Hammasrataspump

Hammasrataspump on pump, mille pumpavaks elemendiks on hammasrattad. Esimese teadaoleva hammasrataspumba projekteeris 1610. aastal astronoomina tuntud Johannes Kepler.
Hammasrataspumpi kasutatakse nii statsionaarsetel seadmetel kui ka mobiilhüdraulikas. Pumba lai kasutusala on tingitud selle lihtsast ehitusest, suurest kasutegurist, pikaealisusest, laiast töörõhkude vahemikust ja odavusest.
Pumba tööpõhimõte.
Hammasrattad jagavad pumba tööruumi kaheks: imemispooleks, kuhu avaneb pumba sisselaskeava, ja survepooleks, kuhu avaneb pumba väljalaskeava. Hammasrataste pöörlemisel satub vedelik imemispooles hambavahedesse ja kantakse survepoolde. Seal hammasrattad hambuvad ja hambavahedes olev vedelik surutakse pumba survetorusse. Selleks, et vedelik pääseks vabalt survepooles hambavahest välja, on sealsetesse tihenduspuksidesse tehtud vastavad kanalid. Hammasrataste pöörlemisel lähevad nende hambad imemispooles hambumisest välja, hambavahed jäävad tühjaks ning imemispooles tekib hõrendus, mille toimel sinna imetakse paagist uut vedelikku.
Tootlikkus.
Hammasrataspumbad on pöördetootlikkusega Vp = 1,2...250 cm³/p (kuupsentimeetrit pöördele) ja mõeldud töötama rõhkudel kuni 250 baari (1 baar on ligikaudu võrdne atmosfäärirõhuga). Pumbad ei ole reguleeritavad, s.t. nende pöördetootlikkus ei ole muudetav.
Pumba teoreetiline tootlikkus on arvutatav valemiga
Vp = 10−3*π*m*z*h*b cm³/p, kus
m – hammasrataste moodul, mm; z – hammasrataste hammaste arv; h – hamba kõrgus, mm; b – hamba laius, mm.
Hammaste arv hammasrataspumbas.
Hammasrataspumbas kasutatakse väikese hammaste arvu ja suure mooduliga hammasrattaid. Moodulist on sõltuv hammaste kõrgus h (h = 2,2 moodulit). Järelikult on suurema mooduli korral hamba kõrgus ja seega hambavahe maht suuremad ning pumba tootlikkus on samuti suurem. Ka hammaste arvu suurendamine suurendab tootlikkust, kuid samal ajal suureneb hammasrataste läbimõõt, mis suurendab pumba mõõtmeid. Tavaliselt on hammaste arv z = 10...12.
Hammasrataspump annab pulseeriva vedelikuvoolu. Vedelik surutakse hambavahedest välja portsjonite kaupa ning pumbast väljuva vedelikujoa rõhk ja vooluhulk on ebastabiilsed (vooluhulga kõikumine kuni 15%). See võib põhjustada seadme lõpplüli ebaühtlast või ebatäpset liikumist. Voolu pulsatsiooni vähendamiseks kasutatakse duopumpasid. Duopumbal on kaks paari hammasrattaid, mis on omavahel pööratud poole hamba sammu võrra. Nii langeb ühe paari maksimum kokku teise paari miinimumiga ja vooluhulk ühtlustub (vooluhulga kõikumine kuni 4%).
Sobivus.
Hammasrataspumbad sobivad paremini suure viskoossusega vedelike pumpamiseks. Väikese viskoossusega vedelike pumpamisel pumba mahuline kasutegur väheneb. Pumbas kasutatav tihendamine lõtkudega pole sellisel juhul tõhus, sest osa pumbatavast vedelikust pääseb lõtkude kaudu survepoolest imemispoolde tagasi.
Paigutus.
Hammasrataspumbad tekitavad imemispooles suhteliselt väikese vaakumi. Pumpa ei ole soovitatav paigutada kõrgemale kui pool meetrit vedeliku tasemest paagis. Vastasel juhul võib pump täituda vedelikuga halvasti ja tekib kavitatsiooni oht. Sageli paigutatakse hammasrataspump kas vahetult vedeliku tasandi kohale või isegi vedeliku sisse.
Välishambumisega hammasrataspump.
Välishambumisega hammasrataspump on kõige levinum. See on lihtsa ehitusega ja töökindel. Vaata ka joonist ülal.
Pump koosneb korpusest, milles paiknevad hammasrattad. Üks neist on vedav ja ta ühendatakse veovõlli abil pumba ajamiga. Teine hammasratas on veetav ja saab pöörlemise vedavalt hammasrattalt. Pumba tööruum on valmistatud nii, et hammasrataste hamba peade ja korpuse ava, kus paiknevad hammasrattad, vahele jääb 0,01...0,03 mm suurune lõtk. Otspinnas on hammasrattad tihendatud puksidega. Lõtk pukside ja hammaste otspindade vahel on samas suurusjärgus kui hamba peade ja korpuse vahel. Lõtku suurus peab tagama hammasrataste vaba pöörlemise, kuid kindlustama ka tööruumi hermeetilisuse. Nii moodustub igast hambavahest suletud tööruum, mis on piiratud hamba pinna, korpuse ava pinna ja pukside otspinnaga. Pump on mõlemalt poolt suletud kaanega ja kinnituselementidega.
Sisehambumisega hammasrataspump.
Sisehambumisega hammasrataspumbas eraldatakse pumba madalrõhu ja kõrgrõhu pooled eraldussektori abil. Nende vahele jääb survevaba transporditsoon. Ajam paneb väikese hammasratta pöörlema. Sisehammastega hammasratas paikneb vedava hammasratta suhtes ekstsentriliselt. Nagu välishambumisega pumbas, nii ka siin kasutatakse pumbasisest lekkeõli tema liikuvate osade määrimiseks.