Pompy zębate z zazębieniem wewnętrznym i zewnętrznym znalazły szereg zastosowań w przemyśle chemicznym, petrochemicznym oraz farb i lakierów. Przewagę dały im zwarta konstrukcja, wysoka wydajność i ciśnienie tłoczenia. Odporność chemiczna została uzyskana dzięki metalom konstrukcyjnym i stalom kwasoodpornym z których wykonane są podzespoły pomp zębatych. Szereg uszczelnień mechanicznych, pakułowych oraz sprzęgło magnetyczne pozwala pompować ciecze wysokiego ryzyka. Niska pulsacja i dokładność dozowania pozwala pompie zębatej dozować środki chemiczne na instalacjach przemysłowych.
Od wielu lat służymy naszym klientom doświadczeniem w doborze po to by uruchomiona pompa zębata mogła prawidłowo pracować. Pamiętamy, że pompa na linii produkcyjnej to serce całego układu.
Funkcje i parametry techniczne
Zasada działania
Pompa zębata posiada dwie wersje wykonania. Pompy zębate o zazębieniu zewnętrznym posiadają dwa współpracujące ze sobą koła zębate. Jedno koło zamocowane jest na wałku napędowym, który jest wprawiony w ruch poprzez napęd dołączony do pompy. Drugie koło jest kołem biernym i obraca się w wyniku zazębienia z kołem czynnym (napędowym).
Pompy zębate o zazębieniu wewnętrznym mają tylko jedno koło zębate (bierne), które pracuje wewnątrz uzębionej korony rotora, która jest napędzana przez napęd zainstalowany w pompie.
Obie konstrukcje mają swoje walory użytkowe i mogą mieć swoje specyficzne zastosowanie, jednak co do zasady mogą być stosowane zamienne, a na etapie doboru pompy do konkretnej aplikacji inżynier doboru uwzględnia wszystkie cechy, aby dobrana pompa zębata pracowała bezobsługowo.
Dla przemysłu petrochemicznego
Pompy spełniają szereg norm zgodnych z wytycznymi API
Dla przemysłu chemicznego
Wysoka odporność chemiczna i zaawansowana konstrukcja sprzęgła magnetycznego
Dla przemysłu spożywczego
Pompy posiadają dopuszczenie materiałowe FDA dla branży spożywczej
Parametry techniczne i wydajności pomp z rotującymi tłokami
| nazwa parametru | wartość |
|---|---|
| wydajność | od 5 ml/obr do 103 m3/h |
| ciśnienie tłoczenia | do 34 bar |
| temperatura pracy | -40°C to 150°C |
| lepkość | od 1 cP do 1 000 000 cP |
| cząstki stałe | do 53 mm |
| materiał korpusu | stal kwasoodporna AISI 316L |
| materiał rotora | Nakamura NP.3, alloy 88 – stanie niezadzierające się |
| wykonanie konstrukcyjne | dozujące, z otwartym bokiem, przyłącza pionowe/poziome |
| rodzaje przyłączy | kołnierzowe, mleczarskie DIN 11851, TRI-CLAMP |
| uszczelnienia | o-ring, pojedyncze mechaniczne, podwójne mechaniczne z cieczą zaporową |
| opcje napędu | silnik elektryczny 1-fazowy lub 3-fazowy |
| sterowanie | za pomocą falownika |
| dodatkowe wyposażenie | podstawa montażowa, kosz z podajnikiem, system wspomagający uszczelnienie |
Dane katalogowe pomp zębatych
Pamiętaj, że pokazane dane to maksymalne osiągi w sprzyjających dla pompy warunkach pracy. Dobór pompy z rotującymi tłokami musi uwzględniać rodzaj i właściwości pompowanej cieczy oraz warunki pracy. Właściwy model pompy jest wyposażony w napęd o dopasowanej mocy i prędkości obrotowej do lepkości, ścierności, oporów tłoczenia, oraz warunków napływu cieczy do pompy.
