Werkingsprincipe en toepassing van tandwielpompen met interne tandwielen

Werkingsprincipe van de tandwielpomp met interne tandwielen: Hoe een tandwielpomp met interne tandwielen werkt

Een tandwielpomp met interne tandwielen bestaat uit een aandrijfwielen (buitentandwiel, geplaatst aan de binnenkant) en een aangedreven wiel (binnentandwiel, geplaatst aan de buitenkant) de twee tandwielen draaien in dezelfde richting, waarbij de tandpunten tegen elkaar afdichten op een contactpunt om de zuigzijde van de perszijde te scheiden.

Er bestaan twee hoofdarchitecturen voor tandwielpompen met interne tandwielen. Het ‘crescent’-type gebruikt een maansikkelformige scheidingsplaat tussen de tandpunten om lekkage tussen de tandpunten van het aandrijf- en het aangedreven wiel te voorkomen. Het ‘crescentless’-type daarentegen vertrouwt op direct contact tussen de tandpunten van beide wielen op één punt om de zuig- en perssecties te scheiden; in de praktijk wordt een zeer kleine speling gehandhaafd om vastlopen te voorkomen. .

Het ontwerp zonder maansikkel biedt een belangrijk efficiëntievoordeel: doordat het volume tussen de tanden van het aandrijf- en aangedreven tandwiel groter is, kan de pomp een grotere theoretische verplaatsing bereiken wanneer de tandbreedte, de buitendiameter van de tandtoppen van het aandrijftandwiel en de buitendiameter van het aangedreven tandwiel identiek zijn aan die van een maansikkeltypepomp. Alternatief kan, bij dezelfde verplaatsing, de buitendiameter van het aangedreven tandwiel kleiner zijn, wat het wrijvingstorsie vermindert dat ontstaat door viskeuze olie te scheren op de glijdende tandwielgedeelten en de mechanische efficiëntie verbetert — een belangrijke reden waarom dit type veel wordt toegepast in automatische versnellingsbakken voor personenauto’s, inclusief CVT’s .

Verplaatsingsberekening voor beginners

Er zijn twee fundamentele methoden om de verplaatsingsinhoud van een interne tandwiel pomp te berekenen. De geometrische methode berekent het volume van de ruimte die wordt ingesloten door de tanden van het aandrijvende en het aangedreven tandwiel. De theorie-torque-methode berekent eerst het theoretische koppel van de pomp en leidt vervolgens de verplaatsingsinhoud af uit het principe dat de hydraulische energie die aan de olie wordt toegevoerd gelijk is aan het vermogen dat nodig is om de pompas aan te drijven (energieverliezen worden genegeerd). .

Voor beginners is de praktische stromingsberekening:

Q = Vd × N

waarbij Q de volumetrische stroomsnelheid is, Vd de verplaatsingsinhoud per omwenteling en N het toerental. .

De theoretische verplaatsingsmethode is historisch gezien moeilijk nauwkeurig toe te passen, omdat het integreren van het volume tussen de tanden bij elke minimale verandering van de rotatiehoek vereist — wat tandwieltekeningen voor elke rotatiepositie vereist. CAD-hulpmiddelen hebben dit praktischer gemaakt, maar een nauwkeurige theoretische koppelingberekening blijft waardevol omdat deze de complexiteit van minuut-op-minuut volume-integratie vermijdt .

In de praktijk correleert de verplaatsing van tandwielpompen met het kwadraat van de tandwielmodule. Onder de voorwaarde van een constante steekcirkeldiameter leidt een grotere module tot een grotere pompverplaatsing .

Zuigdrukgrenzen

Het zuiggedrag beïnvloedt direct of een pomp betrouwbaar kan werken zonder cavitatie. Voor interne tandwielpompen gelden de volgende grenzen:

Algemene tandwielpompgrens: De werkelijke zuighoogte mag 0,5 m niet overschrijden.

NBL-serie-specifieke limiet: De zelfaanzuighoogte mag niet meer dan 500 mm bedragen, wat overeenkomt met een inlaatvacuüm van maximaal 0,03 MPa (0,3 bar). Bij gebruik van een gedwongen toevoermethode mag de toevoerdruk niet hoger zijn dan 0,5 MPa; anders moet een drukbestendige olieafdichting worden gebruikt .

Rexroth PGH-serie-referentie: Minimale zuigdruk (zonder belasting) is 0,8 bar; maximale zuigdruk (zonder belasting) is 2 bar .

Het overschrijden van deze limieten brengt cavitatie met zich mee, wat leidt tot gasvorming, olieverdamping, lawaai en versnelde slijtage van de interne oppervlakken .

