Funktionsprincip og anvendelse af indre tandhjulspumper

Princippet for tandhjulsindgreb: Sådan fungerer en indvendig tandhjulspumpe

En indvendig tandhjulspumpe består af et drivende tandhjul (et tandhjul med ydre tænder, placeret indeni) og et drevet tandhjul (et tandhjul med indre tænder, placeret udenvendigt) de to tandhjul roterer i samme retning, og deres tandspidser tætter mod hinanden ved et kontaktsteds punkt for at adskille sugesiden fra tryksiden.

Der findes to primære arkitekturer for indvendige tandhjulspumper. Crescent-typen bruger en halvmåneformet adskillelsesplade mellem tandspidserne for at forhindre utætheder mellem tandspidserne på det drivende og det drevne tandhjul. Crescentløs typen stoler i stedet på direkte kontakt mellem tandspidserne på begge tandhjul på ét punkt til at adskille sugesektionen fra tryksektionen, mens der i praksis opretholdes en meget lille spalte for at undgå låsning .

Designet uden måneformet skive giver en væsentlig effektivitetsfordel: Fordi rumfanget mellem tænderne på driv- og drevne gear er større, kan pumpen opnå en større teoretisk forskydningskapacitet, når tandbredde, drivgears tandtopdiameter og drevne gears yderdiameter er identiske med en måneformet pumpe. Alternativt kan drevne gears yderdiameter være mindre ved samme forskydningskapacitet, hvilket reducerer friktionsmomentet fra skæring af viskøs olie på gearglidende dele og forbedrer den mekaniske effektivitet – en væsentlig årsag til, at denne type bredt anvendes i automatiske bilgearkasser, herunder CVT’er .

Beregning af forskydningskapacitet for begyndere

Der findes to grundlæggende metoder til beregning af fortrængningspumpeens fortrængning. Den geometriske metode beregner volumen af den rumlige zone, der er indesluttet af tænderne på driv- og drevne tandhjul. Den teoretiske drejningsmomentmetode beregner først pumpens teoretiske drejningsmoment og udleder derefter fortrængningen ud fra princippet om, at den hydrauliske energi, der tilføres olie, svarer til den effekt, der kræves til at dreje pumpeakslen (uden hensyn til energitab). .

For begyndere er den praktiske strømningsberegning:

Q = Vd × N

hvor Q er volumenstrømningshastigheden, Vd er fortrængningsvolumen pr. omdrejning og N er omdrejningshastigheden .

Den teoretiske forskydningsmetode har historisk været svær at anvende præcist, fordi den kræver integration af volumen mellem tandhullerne ved hver lille ændring i rotationsvinklen – hvilket kræver tandhjuls-tegninger for hver rotationsposition. CAD-værktøjer har gjort dette mere praktisk, men en præcis teoretisk drejningsmomentberegning forbliver værdifuld, fordi den undgår kompleksiteten ved at integrere volumen minut for minut .

I praksis korrelerer tandhjulspumpens forskydning med kvadratet på tandhjulsmodulet. Under forudsætning af en konstant pitchcirkeldiameter giver en større module større pumpforskydning .

Sugetrykgrænser

Sugedygtighed påvirker direkte, om en pumpe kan fungere pålideligt uden kavitation. For indvendige tandhjulspumper gælder følgende grænser:

Almindelig tandhjulspumpegrænse: Den faktiske sugenhøjde bør ikke overstige 0,5 m.

Specifik grænse for NBL-serien: Selvansugningshøjden må ikke overstige 500 mm, svarende til en indgangsvakuum på højst 0,03 MPa (0,3 bar). Hvis der anvendes en tvungentilført forsyningsmetode, må tilførselstrykket ikke overstige 0,5 MPa; ellers skal der anvendes en trykbestandig oliesegling .

Reference til Rexroth PGH-serien: Minimumsugningstryk (uden belastning) er 0,8 bar; maksimumsugningstryk (uden belastning) er 2 bar .

At overskride disse grænser medfører risiko for kavitation, hvilket forårsager gasudskillelse, oliereduktion, støj og accelereret slid på indre overflader .