Dostępne wykonania
SERIA MDP – Magnetyczna dozująca pompa
Wydajność od 0,11 ml/obrót do 40 l/min
Ciśnienie do 17 bar
Temperatura pracy do 177°C
brak uszczelnienia – sprzęgło magnetyczne
powtarzalna doza
możliwość sterowanie silnikiem krokowym
SERIA MB – do prostych aplikacji olejowych
Wydajność od 1,6 do 60 l/h
Ciśnienie do 6 bar
Uszczelnienie typu o-ring / simmering
Temperatura pracy do 120°C.
Proste uszczelnienia mechaniczne
Kompaktowa zabudowa
SERIA GG – dla wymagających procesów
Wydajność do 270 m3/h
Ciśnienie do 13 bar
Lepkość do 220 000 cSt
Temperatura pracy do 316°C.
Pełny zakres uszczelnień
Sprzęgło magnetyczne dostępne jako opcja
SERIA PB – transferowe i cyrkulacyjne
Wydajność do 297 m3/h
Ciśnienie do 40 bar
Lepkość od 0,5 do 1 000 000 cSt
Ogrzewanie elektryczne i parowe
Temperatura pracy do 300°C
SERIA IM- zanurzeniowa do gorących zbiorników
Wydajność do 800 l/min
Ciśnienie do 8 bar
Lepkość do 100 cSt
dwustronne działanie
Temperatura pracy do 200°C
SERIA RECTANGULAR – do montażu pod zbiornikiem
Wydajność do 12 m3/h
Ciśnienie do 40 bar
Lepkość do 870 000 cSt
możliwość montażu w zbiorniku podziemnym
Temperatura pracy do 248°C
Dodatkowe wyposażenie pomp zębatych
Płaszcz grzewczy
PRZEZNACZENIE: Do utrzymania stałej temperatury pompy i pompowanej cieczy. Do cieczy zastygających.
Wzmocniona konstrukcja
PRZEZNACZENIE: Dla układów wymagających prostej i taniej konstrukcji o podwyższonych parametrach.
Sprzęgło magnetyczne
PRZEZNACZENIE: Dla cieczy o wysokiej agresywności chemicznej, utrzymuje wysoką szczelność
Użyteczne wskazówki
Kiedy warto rozważyć pompę zębate?
Kiedy warto rozważyć inny rodzaj pompy?
Największa zaleta pompy zębatej.
Pompa zębata jest konfigurowana do wskazanych warunków pracy. Dopasowana do lepkości i temperatury pompowanej cieczy. Różnorodność dostępnych uszczelnień wału jak i magnetyczne sprzęgło to elementy, które dbają o utrzymanie szczelności pompy. Możliwość konfiguracji materiałowej i wyposażenia dodatkowego daje szerokie zastosowanie pompy zębatej .
Użytkowanie i konserwacja
Użytkowanie pompy zębatej
Użytkowanie pompy zębatej powinno być zgodne z kartą doboru pompy. Pasowanie elementów roboczych jest dostosowane do lepkości i temperatury cieczy. Użytkowanie pompy do wyższych parametrów pracy może doprowadzić do zatarcia elementów roboczych i ich uszkodzenia. Praca z niższymi parametrami może skutkować niższą wydajnością i ciśnieniem roboczym. Uszczelnienie zastosowane w pompie również jest dobierane do pompowanej cieczy. Sprzęgło magnetyczne może mieć większą elastyczność pracy, ale każdą zmianę użytkowania warto zweryfikować z inżynierem doboru pompy.
Konserwacja pompy zębatej
Pompa zębata nie wymaga bieżącej obsługi i konserwacji, a jedynym punktem obserwacji bieżącej jest uszczelnienie wału pompy. Jeżeli pompa nie jest wyposażona w sprzęgło magnetyczne to zamontowane uszczelnienie wału pompy będzie wymagało okresowej wymiany. Można zamontować systemy wspomagania pracy uszczelnienia, który będzie podłączony do automatyki w celu ciągłego monitoringu ewentualnego wycieku. Objawem postępującego zużycia może być spadek wydajności i ciśnienia przy stałych parametrach pompowanej cieczy. Pompa zębata jest trwałą konstrukcją, więc w takich przypadku w pierwszej kolejności należy przeprowadzić analizę parametrów cieczy ponieważ ich stałość gwarantuje właściwy punkt pracy.
