌ها، شفت‌ها و دیگر اجزا در آن قرار می‌گیرند. وظیفه بدنه نگه داشتن سیال، حفظ فاصله استاندارد بین قطعات و تحمل فشار داخلی است. جنس بدنه معمولا از چدن، فولاد یا استنلس استیل انتخاب می‌شود تا در برابر سایش و خوردگی مقاوم باشد.
• بوش یا یاتاقان: این قطعه اصطکاک بین شفت و بدنه را کاهش می‌دهد و حرکت دنده‌ها را روان می‌کند. در بیشتر پمپ‌ها از بوش‌های روانکاری‌شونده با سیال استفاده می‌شود. اما در مدل‌های خاص یا فشار بالا ممکن است از بلبرینگ‌ها هم استفاده شود.
• شیر اطمینان یا شیر کاهش فشار: این شیر روی خروجی پمپ قرار می‌گیرد و زمانی وارد عمل می‌شود که فشار سیال از حد مجاز بالاتر برود. در این حالت، بخشی از سیال را به‌صورت کنترل‌شده تخلیه می‌کند تا فشار کاهش یابد و از آسیب رسیدن به پمپ و اجزای داخلی جلوگیری شود.
• چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها: در پمپ‌های دنده‌ای، چرخ‌دنده‌ها روی شفت‌ها قرار می‌گیرند و با چرخش هماهنگ خود، سیال را جابه‌جا می‌کنند. این چرخ‌دنده‌ها معمولا از نوع  چرخ دنده ساده هستند و به دلیل ساختار محکم و عملکرد قابل‌اعتماد، جریان یکنواختی ایجاد می‌کنند. حرکت مداوم آن‌ها سبب می‌شود سیال بین دندانه‌ها گیر افتاده و بدون وقفه به سمت خروجی هدایت شود.
• قطعه هلالی یا کریسنت (مخصوص پمپ دنده داخلی): قطعه هلالی یا کریسنت در پمپ‌های دنده داخلی بین دنده بزرگ و دنده کوچک قرار می‌گیرد و مسیر حرکت سیال را سامان‌دهی می‌کند. این قطعه باعث می‌شود ورودی و خروجی از هم جدا بمانند، سیال به عقب برنگردد و جریان به‌صورت منظم در داخل پمپ هدایت شود.

عملکرد پمپ دنده‌ای

اگر بخواهیم به صورت ساده عملکرد کلی پمپ دنده‌ای را بیان کنیم، می‌توان گفت که سیال را از ورودی دریافت می‌کند و با فشار از سمت خروجی پمپاژ می‌کند، اما در ادامه عملکرد پمپ دنده‌ای را به صورت جامع و کامل توضیح می‌دهیم.
عملکرد پمپ‌های دنده‌ای به این صورت است که با حرکت چرخ‌دنده محرک که می‌تواند به انواع موتور الکتریکی متصل باشد، چرخ‌دنده متحرک نیز شروع به چرخش می‌کند تا زمانی که به سرعت ثابتی برسند.
این حرکت چرخ‌دنده‌ها باعث می‌شود در قسمت ورودی پمپ خلا به وجود آید که منجر به ایجاد مکش به درون پمپ دنده‌ای می‌شود.
با ایجاد مکش، سیال از مخزنی که به ورودی پمپ متصل است وارد پمپ می‌شود و سپس همراه با چرخش دنده‌ها در فضای میان دندانه‌ها و دیواره محفظه قرار می‌گیرد.
با ادامه روند ورود سیال و به علت ثابت بودن فضای محفظه، سیال تحت فشار قرار می‌گیرد و توسط چرخ‌دنده‌ها به سمت خروجی پمپ هدایت می‌شود و سیال با فشاری بیشتر از فشار ورودی به بیرون پمپاژ می‌شود.

در تصویر بالا، نحوه عملکرد پمپ دنده داخلی و پمپ دنده خارجی نشان داده شده است. با مشاهده تصویر می‌توان متوجه شد که نحوه حرکت چرخ‌دنده‌ها و جابجایی سیال در پمپ‌های دنده‌ای چگونه است.