Typische foutdiagnose

Onvoldoende of geen zuiging

Veelvoorkomende oorzaken zijn: de binnenrotor draait niet (controleer het aandrijfsysteem, wormwiel, wormschroef of tandwiel, bevestigingsschroeven of positioneringspennen van de binnenrotor op losheid); de draairichting komt niet overeen met die van de aandrijfmotor, waardoor de inlaat- en uitlaatpoorten verwisseld zijn; verstopping van de afvoerleiding; verstopte inlaatfilterplaat; sterke slijtage van de binnen- en buitenrotor, waardoor geen gesloten holte kan worden gevormd; het uiteinde van de inlaatbuis raakt de bodem van de oliebak; luchttoevoer bij de zuigopening van de pomp; of het oliepeil is te laag .

Grote drukfluctuaties

Dit wordt vaak veroorzaakt door: te grote excentriciteitsafwijking of te grote speling tussen de buitenrotor en het pomplichaam (excentriciteitsafwijking dient binnen ±0,02 mm te liggen; speling tussen buitenrotor en pomplichaam dient 0,04–0,06 mm te bedragen); onvoldoende tandprofielnauwkeurigheid van binnen- en buitenrotor (vaak bij rotoren vervaardigd via poedermetaaltechniek); te grote radiale en axiale looponregelmatigheid; te grote tandzijspeling (dient binnen 0,07 mm te liggen); of lucht in de pomp .

Druk stijgt niet

Controleer op: luchttoevoer aan de zuigzijde van de pomp; te lage snelheid van het binnenrotor (controleer de aandrijfverbinding van de hoofdas naar het binnenrotor op losheid of slippen); gedeeltelijke verstopping van de zuigopening; of slechte meshing van de wormwielen of tandwielen, wat leidt tot fluctuerende snelheid van het binnenrotor .

Teveel Geklets

Oorzaken zijn onder andere: een te laag oliepeil waardoor lucht wordt meegezogen, of een gedeeltelijke verstopping van het filterrooster waardoor onvoldoende zuigvermogen ontstaat; ernstige slijtage van componenten; of een verplaatsing van het meshingpunt in de aandrijfverbinding van de pomp .

Externe olielekkage

Controleer op: losse bevestigingsschroeven of -connectoren van het pomplichaam; beschadigde afdichtingen; onvoldoende afdichting van de afvoerflens; of vervormd of beschadigd pomplichaam of -deksel .

Aantekeningen bij de keuze van de NBL-serie

De NBL-serie is een interne tandwielpomp met rechte tanden en conjugate tandvorm, ontworpen voor betrouwbare zelfaanzuigende prestaties. Belangrijke overwegingen bij de keuze voor beginners:

Verplaatsing en snelheid: Pas de verplaatsing van de pomp aan op de stroomsvereisten van het systeem bij de beoogde bedrijfssnelheid. Tandwielinnenpompen leveren over het algemeen een vloeiende stroom met lage pulsatie, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die een stabiele uitvoer vereisen.

Aanzuigconfiguratie: De NBL-serie vereist een zelfaanzuighoogte van ≤ 500 mm (inlaagvacuüm ≤ 0,03 MPa). Bij gebruik van een gedwongen toevoer mag de druk zonder upgrade naar een drukbestendige olieafdichting niet hoger zijn dan 0,5 MPa. .

Montage en as: Controleer of het flenstype (SAE- of ISO-norm) en de aspecificatie (met sleutelgroef of tandachtig) overeenkomen met uw systeem. Standaard SAE- en ISO-montageinterfaces zijn beschikbaar bij QT-serie- en vergelijkbare tandwielinnenpompen. .

Toepassingsgeschiktheid: Tandwielinnenpompen bieden voordelen op het gebied van hoogwaardige prestaties bij hoge snelheid, geringe geluidproductie en kleine stroompulsatie, maar hebben complexe tandprofielen en hogere productiekosten dan tandwielbuitenpompen. ze worden verkozen wanneer vloeiende werking en stil bedrijf vereist zijn.

Belangrijkste conclusies voor beginners

Tandemtandpompen leveren een vlotte, weinig pulserende stroming door de zuig- en perszijde af te sluiten op een contactpunt tussen de tandpunten van het aandrijvende en het aangedreven tandwiel. De verplaatsing wordt het nauwkeurigst berekend aan de hand van theoretische koppelprincipes; de praktische stroming wordt gegeven door Q = Vd × N. De zuigbeperkingen zijn streng: meestal 0,5 m zelfaanzuighoogte en 0,03 MPa zuigvacuüm voor pompen uit de NBL-serie. De meeste storingen in de praktijk zijn te wijten aan luchttoetreding, verkeerde draairichting, vervuilde zuigroosters of excessieve slijtage van de rotorafstanden. Bij de keuze van pompen uit de QT-serie of NBL-serie dient u de verplaatsing, drukklasse, toerentalbereik, zuigconfiguratie en montage-interface te verifiëren aan de hand van uw systeemeisen.