Pytania i odpowiedzi
Jaką odporność chemiczną ma pompa zębata?
Pompa zębata może być wykonana z różnych gatunków stali konstrukcyjnych i kwasoodpornych. Stale te są wyznacznikiem jej odporności. Jeżeli potrzebujesz pompować ciecz, która nie reaguje chemicznie z tymi stalami to pompa zębata jest odporna chemicznie.
Jaka jest wytrzymałość pompy zębatej na ścieranie?
Pompa zębata ma ograniczoną odporność na substancje ścierne. Pompy zębate z zazębieniem wewnętrznym lepiej znoszą trudne warunki pracy ponieważ przestrzenie między zębami są uformowane w inny sposób co pozwala również na transportowanie niewielkich ciał stałych zawartych w cieczy.
Jaki jest zakres temperatury pracy pompy zębatej?
Pompa zębata jest ustawiana do temperatury pracy. Najwyższa temperatura pracy to 316°C.
Najwyższa temperatura oznacza, że pompa może być przygotowana do tak wysokiej temperatury, ale każda pompa opuszczająca fabrykę ma ustawiony swój zakres pracy i ten ustawiony zakres jest wyznacznikiem maksymalnej temperatury dla tego konkretnego egzemplarza pompy zębatej.
Zakres temperatury związany jest z rozszerzalnością cieplną metalu. Producent przewidział specjalne luzy, które są kompensowane w wyniku przyrostu temperatury. Dlatego praca w wyznaczonym zakresie temperatury jest bardzo ważna dla bezobsługowej pracy pompy zębatej.
Jakie warunki napływu należy zapewnić pompie z torującymi tłokami?
Każdy model pompy z rotującymi tłokami ma indywidualny parametr NPSHr ( Net Positive Suction Head Required ), czyli wymaganą nadwyżkę antykawitacyjną. Porównanie go z parametrem NPSHa (Net Positive Suction Head Available), czyli dostępną nadwyżkę antykawitacyjną, która powinna być większa niż NPSHr pompy. Należy pamiętać, że NPSHr w pompie z rotującymi krzywkami zależy między innymi od lepkości pompowanej cieczy, ponieważ pompa z rotującymi tłokami doszczelnia się pompowaną cieczą i wytwarza większe podciśnienie. Do lepkości 1000 cSt inżynier doboru uwzględnia spadek wydajności i dobiera napęd o wyższych obrotach, aby osiągnąć wymaganą wydajność przy zadanych oporach tłoczenia.
Zbyt mała nadwyżka antykawitacyjna może doprowadzić do kawitacji pompy. Kawitacja w pompie z rotującymi tłokami objawia się drganiami pompy podczas pracy i specyficznym hałasem wydobywającym się z pompy i instalacji. Wewnątrz pompy dochodzi do do erozji materiałowej, zmęczenia mechanicznego materiału oraz korozji kawitacyjnej. Następstwem tego zjawiska są uszkodzone elementy robocze pompy, szybciej zużywające się łożyska, poluzowane mocowania rurociągu i inne powstające w wyniku nasilających się drgań całego układu rurociągu i urządzeń peryferyjnych.
Czy pompa z zębata może pracować na sucho?
Nie. W pompie zębatej metalowe koła zębate współpracują ze sobą. Jedno koło jest obracane drugim kołem, a to wytwarza tarcie pomiędzy tymi elementami. Brak smarowania i chłodzenia może doprowadzić do rozgrzania tych elementów, wytarcia, a w konsekwencji do uszkodzenia podzespołów i korpusu pompy zębatej.
Uszczelnienie mechaniczne zamontowane na wałku pompy zębatej również nie lub pracy bez pompowanej cieczy. Są dostępne systemy wspomagające pracę uszczelnienia i można je zabezpieczyć przed pracą na suchą, ale pamiętaj, że reszta podzespołów nadal nie toleruje pracy na sucho.
