پمپ دنده ای (Gear Pump) که با نام پمپ غلیظ کش نیز از آن یاد می‌شود، پمپی از نوع جابجایی مثبت است که حجم ثابتی از سیال را در خود محصور کرده و سپس آن را با استفاده از دنده‌ها انتقال می دهد. این پمپ در هنگام پمپاژ یک جریان یکنواخت و صاف را متناسب با سرعت چرخش دنده‌های خود فراهم می‌سازد.

پمپ دنده ای از عمل چرخش دنده‌ها برای انتقال مایعات استفاده می‌کنند. دنده ها در ورودی پمپ ایجاد مکش می‌کنند که در نتیجه آن سیال، به داخل پمپ کشیده شده و در داخل حفره‌های دنده‌های پمپ قرار می‌گیرد و در نهایت به لوله خروجی و تخلیه مایع منتقل می‌شود.

انواع پمپ دنده ای

به طور کلی دو نوع از این پمپ وجود دارد: پمپ دنده ای خارجی و پمپ دنده ای داخلی که در ادامه مشخصات و ویژگی‌های هر کدام را بررسی می‌کنیم.

پمپ دنده ای خارجی

پمپ دنده ای خارجی (External Gear Pump) شامل دو دنده یکپارچه و متصل به یکدیگر است که هر کدام از آن‌ها، توسط شفت مستقل و جداگانه ای پشتیبانی می‌شوند. به طور کلی، یکی از دنده‌ها توسط موتور به حرکت در آمده (محرک) و سپس این دنده، دنده دیگر (متحرک) را می‌چرخاند. البته در برخی موارد، هر دو شفت ممکن است توسط موتورهای مستقل و مخصوص به خود به حرکت درآیند. شفت‌ها با استفاده از یاتاقان‌ها در هر طرف کِیسینگ پشتیبانی می‌شوند.

نحوه کار این پمپ‌ها بدین صورت است که دنده‌ها در قسمت خارج پمپ یعنی در سمت ورودی پمپ اقدام به مکش سیال به داخل پمپ می‌کنند و حجم گسترده‌ای از مایع را به درون حفره‌ها وارد می‌کنند. در این هنگام مایع توسط دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها به دام می‌افتد و این در حالی است که چرخدنده‌ها بر خلاف کیسینگ همچنان به چرخیدن ادامه می‌دهند. مایع به دام افتاده از ورودی، به لوله تخلیه، در اطراف کیسینگ پمپ منتقل می‌شود. همانطور که دندانه‌های چرخدنده‌ها در طرف تخلیه پمپ قرار می‌گیرند، حجم سیال کاهش یافته و سیال تحت فشار قرار می‌گیرد.

به دلیل اتصال کامل دنده‌ها به یکدیگر، هیچ مایعی از داخل مدار، بین دنده ها منتقل نمی‌شود. رابطه نزدیک بین دنده‌ها و کیسینگ به پمپ اجازه می‌دهد تا در طرف ورودی پمپ، اقدام به مکش کرده و در طرف خروجی و تخلیه پمپ نیز از نشت مایع جلوگیری نماید؛ اگر چه احتمال نشت صرفاً در مورد مایعاتی مطرح است که دارای ویسکوزیته کم باشند.

طراحی و دیزاین دنده ها در پمپ دنده ای خارجی به یکی از سه صورت ساده و صاف، هلیکال یا جناغی می‌باشد.

پمپ دنده ای داخلی

پمپ دنده ای داخلی (Internal Gear Pump) که به خاطر شکل قرارگیری دنده‌ها با نام پمپ ماه و ستاره نیز شناخته می‌شود، عملکرد مشابهی با پمپ دنده ای خارجی دارد؛ این پمپ دارای دو چرخدنده متصل به یکدیگر و با سایز متفاوت است که یکی در درون دیگری می‌چرخد. چرخدنده بزرگتر (روتور) یک چرخدنده داخلی است به این معنا که دندانه‌هایش در داخل آن قرار دارند. در داخل این چرخدنده داخلی، یک چرخدنده کوچکتر از نوع خارجی (دندانه‌ها در محیط بیرونی است) قرار گرفته است.

چرخدنده کوچکتر، طراحی شده تا به روتور متصل شود به گونه‌ای که دندانه‌های چرخدنده‌ها در یک نقطه با هم درگیر شوند. پیستون و بوشین متصل به پمپ محفظه را در موقعیت قرار می‌دهد. یک قطعه یا اسپیسر ثابت هلالی شکل، فضای خالی ایجاد شده به دلیل حالت قرارگیری خارج از مرکز چرخدنده داخلی را پر کرده و مثل یک سیل (آب‌بند) بین مسیر ورودی و خروجی عمل می‌کند.

پمپ دنده ای داخلی از نظر طراحی دنده‌ها فقط می‌تواند به صورت دنده ساده باشد.

جدول زیر مقایسه‌ای کلی بین پمپ دنده ای داخلی و خارجی است:

کاربرد و مزایای پمپ دنده ای

پمپ های دنده ای تعداد محدودی قطعات متحرک دارند و بسیار جمع و جور و ساده هستند. این پمپ‌ها از نظر مقایسه‌ای قادر به پمپاژ سیالات با فشار تولید شده توسط پمپ های رفت و برگشتی یا دبی پمپ های گریز از مرکز نیستند، اما فشار و بازدهی بالاتری نسبت به پمپ های پره‌ای یا پمپ های گوشواره ای دارند. پمپ دنده ای به طور ویژه و خاص برای پمپاژ روغن (اویل پمپ دنده ای) و سایر مایعات دارای ویسکوزیته بالا مناسب هستند.

