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Warum Zahnradpumpen nicht für die Förderung von Medien mit Partikeln geeignet sind

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Mikropumpen | Zahnradpumpen Hersteller | TOPSFLO

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Die Mikrozahnradpumpe der MG-Serie von TOPSFLO kann bei der Förderung von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität (wie Wasser oder andere Lösungsmittel) eine Druckdifferenz von 10 Bar (1 MPa) erreichen. Der Mindestspalt in der Pumpe wird auf ca. 0,02 mm kontrolliert, was bedeutet, dass Partikel, die größer als diese Größe sind, die Pumpe zum Blockieren bringen.

Zahnradpumpen sind für die Förderung von körnigen Medien nicht geeignet. Der Hauptgrund dafür ist:
Der Konflikt zwischen der präzisen Spaltstruktur und den Partikeleigenschaften kann unter den folgenden drei Aspekten analysiert werden:

Präzisionsspalte werden leicht durch Partikel verstopft
1. Notwendigkeit des Spaltdesigns Zahnradpumpen reduzieren interne Leckagen durch winzige Spalte (in der Regel nur 0,01-0,05 mm) zwischen Zahnrädern und Pumpenkörpern sowie zwischen den Zahnrädern, um Druck und Effizienz zu verbessern.
Die Viskosität des Mediums beeinflusst die Größe des Spalts:
- Bei der Förderung von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität (z. B. Wasser, Lösungsmittel) muss der Spalt kleiner gewählt werden, um den Rückfluss der Flüssigkeit in den Hochdruckbereich zu verhindern;
- Wenn das Medium Partikel enthält, blockieren Partikel, die größer als die Spaltgröße sind, direkt die Zahnräder, so dass die Pumpe nicht mehr funktioniert.

2. Fatale Auswirkungen der Partikelgröße
- Selbst wenn die Partikelgröße geringfügig kleiner als der Spalt ist, können sie aufgrund des Aggregationseffekts unregelmäßiger Formen (z. B. Kanten und Ecken, Flocken) im Spalt stecken bleiben und ein mechanisches Verklemmen oder anormale Geräusche verursachen.

Partikel verschlimmern die mechanische Abnutzung
1. "Wenn die Zahnradpumpe in Betrieb ist, stehen die Zahnflächen des treibenden und des angetriebenen Zahnrads in direktem Kontakt und gleiten relativ zueinander, wodurch ein hochbelastetes Reibungspaar entsteht.
- Nachdem die Partikel in den Eingriffsbereich eingedrungen sind, schaben sie die Zahnoberfläche wie "Schleifmittel" ab, was zur Folge hat:
- Die Genauigkeit des Zahnprofils nimmt ab und der Wirkungsgrad der Pumpe sinkt; - In schweren Fällen kommt es zu fatalen Ausfällen wie Ablösung der Zahnoberfläche und Zahnbruch.
2. Verschleiß von Lagern und Wellen Zwischen den Lagern (z. B. Gleitlagern) und den Wellen von Zahnradpumpen herrscht Hochgeschwindigkeitsreibung. Wenn Partikel eindringen, werden sie:
- Sie zerkratzen den Zapfen und die Innenfläche des Lagers, zerstören den Schmierfilm und verursachen Trockenreibung;
- Der Beschleunigungsspalt vergrößert sich, wodurch die Pumpe stärker vibriert, der Lärm zunimmt und sogar die Welle bricht.

Partikel zerstören die Strömungsmechanik
1. Strömungs- und Druckschwankungen Wenn das körnige Medium im Pumpenhohlraum fließt, wird die Kontinuität der Flüssigkeit durch Kollisionen und Verstopfungen zerstört, was zu folgenden Folgen führt:
- Sofortige Instabilität des Durchflusses, was die Prozessgenauigkeit beeinträchtigt (z. B. bei Dosierungsszenarien);
- Erhöhte Druckpulsation, die Rohrleitungsvibrationen oder das Auslösen von Sicherheitsventilen im System verursachen kann.
2. Änderungen der Mediumseigenschaften
- Die Reibung zwischen Partikeln und Zahnrädern und Pumpengehäusen kann zu einem Anstieg der Mediumstemperatur führen, was Flüssigkeitsveränderungen oder chemische Reaktionen zur Folge hat (z. B. Schwankungen bei brennbaren Medien);
- Durch Verschleiß entstandene Metallfragmente werden in das Medium gemischt und können das Produkt verunreinigen (z. B. in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie) oder den Verschleiß nachgeschalteter Anlagen verstärken.
Vergleich: Für körnige Medien geeigneter Pumpentyp Wenn die Rohrleitung die folgenden körnigen Medien enthalten muss, kann der Pumpentyp bevorzugt werden:

Pumpentyp Merkmale:
Pumpentyp Merkmale
Schraubenpumpe Der Strömungskanal ist geräumig, der Spalt zwischen Rotor und Stator ist groß (<1mm) oder das faserige Medium
Membranpumpe Keine rotierenden Teile, das Medium wird durch die Hin- und Herbewegung der Membran transportiert, wodurch ein Verschleiß der Partikel vollständig vermieden wird, geeignet für hochkonzentrierte Partikel
Plungerpumpe Der Plunger bewegt sich im Zylinderkörper hin und her, mit guter Dichtungsleistung, geeignet für Hochdruckarbeitsbedingungen. Die Partikeldurchlässigkeit hängt von der Konstruktion der Ventilgruppe ab, die mit verschleißfesten Ventilsitzen und Dichtungsringen ausgestattet sein muss und für feine Partikel (Partikelgröße <1mm) geeignet ist.

Zusammenfassung: Anwendungsgrenzen von Zahnradpumpen
Der Vorteil von Zahnradpumpen besteht darin, dass sie Medien mit hohem Druck und hoher Viskosität (z. B. Schmieröl und Sirup) fördern können, aber aufgrund ihrer präzisen Spaltstruktur sind sie äußerst empfindlich gegenüber Partikeln. Bei der Auswahl eines Modells sind die folgenden Punkte zu beachten:
--Mittlere Partikelgröße < 1/3 Pumpenspalt (und Partikelhärte < Materialhärte des Pumpenkörpers);
--Vorzugsweise sind saubere, schmierende Flüssigkeiten zu verwenden, und Medien mit Feststoffen, Fasern oder korrosiven Bestandteilen sind zu vermeiden.
Wenn Sie körnige Medien transportieren müssen, müssen Sie einen geeigneteren Pumpentyp (z. B. eine Membran- oder Schraubenpumpe) auf der Grundlage der Partikelgröße, der Konzentration und der Prozessanforderungen wählen, um ein Gleichgewicht zwischen Effizienz und Lebensdauer der Anlage zu erreichen.