Płukanie uszczelnienia to układ wspomagający pracę uszczelnienia dodatkowo zabezpiecza przed wyciekiem pompowanej cieczy po obracającym się wale pompy zębatej. Niektóre ciecze o charakterze ściernym wymagają płukania, aby wspomagać prawidłową pracę. W cieczach krystalizujących warto rozważyć taki system wspomagający uszczelnienie mechaniczne. Przy wyborze odpowiedniego systemy wspomagającego uszczelnienia mechanicznego ważna jest konsultacja z technologiem procesu produkcyjnego ponieważ w układzie płukania należy zastosować ciecz kompatybilną z cieczą procesową.
Cena pompy zębate
Największy wpływ na cenę pompy zębatej ma materiał konstrukcyjny. Najtańszą wersją są pompy żeliwne ze stalowymi podzespołami, a najdroższe wykonane są ze stali kwasoodpornych. Kolejnym składnikiem ceny jest wielkość pompy, która zostaje dopasowana do wymaganych parametrów wydajności i ciśnienia roboczego. Pozostałe składniki ceny dotyczą zastosowanego typu uszczelnienia wału pompy zębatej. Dobrym rozwiązaniem jest sprzęgło magnetyczne, które zastępuje uszczelnienie mechaniczne, ale jego koszt znacząco podnosi cenę zakupu. Pompa zębata to zaawansowana konstrukcja, a jej precyzyjne wykonanie wpływa na cenie zakupu i daje komfort użytkowania. Dlatego dla prostszych cieczy stosowane są pompy zębate o niższej dokładności, a dla bardziej wymagających procesów stosowane są bardziej zaawansowane konstrukcje pomp zębatych.
Wskazówka Sheldona
Pompa zębata to inwestycja w serce instalacji produkcyjnej. Wybór odpowiedniej i dobrze skonfigurowanej pompy pozwoli na długą i bezobsługową pracę. Najczęstszym elementem podlegającym wymianie w pompie zębatej jest uszczelnienie mechaniczne wału. Dlatego w przypadku cieczy kompatybilnych ze sprzęgłem magnetycznym warto rozważyć tę opcję. Pozwala na uniknięcie wycieku i przestoju, nie wymaga bieżących konserwacji. Czas pracy dobrze skonfigurowane pompy zębatej ze sprzęgłem magnetycznym znacznie przekroczy amortyzację księgową i przez długie lata będzie pracować zgodnie z wytycznymi.
Porównanie Sheldona, czyli bezpośrednia konfrontacja z innymi rozwiązaniami
Pompa zębata ze względu na dokładność wykonania oraz współpracujące ze sobą zazębienia musi zostać dobrana do wymaganego punktu pracy. Jest wiele aplikacji, które będą wymagały innego typu pompy, a rynek oferuje ich dość dużo. W celu ułatwienia doboru właściwej pompy przedstawiam poniżej opis i sugestie użycia, aby zapewnić bezpieczeństwo pracy pompy, komfort użytkowania i zminimalizować koszty eksploatacyjne.
Która pompa może zastąpić pompę z rotującymi tłokami?
Pompa membranowa czy pompa zębata?
Pompa membranowa to dużo większa odporność chemiczna, ponieważ do jej konfiguracji można użyć szerszy zakres materiałów konstrukcyjnych. Może z powodzeniem zastąpić pompę zębatą w aplikacjach do 8 bar ciśnienia roboczego. Znacznie lepiej transportuje części stałe zawarte w pompowanej cieczy. Wymaga okresowej wymiany membran, które mają swoją ograniczoną wytrzymałość mechaniczną. Nie posiada uszczelnień dynamicznych wałów, które w pompie zębatej również można wyeliminować za pomocą sprzęgła magnetycznego, ale to wersja dla bardziej zamożnych inwestorów i tylko dla wybranych cieczy. Pompa zębata wyposażona w płaszcz grzewczy znacznie lepiej utrzyma temperaturę i zapewni płynność pompowanej cieczy. Można więc uznać, że pompa membranowa to mocny konkurent dla pompy zębatej, ale tylko w wybranych zakresach pracy i należy pamiętać o pulsacyjnym charakterze przepływu pompowanej cieczy.
