गियर पंप क्या हैं?
एक पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंप ('डिस्प्लेसमेंट पंप', 'पीडी पंप') यांत्रिक क्रिया का उपयोग करके एक तरल को भौतिक रूप से संपीड़ित करता है; जबकि एक सेंट्रीफ्यूगल पंप गति को दबाव में परिवर्तित करता है।
डिस्प्लेसमेंट पंप के दो प्रकार होते हैं, रोटरी और रिसिप्रोकेटिंग। एक गियर पंप एक प्रकार का रोटरी डिस्प्लेसमेंट पंप है। रिसिप्रोकेटिंग डिस्प्लेसमेंट पंप डिस्प्लेसमेंट पंप का दूसरा प्रकार है; वे रेखीय रूप से चलते हैं और संचालन के लिए सक्शन और डिस्चार्ज वाल्व की आवश्यकता होती है। डिस्प्लेसमेंट पंप आमतौर पर कम प्रवाह और उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं, लेकिन यह एक बहुत ही मोटा सामान्यीकरण है।
17वीं सदी की शुरुआत में जोहान्स केपलर द्वारा आविष्कृत, गियर पंप अक्सर हाइड्रोलिक शक्ति अनुप्रयोगों के लिए और उच्च सांद्रता (गाढ़े तरल) अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं। सभी पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंपों की तरह, वे हवा पंप कर सकते हैं, और इसलिए स्वयं-प्राइमिंग होते हैं।
हालांकि कई गियर पंप डिज़ाइन मौजूद हैं, दो मुख्य डिज़ाइन हैं। एक डिज़ाइन में दो समान गियर होते हैं जो एक-दूसरे के साथ संलग्न होते हैं; इस प्रकार को बाहरी गियर पंप कहा जाता है। दूसरे डिज़ाइन में एक गियर दूसरे के भीतर रखा जाता है; इस प्रकार को आंतरिक गियर पंप कहा जाता है।
बाहरी (बाएं) और आंतरिक (केंद्र और दाएं) गियर पंप डिज़ाइन
गियर पंप से डिस्चार्ज होने वाले तरल आमतौर पर कम दबाव स्पंदन के साथ प्रवाहित होते हैं जिससे एक 'स्मूथ' और निरंतर प्रवाह होता है। पंप के माध्यम से प्रवाह दर गियर के घूमने की गति के साथ सीधे सहसंबंधित होती है, जो गियर पंप को मीटरिंग अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विकल्प बनाती है (जहां प्रवाह की मात्रा को सटीक रूप से मापा जाना चाहिए)।
गियर पंप आमतौर पर इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करके इलेक्ट्रिकली ड्राइव होते हैं, लेकिन वे डिज़ाइन और अनुप्रयोग के आधार पर हाइड्रोलिकली या मेकैनिकली भी ड्राइव हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, कई ट्रैक्टर ऑन-बोर्ड हाइड्रोलिक सिस्टम (हल उठाने और गिराने आदि) के लिए गियर पंप का उपयोग करते हैं, और पंप यांत्रिक रूप से ट्रैक्टर के इंजन से जुड़ा होता है।
गियर पंप की घूमने की गति और कसकर यांत्रिक क्लियरेंस गलत दिशा में प्रवाहित होने वाले तरल की मात्रा (लीकेज) को कम करते हैं; कम लीकेज उच्च पंप दक्षता की ओर ले जाता है।
उपयोगी ज्ञान - पंप द्वारा पंप किए जा रहे तरल या सामग्री को 'पंपेज' कहा जाता है। पंपेज में ठोस, तरल, वाष्प, या गैस शामिल हो सकते हैं, पंप डिज़ाइन के आधार पर (स्क्रू पंप नट और बोल्ट पंप कर सकते हैं!)।
गियर पंप गियर
गियर पंप गियर अक्सर स्पर गियर प्रकार के होते हैं, हालांकि गियर पंप जो हेलिकल या हेरिंगबोन गियर का उपयोग करते हैं, असामान्य नहीं हैं। हेलिकल और हेरिंगबोन गियर स्मूथर प्रवाह दर (कम दबाव स्पंदन) प्रदान करते हैं; वे उच्च क्षमता/प्रवाह अनुप्रयोगों के लिए भी पसंद किए जाते हैं।
गियर पंप गियर प्रकार