پمپ های دنده خارجی به دلیل پشتیبانی از شفت سفت‌تر و تحمل بیشتر، قادر به حفظ فشار و دبی بالاتر هستند. پمپ های دنده‌ای داخلی دارای قابلیت مکش بهتری بوده و برای مایعات ویسکوزیته بالا مناسب هستند. هرچند این پمپ‌ها دارای دامنه عملیاتی مفید برای ویسکوزیته از 1 تا بیش از 1 میلیون سانتی پواز هستند.

از آنجا که خروجی با سرعت چرخش ارتباط مستقیم دارد، پمپ های دنده ای معمولا برای عملیات مترینگ و مخلوط سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پمپ های دنده ای می‌توانند برای پمپاژ مایعات تهاجمی طراحی شوند. اگرچه این پمپ ها معمولا از آهن یا استنلس استیل ساخته می‌شوند، اما آلیاژها و کامپوزیت‌های جدیدی نیز وجود دارند که اجازه می‌دهد تا این پمپ ها مایعات خورنده مثل اسید سولفوریک، هیپوکلرید سدیم، کلرید آهن و هیدروکسید سدیم را نیز پمپاژ کنند.

علاوه بر این، پمپ های دنده ای خارجی می‌توانند در کاربردها و مصارف هیدرولیکی، که به طور معمول در وسایل نقلیه، ماشین‌های مخصوص بلند کردن اجسام و تجهیزات کارخانه مورد نیاز است، بکار روند.

چرخش معکوس یک پمپ دنده ای با استفاده از روغن پمپاژ شده از بخش‌های دیگر در یک سیستم، یک موتور هیدرولیک (پمپ دنده ای هیدرولیک) ایجاد می‌کند. این قابلیت برای تامین نیرو در مواردی که استفاده از تجهیزات الکتریکی نیازمند فضا، پرهزینه یا غیرممکن است؛ بسیار مفید است. برای مثال، تراکتورها و دستگاه‌های تراش به پمپ های دنده ای خارجی با موتور محرک مجهز می شوند، تا نیروی مورد نیاز برای سرویس‌های خود را تأمین کنند.

در جدول زیر لیست برخی از کاربردهای متداول ایم نوع پمپ‌ها ذکر شده است:

محدودیت ها و معایب

چرخدنده‌ها باید مرتباً روغنکاری شده و نباید برای مدت طولانی خشک بمانند. رابطه تنگاتنگ و نزدیک بین دنده‌ها و محفظه‌ها به این معنی است که این نوع پمپ ها به ویژه هنگام کار با مایعات ساینده یا مایعات حاوی ذرات جامد جذب شده، حساس هستند.

با این حال، برخی از طرح‌های پمپ های دنده ای، به ویژه انواع داخلی آن، اجازه مدیریت مواد جامد را هم می‌دهد. پمپ های دنده ای خارجی دارای 4 بلبرینگ در داخل محفظه پمپ هستند، بنابراین کمتر برای برخورد با مایعات ساینده مناسب است. پمپ های دنده ای داخلی از این لحاظ قوی‌تر هستند چون تنها 1 بلبرینگ (گاهی اوقات 2 بلرینگ) دارند.

خرید پمپ دنده ای

به طور کلی، اگر انتظار می‌رود که مایع پمپاژ شونده حاوی ذرات جامد و ساینده باشد، بهتر است پمپی را انتخاب کنید و بخرید که دارای ظرفیت بالاتری باشد تا بتوان آن را در سرعت‌های پایین تر برای کاهش سایش استفاده کرد. باید در نظر داشت که دبی حجمی یک پمپ دنده ای در سرعت‌های پایین کاهش می‌یابد. یک پمپ دنده ای نباید بیش از حد از سرعت توصیه شده خود استفاده شود.

برای مصارف و کاربردهای دارای درجه حرارت بالا، حصول اطمینان از این که درجه حرارت کار با مشخصات پمپ سازگار باشد؛ اهمیت بسزایی دارد. افزایش حرارت کیسینگ و دنده ها باعث کاهش فاصله در یک پمپ گردیده و همچنین می‌تواند باعث افزایش سایش و در موارد شدیدتر، حتی نقص پمپ شود.

حتی با وجود رعایت بهترین اقدامات ایمنی و احتیاطی، به طور کلی دنده ها و بلبرینگ‌های پمپ های دنده ای در زمان چرخش، سایش می‌کنند. نشت مایع پمپاژ شده از سمت خروجی تخلیه به سمت ورودی مکش. نیز سبب کاهش کارایی پمپ می‌شود.

پمپ های دنده ای داخلی که در سرعت کم کار می‌کنند، معمولاً برای مایعات حساس به برش مانند مواد غذایی، رنگ و صابون ارجحیت دارند. در مقابل پمپ های دنده ای خارجی به دلیل سرعت‌های بالاتر و تنوع کمتر طراحی برای این کاربردها مناسب نیستند. پمپ های دندهای داخلی همچنین در مواقعی که بهداشت اهمیت دارد اولویت دارند.