Pompa wirowa magnetyczna, czy pompa zębata?
Pompa wirowa magnetyczna osiąga niższy parametr ciśnienia tłoczenia do 23 bar i znacznie wyższą wydajność do 1300 m3/h. Posiada znacznie szerszy zakres materiałów konstrukcyjnych co powoduje, że ma większą odporność chemiczną. Z cząstkami stałymi jest podobnie, obie pompy preferują czyste ciecze, bez cząstek stałych, ale małe zanieczyszczenie jest tolerowane. Pompa zębata może pompować ciecze o lepkości do 1 000 000 cP, natomiast pompa wirowa pompuje ciecze do 350 cP. Temperatura pompowanej cieczy jest podobna i obie pompy mogą mieć płaszcze grzewcze do utrzymania stałej temperatury w pompie. O wyborze pompy wirowej czy zębatej zadecydują szczegóły aplikacji i doświadczenie użytkownika i inżyniera doboru.
Pompa mono śrubowa, czy zębata?
Pompa mono śrubowa ze statorem i rotorem to urządzenie o dużo szerszym zastosowaniu i obsługuje ciecze zanieczyszczone, z dużą ilością suchej masy, niepłynące, ścierne. Ciśnienia pracy pompy śrubowej mogą przekraczać 50 bar. Dodatkowo może być wyposażona w kosz zasypowy do podawania niepłynnych cieczy co ułatwia pobranie trudnych cieczy prosto ze zbiornika. Pompa zębata ma większą odporność chemiczną ze względu na materiały konstrukcyjne, ponieważ wszystkie podzespoły są metalowe. Jeżeli więc pompowana ciecz jest agresywna chemicznie, bez zanieczyszczeń lub zanieczyszczenia są niewielkie to pompa zębata jest lepsza. Pracuje w wyższych temperaturach i lepiej utrzymuje temperaturę po zastosowaniu płaszczy grzewczych.
Pompa zębata z zazębieniem zewnętrznym czy z zazębieniem wewnętrznym?
Zakres stosowania pompy zębatej jest znacznie węższy. Pod względem odporności chemicznej może pompować te same ciecze co pompa z rotującymi tłokami, ponieważ obie mają podobne materiały konstrukcyjne. Pompa zębata może pompować ciecze z małymi cząstkami stały do 2mm, ale lepiej, żeby były miękkie. Gęstość zastosowanych zębów sprawia, że pompa zębata ma lepsze własności zasysania cieczy, dlatego przy niskim NPSHa pompa zęba sprawdzi się lepiej. Jej dobór jest nieco trudniejszy i bardziej dopasowany do aplikacji, ponieważ ma więcej zakresów temperaturowych, a graniczna temperatur to 300ºC przy lepkości do 220 000 cSt. Oznacza to, że utrzymanie zadanej temperatury pracy i lepkości cieczy będzie znaczące dla poprawnej pracy pompy i jej trwałości. Pompa posiada certyfikaty FDA dla użytych materiałów, ale ze względu na trudność mycia po zakończonych etapu produkcyjnego jest rzadko stosowana w branży spożywczej. Taki wybór powinien być skonsultowany z technologiem procesu, aby upewnić, że aspekt higieniczności może zostać pominięty.
Pompa perystaltyczna czy pompa zębata?
Pompa perystaltyczna wybierana jest najczęściej, gdy występują trudności z zasysaniem cieczy, ponieważ wytwarza wysokie podciśnienie i może pracować na sucho. Jedynym materiałem z którym pompowana ciecz ma kontakt to gumowe jelito wykonany z NBR, EPDM, Hypalon. Gumowe jelito w pompie perystaltycznej odpowiada za odporność chemiczną i za wielkość cząstek stałych do 40mm. Pompa perystaltyczna bardzo dobrze znosi produkty ścierne jak osady z piaskiem, natomiast pompa zębata wymaga znacznie większej czystości pompowanej cieczy do 2mm. Zapewniając takie warunki pompie zębatej możemy oczekiwać, że będzie pracowała bez obsługowo, ponieważ nie ma gumowego jelita, które trzeba wymieniać cyklicznie.
