기어 펌프란? 정의 및 작동 원리

기어 펌프란?

기어 펌프는 기어의 맞물림을 사용하여 양변위로 유체를 펌핑합니다. 그들은 유압 유체 동력 응용 프로그램을 위한 가장 일반적인 유형의 펌프 중 하나입니다. 기어 펌프는 1600년경 요하네스 케플러에 의해 발명되었습니다.

기어 펌프는 또한 화학 공장에서 고점도 액체를 펌핑하는 데 일반적으로 사용됩니다. 두 가지 주요 변형이 있습니다. 두 개의 외부 평 기어를 사용하는 외부 기어 펌프와 외부 및 내부 평 기어를 사용하는 내부 기어 펌프입니다.

기어 펌프는 용적식(또는 고정 용적식) 펌프입니다. 즉, 회전할 때마다 일정한 양의 유체를 펌핑합니다. 일부 기어 펌프는 모터 또는 펌프로 작동하도록 설계되었습니다.

 

외접 기어 펌프란?

외접 기어 펌프는 별도의 샤프트에 의해 지지되는 두 개의 동일한 연동 기어로 구성됩니다. 일반적으로 한 기어는 모터에 의해 구동되고 이것이 다른 기어(아이들러)를 구동합니다. 경우에 따라 두 축 모두 모터로 구동될 수 있습니다. 샤프트는 케이싱의 양쪽에 있는 베어링으로 ​​지지됩니다.

▷ 기어가 펌프의 입구 쪽에서 메쉬 밖으로 나오면 확장된 볼륨이 생성됩니다. 액체는 캐비티로 흐르고 기어가 펌프 케이싱에 대해 계속 회전할 때 기어 톱니에 갇히게 됩니다.
▷ 갇힌 유체는 입구에서 배출구로 케이싱 주위로 이동합니다.
▷ 기어의 톱니가 펌프의 토출측에서 맞물리면서 부피가 감소하고 유체는 압력을 받아 밖으로 밀려납니다.

기어가 맞물려 있기 때문에 기어 사이의 중심을 통해 유체가 다시 전달되지 않습니다. 기어와 케이싱 사이의 허용 오차가 좁으면 펌프가 입구에서 흡입력을 높이고 유체가 토출측에서 다시 새는 것을 방지할 수 있습니다(저점도 액체의 경우 누출 가능성이 더 높음).

 

 

내접 기어 펌프란?

내접 기어 펌프는 동일한 원리로 작동하지만 두 개의 연동 기어는 크기가 다르며 하나는 다른 하나의 내부에서 회전합니다. 더 큰 기어(로터)는 내접 기어입니다. 즉, 내부에 돌출된 톱니가 있습니다.

이 안에 더 작은 외부 기어(아이들러 – 로터만 구동됨)가 중앙에서 벗어나 장착됩니다. 이는 기어 톱니가 한 지점에서 맞물리도록 로터와 연동되도록 설계되었습니다. 펌프 케이싱에 부착된 피니언과 부싱은 아이들러를 제자리에 고정합니다.

고정된 초승달 모양의 파티션 또는 스페이서는 아이들러의 중심에서 벗어난 장착 위치로 인해 생성된 공간을 채우고 입구와 출구 포트 사이의 밀봉 역할을 합니다.

▷ 기어가 펌프의 입구 쪽에서 메쉬 밖으로 나오면 확장된 볼륨이 생성됩니다. 액체는 캐비티로 흐르고 기어가 펌프 케이싱 및 파티션에 대해 계속 회전할 때 기어 톱니에 갇히게 됩니다.
▷ 갇힌 유체는 입구에서 배출구로 케이싱 주위로 이동합니다.
▷ 기어의 톱니가 펌프의 토출측에서 맞물리면서 부피가 감소하고 유체는 압력을 받아 밖으로 밀려납니다.

내부 기어 펌프 설계는 평 기어만 사용합니다.