Typiske fejldiagnostikker

Utilstrækkelig eller ingen sugning

Almindelige årsager inkluderer: indre rotor roterer ikke (kontroller drivsystemets krumtandhjul, krumtandhjulsstang eller tandhjul, skruer eller centreringsstifter til fastgørelse af den indre rotor for løsning); rotationsretning er forkert i forhold til motoren, hvilket fører til ombytning af indgangs- og udløbsport; blokering i afløbsledningen; tilstoppet indgangsfilter; alvorlig slitage på indre og ydre rotor, der forhindrer dannelse af lukkede rum; endeflade af indgangsrør i kontakt med bunden af oliebeholderen; lufttrængning ved pumpeindgangen; eller for lavt olie niveau .

Store tryksvingninger

Dette skyldes ofte: for stor excentricitetsfejl eller for stort spil mellem ydre rotor og pumpehus (excentricitetsfejl skal være inden for ±0,02 mm; spil mellem ydre rotor og pumpehus skal være 0,04–0,06 mm); dårlig tænderprofilpræcision på indre og ydre rotor (almindeligt ved rotorer fremstillet ved pulvermetallurgi); for stor radial og aksial runout; for stort tandspil (skal være inden for 0,07 mm); eller luftblandet i pumpen .

Trykket stiger ikke

Tjek efter: lufttiltrængning ved pumpeindgangen; for lav omdrejningstal på indre rotor (kontroller kraftoverførselsforbindelsen fra hovedakslen til den indre rotor for løse eller glidende dele); delvis tilstopning af sugelukken; eller dårlig tandhjul-/skruehjulskæbning, der forårsager svingende omdrejningstal på den indre rotor .

For meget støj

Årsagerne omfatter: for lav oliestand, der medfører luftindtagelse, eller delvis tilstopning af filtergitteret, der resulterer i utilstrækkelig sugekraft; alvorlig slid på komponenter; eller ændring af positionen for kraftoverførslen mellem tandhjulene .

Ekstern olielekage

Tjek efter: løse skruer til fastgørelse af pumpens karrosseri eller tilslutninger; beskadigede tætninger; dårlig tætning af afløbsflangen; eller forvrænget/beskadiget pumpens karrosseri eller dæksel .

Vejledning til valg af NBL-serien

NBL-serien er en intern tandhjulspumpe med lige tænder, designet til pålidelig selvsugende ydelse. Vigtige overvejelser ved valg for begyndere:

Forskydning og hastighed: Tilpas pumpeforskydningen til systemets flowkrav ved den tilsigtede driftshastighed. Indvendige tandhjulspumper lever generelt en jævn strøm med lav pulsation, hvilket gør dem velegnede til anvendelser, der kræver stabil ydelse.

Sugkonfiguration: NBL-serien kræver selvtømmehøjde ≤ 500 mm (indgangsvakuum ≤ 0,03 MPa). Ved brug af trylletilførsel må trykket ikke overstige 0,5 MPa uden opgradering til en trykbestandig oliesegling .

Montering og aksel: Kontroller, at flangetypen (SAE eller ISO-standard) og akselspecifikationen (med nøgle eller tandet) passer til dit system. Standard SAE- og ISO-monteringsgrænseflader er tilgængelige på QT-serien og lignende indvendige tandhjulspumper .

Anvendelsesegnethed: Indvendige tandhjulspumper har fordele ved højhastighedsydelse, lav støj og lille flowpulsation, men har komplekse tandprofiler og højere fremstillingsomkostninger end eksterne tandhjulspumper de foretrækkes, hvor jævn drift og stille kørsel er påkrævet.

Vigtige pointer for begyndere

Indre tandhjuls-pumper leverer en jævn, lavpulsations-strøm ved at tætte sug- og afgivelsessiden ved et kontaktområde mellem driv- og drevne tandhjuls-tænder. Trykstyrken beregnes bedst ud fra teoretiske drejningsmoment-principper for at sikre nøjagtighed, mens den praktiske strøm angives som Q = Vd × N. Sugsgrænserne er strenge – typisk 0,5 m selvsugningshøjde og 0,03 MPa indgangsvakuum for NBL-seriens pumper. De fleste fejl i praksis skyldes luftindtrængning, forkert rotationsretning, forurenet indgangsfilter eller overdreven slitage af rotor-spiller. Ved valg af QT-seriens eller NBL-seriens pumper skal der verificeres trykstyrke, trykrating, hastighedsområde, sugskonfiguration og monteringsinterface i forhold til systemkravene.