آیا پارامترهای پروفیل دنده در دبی پمپ دنده ای تاثیر دارند؟

بر اساس تئوری چرخ دنده، تأثیر پارامترهای پروفیل دنده در دبی پمپ دنده ای مطالعه کردند. شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های ترکیبی، Gamez-Montero و Codina9،10 ویژگی‌های نظری حجم‌سنجی پمپ‌های ژروتور را مورد مطالعه قرار دادند، که به درک خواص دینامیکی پمپ‌های ژروتور کمک می‌کند.
Mimimi و همکاران 11،12 عملکرد نظری پمپ‌های ژروتور با پروفایل‌های مختلف را تحلیل کردند و نشان دادند که نمایه هیپوتروکوئیدی می‌تواند راه‌حل جایگزین موثری برای اپی تروکوئیدال باشد.

برای پمپ‌های دنده داخلی پیچ‌خورده، Ichikawa13 ویژگی‌های دبی ایده‌آل را با رویکرد گشتاور محاسبه کرد. نتایج نشان داد که پمپ‌های دنده‌ای داخلی نسبت به پمپ‌های دنده‌ای خارجی، ضربان جریان و سیال محبوس‌تری دارند.
کار Mimmi و Pennacchi14 نشان می‌دهد که پمپ‌های دنده داخلی پیچ‌خورده عملکرد بهتری دارند زمانی که تعداد چرخ دندهه پینیون نزدیک به دنده داخلی باشد.

با توجه به دانش نویسندگان، کار مربوط به پمپ های مزدوج هنوز یافت نشده است و تحقیقات اندکی به طور سیستماتیک ویژگی های جریان پمپ های دنده داخلی را مورد مطالعه قرار داده اند.
این مقاله یک مطالعه سیستماتیک در مورد ویژگی‌های نظری دبی پمپ‌های مزدوج ارائه می‌کند. انتظار می رود برخی از نتایج کلی برای هدایت طراحی پمپ های دنده ای داخلی با عملکرد بالا به دست آید.

جفت دنده داخلی در پیچ

مفهوم پاکت دوتایی اغلب برای استخراج مشخصات زوج دنده استفاده می شود که ایده اصلی آن از تئوری چرخ دنده ایجاد شده است. سطوح قفسه برش سپس، پینیون به‌دست‌آمده به عنوان سطح تولید در نظر گرفته می‌شود و به عنوان پوشش دوم برای تولید دنده داخلی تعریف می‌شود.
به این ترتیب، پروفیل های پینیون و دنده داخلی را می توان به راحتی به دست آورد.

شماره چرخ دنده

در شکل 8(a)، جریان نسبتاً نسبت به شماره چرخ دندهه چرخ دنده داخلی حساس نیست.
با این حال، افزایش تعداد چرخ دنده‌های پینیون می‌تواند باعث افزایش قابل‌توجه جریان جریان شود، که همچنین باعث کاهش زمان عمل تحویل مایع می‌شود.

همین اتفاق برای جابجایی می افتد (شکل 8 (ب)). فقط شماره چرخ دنده پینیون تاثیر قابل توجهی بر جابجایی دارد.

در همین حال، برای کاهش ضربان جریان با افزایش تعداد چرخ دندهه پینیون یا کاهش تعداد چرخ دندهه دنده داخلی مفید است. در شکل 8(c)، مشخص است که پینیون با شماره چرخ دنده بزرگتر می تواند حجم کل محبوس شده را بزرگ کرده و زمان عمل مایع محبوس شده را کاهش دهد.
با این حال، تغییر شماره چرخ دندهه دنده داخلی تقریباً تأثیری بر حجم به دام افتاده ندارد. شکل 8(d) نشان می‌دهد که با افزایش تعداد چرخ دندهه‌های چرخ دنده، تفاوت حجم‌های به دام افتاده کوچک‌تر می‌شود.
وقتی جفت شماره چرخ دنده 13 تا 19 باشد، پینیون در مقابل دنده داخلی، اختلاف حجم حدود 162.9 میلی متر مکعب و حدود 5.7 درصد از کل حجم محبوس شده پمپ معمولی است.

زاویه فشار

در شکل 9 (الف) و (ب)، زاویه فشار بزرگتر می تواند جریان جریان بالاتری را ایجاد کند و در نتیجه منجر به افزایش کمی جابجایی با ضریب پالس کوچکتر شود.
همچنین، این می تواند هم حجم کل و هم زمان عمل سیال به دام افتاده را کاهش دهد (شکل 9(c)). با مراجعه به شکل 9(d)، اختلاف حجم با افزایش زاویه فشار کوچکتر می شود.
با زاویه فشار 21.5، اختلاف حجم حدود 369.0 میلی متر مکعب و حدود 10.7 درصد از کل حجم محبوس شده پمپ معمولی است.
شعاع فیله با تغییر ضریب فیله از 0 تا 0.4 (شکل 10(الف) و (ب))، با افزایش شعاع فیله، دبی افزایش می‌یابد که منجر به افزایش دید جابه‌جایی و کاهش ضریب پالس می‌شود. شکل 10(c) نشان می‌دهد که شعاع پردهی بزرگتر می‌تواند هم حجم کل و هم زمان عمل سیال به دام افتاده را کاهش دهد.
با مراجعه به شکل 10(d)، اختلاف حجم با افزایش شعاع فیله کوچکتر می شود.
با شعاع فیله 0، اختلاف حجم حدود 411.7 میلی متر مکعب و حدود 7.8 درصد از کل حجم محبوس شده پمپ معمولی است.

برای داشتن خلاصه ای واضح از این نتایج، جدول 2 به شرح زیر ارائه شده است. در اینجا، فلش رو به بالا به معنای “افزایش” است در حالی که فلش رو به پایین به معنای “کاهش” است.

با استفاده از مفهوم پاکت دوتایی، ابتدا مدل‌های ریاضی زوج دنده داخلی کونژوگه به دست می‌آیند. سپس برخی از شاخص‌های ویژگی‌های جریان بر اساس رویکرد حجم کنترل به‌دست می‌آیند.
در نهایت، با پارامترهای طراحی متفاوت چرخ دنده‌ها، بررسی‌ها در خصوص ویژگی‌های دبی پمپ دنده ای انجام می‌شود. از تجزیه و تحلیل و نتایج می توان چند نتیجه گرفت:

ساختار پمپ دنده‌‌ای دارای حجم کمتری از سیال محبوس شده نسبت به پمپ معمولی است. علاوه بر این، با توجه به این واقعیت که دنده‌ها نقاط تماس بیشتری دارند، پمپ روان‌رسانی سیال نرم‌تر و طول عمر بیشتری نسبت به پمپ‌های معمولی خواهد داشت.