 

기어 펌프의 작동 원리

기어 펌프는 회전하는 톱니 또는 기어의 동작을 사용하여 유체를 전달합니다. 회전 요소는 펌프 케이싱과 함께 액체 밀봉을 형성하고 펌프 입구에서 흡입을 생성합니다. 펌프로 유입된 유체는 회전하는 기어의 공동 내부에 들어가 배출구로 전달됩니다.

기어 펌프는 2개 또는 3개의 회전하는 기어의 톱니 사이에 유체를 가두어 작동합니다. 종종 그들은 자기적으로 구동됩니다. 즉, 화학적 호환성을 높이기 위해 "습윤" 물질을 덜 사용합니다. 기어 펌프는 왕복 운동이 아니라 회전하는 공동을 움직입니다.

이 펌프는 회전당 많은 작은 공동을 움직이므로 다이어프램 펌프만큼 자주 펄스하지 않습니다. 기어 펌프의 주요 단점은 배압을 높이면 유량이 감소한다는 것입니다.

안정적인 배압에 대해 펌핑할 때 가장 잘 작동합니다. 기어 펌프는 2개 또는 3개의 회전 기어 톱니 사이에 유체를 운반하여 작동하므로 유체 전단 또는 기어 마모로 인한 입자 오염이 문제가 되지 않는 응용 분야에 가장 적합합니다.

이 펌프는 높은 시스템 압력 응용 분야에서 잘 작동하며 일반적으로 예를 들어 트랙터 및 쓰레기 트럭과 같이 압축할 수 없는 오일과 같이 더 무거운 점도의 유체에 유압 유체 동력 사용에 사용됩니다.

기어 펌프는 회전할 때마다 정확한 용적을 제공하는 진정한 양변위가 특징입니다. 챔버를 통과하는 유체의 각 포켓은 작고 단위 시간당 많은 포켓이 통과하기 때문에 유속은 사실상 펄스가 없습니다.

 

기어 펌프를 선택하는 이유

기어펌프는 아래와 같이 많은 이점을 제공합니다

낮은 전단
설계 및 작동 속도가 낮기 때문에 움직임이 전단력이 낮습니다.

자가 프라이밍
최대 650만까지 자가 프라이밍됩니다.

역방향 가능
설계로 인해 양방향으로 작동할 수 있으므로 호스를 비울 수 있고 모든 제품을 완전히 회수할 수 있습니다. 그러나 릴리프 밸브는 한 방향으로만 작동합니다.

효율적인
모델의 효율성은 최대 85%입니다.

예측 가능
유량은 속도에 비례하여 반복 가능하고 예측 가능한 유량을 보장합니다.

무맥동
낮은 rpm에서 부드러운 회전 동작은 다른 용적형 설계에서 흔히 볼 수 있는 맥동이 발생하지 않는다는 것을 의미합니다.

재료
설계는 완전한 금속으로 되어 있어 장치가 Atex 등급(방폭)이 될 수 있으며 내부 부품이 다른 용적식 펌프와 같이 고무가 아니므로 용제를 처리할 수 있습니다. 또한 최대 350°C의 고온을 수용할 수 있습니다.

제한된 드라이 러닝
기어가 윤활액에 잠겨 있으면 장치가 제한된 시간 동안 건조될 수 있습니다.

낮은 NPSH
NPSH 요구 사항은 느린 작동으로 인해 매우 낮습니다. 내부 기어 펌프 NPSH는 물을 기준으로 0.5M에서 4M 범위이며 외부 설계는 일반적으로 최대 3M입니다.

 

기어 펌프의 응용

기어 펌프는 일반적으로 오일, 페인트, 수지 또는 식품과 같은 고점도 유체를 펌핑하는 데 사용됩니다. 정확한 도징 또는 고압 출력이 필요한 모든 응용 분야에서 선호됩니다.

기어 펌프의 출력은 압력의 영향을 크게 받지 않으므로 공급이 불규칙한 상황에서도 선호되는 경향이 있습니다.