Pompa krzywkowa z metalowymi krzywkami, czy pompa zębata?
Pompa krzywkowa to konstrukcja przede wszystkich przygotowana dla aplikacji higienicznych. Może zastąpić pompę zębatą w bardzo szerokim spektrum aplikacji. Pompowa ciecz musi napłynąć grawitacyjnie do komory pompy, ponieważ pompa krzywkowa w tym wykonaniu nie wytwarza podciśnienia na sucho.
Pompa krzywkowa z gumowymi rotorami, czy pompa zębata?
Pompa krzywkowa z gumowymi rotorami wytwarza podciśnienie i może transportować większe ciała stałe. Tak jak pompa zębata może pracować w dwóch kierunkach poprzez zmianę kierunku obrotu napędu. Osiąga niższe ciśnienie pracy do 10 bar, ale w zamian może pracować z cieczami nie smarnymi jak woda.
Pompa membranowa
Pompa wirowa magnetyczna
Pompa z rotującymi tłokami
Pompa mono śrubowa
Pompa perystaltyczna
Pompa krzywkowa
Ciekawostka
Pompy zębate precyzyjnie podają pompową substancję. W druku 3D, zwłaszcza w technologii Fused Deposition Modeling (FDM), dozują odpowiednie porcje materiału (filamentu) do głowicy drukującej. Jednolita ekstruzja wymaga stałego, bez pulsacyjnego przepływu, a to zapewnia pompa zębata.
Przykładowe zastosowania
Co może pompować pompa zębata ?
Pompa zębata w odpowiedniej konfiguracji może pompować ciecze do 1 000 000 cSt. Pompa zębata może tłoczyć ciecz z ciśnieniem do 40 bar w temperatura do 300°C. Im, większa czystość pompowanej cieczy, tym większa trwałość pompy. Ta zasada jest uniwersalna, ale na pompy zębatej ma duże znaczenie. Wyposażona w płaszcze grzewcze od lat stosowana jest w branży spożywczej do czekolady.
Jak dobrać pompę?
Dobór pompy zębatej najlepiej zacząć od sprawdzenia czy w cieczy znajdują się cząstki stałe i czy materiały konstrukcyjne są odporne chemicznie. To dwa punkty, które znacząco wpływają na trwałość pompy. Jeżeli materiał konstrukcyjny jest odporny, a ciecz jest czysta lub zawarte cząstki stałe są małe i miękkie to znaczy, że można przejść do wyboru wielkości pompy. Każda wielkość pompy (model) ma określoną wydajność podawaną określaną przepływem objętości pompowanej cieczy na jeden obrót. Należy więc określić maksymalną prędkość dla pompowanej cieczy. Im trudniejsza ciecz, tym niższa prędkość pompy, tym większy model należy wybrać. To zadanie dla inżyniera doboru, który sprawdzi podobne aplikacje, aby upewnić się, że dobrane obroty pompy są optymalne. W kolejnym etapie konfigurujemy dodatkowe wyposażenie (płaszcz grzewczy, materiały i rodzaj uszczelnień) oraz wymagane nastawienia (luzy temperaturowe i lepkościowe). Do tak skonfigurowanej pompy zębatej należy dobrać napęd o odpowiedniej mocy i wyznaczonej prędkości obrotowej, aby pompa mogła osiągnąć wyznaczoną wydajność przy wskazanych oporach przepływu.
Co dalej?
Jeżeli potrzebujesz szybkiego doboru i wyceny skorzystaj z funkcji dobierz i wyceń, ponieważ odpowiedź na kilka pytań o warunkach pracy pompy pomoże nam wybrać odpowiedni model pompy membranowej lub innej.