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बाहरी गियर पंप
एक बाहरी गियर पंप में एक सक्शन पोर्ट, डिस्चार्ज पोर्ट, गियर, बियरिंग, और एक कवर होता है।
बाहरी गियर पंप घटक
एक बाहरी गियर पंप में गियर एक-दूसरे के समानांतर स्थापित होते हैं। प्रत्येक गियर के केंद्र अक्ष के माध्यम से एक शाफ्ट स्थापित किया जाता है और बियरिंग प्रत्येक शाफ्ट को स्थिति में रखते हैं। दोनों गियर बाहरी गियर के रूप में वर्गीकृत होते हैं क्योंकि गियर दांत प्रत्येक गियर की बाहरी सतह पर स्थित होते हैं। आमतौर पर, एक गियर एक ड्राइव गियर ('मास्टर', 'लीडर') होता है जबकि दूसरा एक आइडलर गियर ('स्लेव', 'फॉलोअर') होता है। आइडलर गियर केवल तभी घूमते हैं जब उनके संबंधित ड्राइव गियर घूमते हैं। गियर के चारों ओर दो छिद्रों के साथ एक कवर होता है, ये छिद्र सक्शन और डिस्चार्ज पोर्ट बनाते हैं।
बाहरी गियर पंप एनिमेशन
एक अन्य बाहरी गियर पंप डिज़ाइन गियर का उपयोग करता है जो दोनों ड्राइव होते हैं टाइमिंग गियर द्वारा, लेकिन यह डिज़ाइन अधिक जटिल, अधिक महंगा, और परिणामस्वरूप कम सामान्य होता है। हालांकि, इसका यह लाभ है कि गियर एक-दूसरे के साथ संपर्क नहीं करते हैं, जिसका अर्थ है कि कम स्नेहन गुण (कम लुब्रिसिटी) वाले तरल पदार्थ पंप किए जा सकते हैं।
आंतरिक गियर पंप
आंतरिक गियर पंप बाहरी गियर पंप के समान सिद्धांत पर काम करते हैं, लेकिन आंतरिक गियर पंप में एक गियर दूसरे के भीतर स्थापित होता है। बाहरी गियर पंप के गियर के विपरीत, दो मिलान गियर समान आकार के नहीं होते हैं। छोटा आंतरिक गियर को रोटर कहा जाता है और बड़ा बाहरी गियर को आइडलर कहा जाता है।
आंतरिक गियर पंप एनिमेशन
आंतरिक गियर पंप में आइडलर गियर की आंतरिक सतहों पर गियर दांत होते हैं ताकि वे रोटर के बाहरी गियर दांतों के साथ इंटरैक्ट कर सकें। दो सेट गियर (रोटर और आइडलर) बाहरी गियर पंप में गियर की तरह ही एक-दूसरे के साथ इंटरलॉक/मेश करते हैं।
गियर पंप कैसे काम करते हैं?
गियर पंप सक्शन साइड पर तरल को फंसाते हैं और डिस्चार्ज साइड पर इसे उच्च दबाव पर डिस्चार्ज करते हैं। एक बाहरी गियर पंप के लिए संचालन सिद्धांत आंतरिक गियर पंप के समान है; स्पष्टता के लिए दोनों संचालन सिद्धांतों पर अलग-अलग चर्चा की जाएगी।
बाहरी गियर पंप कैसे काम करते हैं
तरल पंप के सक्शन साइड पर प्रवेश करता है। जैसे ही सक्शन साइड पर गियर घूमते हैं, उनके गियर दांतों के बीच वॉल्यूमेट्रिक स्पेस बढ़ता है। कैविटी के भीतर नकारात्मक सक्शन दबाव के कारण तरल दांतों के बीच की जगह/कैविटी में प्रवेश करता है। जैसे ही गियर आगे घूमते हैं, कैविटी के भीतर तरल गियर और कवर के बीच फंस जाता है।
बाहरी गियर पंप संचालन
आगे की घूर्णन के बाद, गियर डिस्चार्ज साइड के पास आते हैं। गियर और कवर के बीच का अंतर बढ़ता है और तरल कैविटी से बाहर निकल जाता है। गियर की आगे की घूर्णन उन्हें मेशिंग (इंटरलॉकिंग) की ओर ले जाती है, जिससे कैविटी के भीतर कोई भी शेष तरल 'निचोड़ा' जाता है। इस प्रकार, जब गियर सक्शन साइड पर फिर से अलग होना शुरू करते हैं, तो तरल खाली कैविटी में प्रवेश कर सकता है, और प्रक्रिया को दोहराया जा सकता है।
आंतरिक गियर पंप कैसे काम करते हैं