석유화학
순수 또는 충전된 역청, 피치, 디젤유, 원유, 윤활유 등

화학
규산나트륨, 산, 플라스틱, 혼합 화학물질, 이소시아네이트 등

페인트와 잉크
수지 및 접착제.

펄프와 종이
산, 비누, 잿물, 흑액, 고령토, 석회, 유액, 슬러지 등

음식
초콜릿, 카카오 버터, 충전제, 설탕, 식물성 유지, 당밀, 동물성 식품 등

 

기어 펌프의 장점

사용 및 유지보수 용이
기어 펌프는 컴팩트하며 펌프 본체와 전면 및 후면 커버의 두 기어로만 구성됩니다. 따라서 다른 펌프에 비해 기어 펌프의 무게가 가벼워 일상적인 운송이 편리하고 많은 노동력이 필요하지 않습니다. 또한 무게가 가볍기 때문에 기어 펌프가 사용하기 더 편리하고 작업 내용이 같을 때 더 편리합니다. 동시에 구조가 간단하고 구성 요소가 적기 때문에 문제가 발생했을 때 수리가 더 편리합니다.

저렴한 비용
기어 펌프는 기존 펌프에 비해 무게가 작고 운송이 간편하여 운송 비용을 어느 정도 절감할 수 있습니다. 또한, 기어 펌프는 구조가 간단하고 제조 비용이 저렴하기 때문에 저렴합니다. 향후 유지 보수 절차가 간단하고 유지 보수 비용이 저렴합니다. 따라서 일반적으로 기어 펌프가 더 경제적이며 비용을 효과적으로 절감할 수 있습니다.

높은 작업 효율성
실제로 기어 펌프의 유체 손실은 작습니다. 일부 유체는 베어링과 기어의 양면을 윤활하는 데 사용되지만 펌프 본체는 간극 없이는 장착될 수 없으므로 기어 펌프 작동 효율이 100%입니다. 그러나 펌프는 여전히 잘 작동할 수 있으며 93%에서 98%의 효율을 달성할 수 있습니다.

유체 점도 및 밀도에 둔감
유체의 점도나 밀도가 변해도 기어 펌프는 큰 영향을 받지 않습니다. 스트레이너 또는 제한 장치가 토출 포트의 측면에 배치되면 기어 ​​펌프가 유체를 밀어냅니다. 필터가 더럽거나 막힌 경우 기어 펌프는 장치의 가장 약한 부분의 기계적 한계에 도달할 때까지 일정한 흐름을 유지합니다. 이것은 또한 기어 펌프가 오일 오염에 둔감하게 하고 석유 화학 산업에서 사용하기에 더 적합합니다.

기어 펌프의 단점

마모 후 수리가 쉽지 않음
기어 펌프 부품은 교환이 잘 안 되기 때문에 마모 후 수리가 쉽지 않습니다. 기어 펌프 수리 과정은 간단하지만 부품이 마모되면 기어 ​​펌프 전체를 수리하는 것이 거의 불가능합니다.

큰 소음
기어 펌프는 반경 방향 힘의 불균형과 큰 흐름 동맥의 특성을 가지고 있기 때문에 매우 큰 소음을 발생시킵니다. 주변 환경에 대한 데시벨 요구 사항이 있는 지역이거나 한밤중에 사용하면 기어 펌프가 작업이나 다른 사람의 나머지에 영향을 주어 불편을 초래합니다. 불균형한 반경 방향 힘의 존재는 베어링의 수명에도 어느 정도 영향을 미칩니다.

조정되지 않은 변위
엔드 캡과 기어의 톱니 홈은 여러 개의 고정된 밀폐 작업 챔버를 구성하므로 기어 펌프의 변위는 조정할 수 없으며 도징 펌프로만 사용할 수 있습니다. 펌프의 변위를 증가시키려는 경우에는 불가능합니다.