ड्राइव तंत्र (इलेक्ट्रिक मोटर आदि) रोटर गियर (आंतरिक गियर) को रोटरी गति प्रदान करता है। जैसे ही रोटर गियर घूमता है, यह आइडलर गियर (बाहरी गियर) को भी घुमाता है। तरल पंप के सक्शन साइड पर प्रवेश करता है और रोटर और आइडलर के बीच की कैविटी में प्रवाहित होता है। एक स्थिर क्रेसेंट सील दोनों गियर को उनकी घूर्णन के दौरान अलग करता है। तरल रोटर गियर और आंतरिक क्रेसेंट सतह के बीच की कैविटी में और आइडलर गियर और बाहरी क्रेसेंट सतह के बीच फंस जाता है। गियर की आगे की घूर्णन दोनों गियर के दांतों को एक-दूसरे के करीब लाती है। जैसे ही गियर मेशिंग शुरू करते हैं, तरल कैविटी से बाहर निकल जाता है और पंप से डिस्चार्ज होता है; फिर प्रक्रिया दोहराई जाती है।
आंतरिक गियर पंप संचालन (क्रेसेंट के साथ)
वैकल्पिक आंतरिक गियर पंप डिज़ाइन क्रेसेंट सील का उपयोग नहीं करते हैं, लेकिन कार्य सिद्धांत आंतरिक गियर पंप के लिए क्रेसेंट सील के साथ समान है।
आंतरिक गियर पंप संचालन (क्रेसेंट के बिना)
गियर पंप अनुप्रयोग
गियर पंप उच्च-सांद्रता (गाढ़े) तरल पदार्थों के लिए उपयुक्त होते हैं जिनमें निलंबित ठोस पदार्थों की कम संख्या होती है। उच्च सांद्रता वाले तरल पदार्थों में पेंट और साबुन जैसी सामग्री शामिल होती है। क्योंकि गियर पंप में कसकर यांत्रिक क्लियरेंस होते हैं, तरल में निलंबित ठोस पदार्थ गियर पंप के भागों का घर्षण कर सकते हैं, जिससे पंप की दक्षता में कमी और पंप की सेवा जीवन में कमी होती है।
विशिष्ट गियर पंप अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- ऑटोमोटिव ईंधन और तेल।
- हाइड्रोलिक तेल।
- अल्कोहल और सॉल्वेंट।
- गर्म तेल का छोटे पैमाने पर परिसंचरण।
- पेंट, रेजिन, और पॉलिमर।
- तरल साबुन।
- खाद्य पदार्थ जैसे कॉर्न सिरप, पशु आहार, और मूंगफली का मक्खन।
संचालन विशेषताएँ
गियर पंप के संचालन को बढ़ाने के लिए, इसके भागों के बीच घर्षण को कम करना महत्वपूर्ण है। घर्षण गर्मी का कारण बनता है, जो गियर पंप के घटकों को भौतिक रूप से विस्तार करने का कारण बनेगा। गियर पंप में कसकर यांत्रिक क्लियरेंस होते हैं, विशेष रूप से बाहरी गियर पंप में, इसलिए कोई भी थर्मल विस्तार पंप को नुकसान पहुंचा सकता है। उदाहरण के लिए, गियर दांत गलत संरेखित हो सकते हैं, जिससे घिसाव, लीकेज, और परिणामस्वरूप दक्षता में कमी हो सकती है। चरम मामलों में, एक गंभीर रूप से गलत संरेखित गियर पंप जाम हो सकता है (घूमने में असमर्थ हो सकता है)।
आमतौर पर, पंप किया जा रहा तरल पंप के आंतरिक घटकों को स्नेहन करता है। इस कारण से, अधिकांश गियर पंप लंबे समय तक सूखे संचालन (कोई तरल प्रवाह नहीं) के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं।
गियर पंप अधिक कुशल होते हैं जब वे अपनी अधिकतम डिज़ाइन गति पर काम करते हैं; कम आरपीएम (प्रति मिनट क्रांतियाँ) कम पंप दक्षता की ओर ले जाती हैं।
सामान्य गियर पंप के लाभ
गियर पंप सामान्यतः उनके कॉम्पैक्ट आकार और सरल डिज़ाइन के कारण उपयोगी होते हैं। क्योंकि उनके पास चलने वाले भागों की कम संख्या होती है, वे अन्य, अधिक जटिल, पंप डिज़ाइनों की तुलना में अधिक विश्वसनीय होते हैं। वे अक्सर स्वयं-स्नेहन होते हैं क्योंकि वे जिस तरल को पंप करते हैं वह पंप के आंतरिक भागों को भी स्नेहन करता है। अधिकांश गियर पंपों को लंबे समय तक सूखे संचालन के लिए संचालित नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि यह घर्षण/गर्मी के कारण पंप के घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है।
सामान्य गियर पंप के नुकसान
उनके डिज़ाइन द्वारा आवश्यक कसकर क्लियरेंस के कारण (विशेष रूप से बाहरी गियर पंप के लिए), गियर पंप घिसाव के प्रति संवेदनशील होते हैं। जैसे-जैसे उनके भाग घिसते/क्षीण होते हैं, लीकेज होता है, और पंप की दक्षता कम होती है। यदि गियर पंप को घर्षणशील ठोस पदार्थों के साथ उपयोग करना आवश्यक है (अनुचित सलाह), तो दबाव कम होना चाहिए, प्रवाह उच्च होना चाहिए, और संचालन की गति कम होनी चाहिए।
सभी पॉजिटिव डिस्प्लेसमेंट पंप डिज़ाइनों की तरह, पंप और डाउनस्ट्रीम घटकों की सुरक्षा के लिए दबाव राहत उपकरण स्थापित किए जाने चाहिए।
बाहरी गियर पंप के लाभ और नुकसान
एक बाहरी गियर पंप उच्च दबाव पर काम कर सकता है और अक्सर एक अधिक कॉम्पैक्ट और कम महंगा डिज़ाइन प्रदान करता है। बाहरी गियर पंप कम से मध्यम तापमान पर अच्छी तरह से काम करते हैं, जबकि एक अपेक्षाकृत उच्च प्रवाह दर बनाए रखते हैं। बाहरी गियर पंप डिज़ाइन को कसकर आंतरिक क्लियरेंस की आवश्यकता होती है, जो इसे बैच अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है, क्योंकि इसकी प्रवाह दर सटीक होती है; यह कम सांद्रता वाले तरल पदार्थों को संभालने में भी सक्षम है क्योंकि भागों के बीच कसकर क्लियरेंस के कारण बहुत कम लीकेज होता है। हालांकि, इसके चलने वाले भागों के बीच कसकर क्लियरेंस के कारण, एक बाहरी गियर पंप की घिसाव दर अक्सर अन्य पंप प्रकारों की तुलना में अधिक होती है।
आंतरिक गियर पंप के लाभ और नुकसान
आंतरिक गियर पंप मध्यम दबाव के तहत सबसे अच्छा काम करते हैं। यह आमतौर पर भारी और अधिक महंगा होता है इसके बाहरी समकक्ष की तुलना में। फिर भी, इसके बाहरी गियर पंप पर कई फायदे हैं:
- इसमें अधिक सक्शन क्षमता होती है, इसलिए यह उच्च सांद्रता वाले तरल पदार्थों को संभालने के लिए बेहतर होता है।
- यह अधिक मजबूत होता है क्योंकि इसमें ढीले यांत्रिक क्लियरेंस होते हैं।
- ढीले यांत्रिक क्लियरेंस इसे उच्च तरल तापमान (भागों के थर्मल विस्तार के लिए अधिक जगह) को बेहतर तरीके से संभालने की अनुमति देते हैं, जो इसे उच्च तापमान प्रणालियों के लिए एक अच्छा पंप विकल्प बनाता है जैसे कि थर्मल तेल।
आंतरिक गियर पंप द्वि-दिशात्मक तरल प्रवाह (दो दिशाओं में प्रवाह) में सक्षम होते हैं। यह उन्हें उपयोगी बनाता है यदि एकल पंप की आवश्यकता होती है दोहरे उद्देश्य के लिए जैसे कि एक पोत को भरना और खाली करना।
हालांकि किसी भी गियर पंप का उपयोग घर्षणशील पदार्थों या ठोस पदार्थों के साथ करना अनुचित है, आंतरिक गियर पंप इस प्रकार के संचालन के लिए बाहरी गियर पंप की तुलना में बेहतर होते हैं, यह उनके ढीले यांत्रिक सहनशीलताओं के कारण होता है। हालांकि, आंतरिक गियर पंप कम सांद्रता वाले तरल पदार्थों को संभालने में कम सक्षम होते हैं क्योंकि लीकेज दर तुलनात्मक रूप से अधिक होती है (ढीली सहनशीलताएं उच्च लीकेज दरों की ओर ले जाती हैं, विशेष रूप से कम (पतले) सांद्रता वाले तरल पदार्थों के लिए)।
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