Kapitel

Kugghjulspump

En kugghjulspump kan vara av typen ytterkugghjulspump eller innerkugghjulspump. Gemensamt för alla kugghjulspumpar är att de har två kugghjul, det ena hjulet drivet av det andra.

Som regel är det drivna hjulet glidlagrat. Lager och axeltapp är placerade på insidan av pumphusgaveln och således omflutna av den pumpade vätskan. Detta lager är då beroende av den pumpade vätskans smörjande egenskaper. Kugghjulspumpen bör därför inte användas för vätskor utan eget smörjvärde.

Eftersträvar man en någorlunda acceptabel livslängd på pumpen, bör den inte användas för så “torra” vätskor som t ex vatten eller bensin. Fotogen och dieselolja kan ges som exempel på vätskor med relativt låga men för kugghjulspumpen helt acceptabla smörjande egenskaper.

Den enklaste kugghjulspumpen har två utvändigt kuggade hjul – figur 3.94. Den används för relativt lättflytande vätskor, och den kan nå relativt höga tryckstegringar.

Figur 3.94 Kugghjulspump med ytterkugg.

Ett betydligt större användningsområde har de kugghjulspumpar, som har en drivande rotor med invändig kugg samt ett drivet utvändigt kuggat hjul. Mellan dessa ligger en skiljevägg i form av en månskära – figur 3.95. Då rotorn drivs, roterar även kugghjulet. På grund av differensen mellan rotorns och kugghjulets diameter och kugghjulets excentriska placering gör hjulets kuggar ingrepp i rotorns kuggluckor endast på ett ställe. Under det första halvvarvet går kuggen successivt ur kuggluckan i rotorn. Härvid uppstår vakuum och kuggluckan fylls med vätska från sugledningen. Under andra halvvarvet pressar den inträngande kuggen ut vätskan i tryckledningen.

Figur 3.95 Kugghjulspump med innerkugg vid 3 olika arbetsfaser – fyllning, transport och vätskeutlopp.

Kuggtalen väljs så låga som möjligt för att få god materialutnyttjning genom stora djupa kuggluckor och därmed stort deplacement. Genom avancerade kuggformer kan så låga kuggtal som 10-15 användas för kugghjulspumpen med utvändig kugg. Kugghjulspumpen med invändig kugg kan genom de för innerkuggväxlar gynnsamma ingreppstalen förses med ännu färre kuggar. I själva kuggingreppet blir lätt en liten vätskevolym instängd i en ficka vars volym ändras under vridningen. Detta ger upphov till en hård gång och hög ljudnivå. Med en svag spiralvinkel på kugghjulen efter en avlastningsficka kan problemet reduceras avsevärt. Vätsketrycket ger upphov till en sidokraft på kugghjulen, som tas upp av lagringen. Axialkraften är som regel relativt liten, men genom skillnader i sidospel mot gavlarna och därmed olika tryckfördelningar kan slitage uppstå där. Ett genom slitage förstorat kuggspel påverkar inte det inre läckaget så mycket som slitage på periferin och sidorna.

Viktigt att känna till är inom vilket temperaturområde pumpen får arbeta. Skall pumpen arbeta med vätskor med höga temperaturer, måste större spel än normalt tas upp mellan de arbetande delarna. Vissa tillverkare kan leverera pumpar avpassade för temperaturer ända upp till 3000°C.

Kugghjulspumpen bör inte användas för vätskor med fasta föroreningar, och de bör användas med försiktighet för slitande vätskor. Skall pumpen användas för en vätska med slitande innehåll, kan slitaget fördröjas genom att man väljer en i kapacitetshänseende något för stor pump och kör den med lågt varvtal. Kugghjulspumpen är inte lämplig inom livsmedelsindustrin, där krav på hygienisk pumpning föreligger. Den bör heller inte användas för ömtåliga vätskor, känsliga för “klämning”.

Utföranden med ytterkugg resp innerkugg har något olika användningsområden. Med ytterkugg nås högre tryckstegringar och något större flöden medan innerkugg är bättre lämpade för högviskösa vätskor. Pumpar med innerkugg har vidare något bättre sugförmåga och tål en viss halt av partiklar i vätskan. För att uppnå god fyllnadsgrad i kuggluckorna måste pumpvarvtalet alltid rättas efter den pumpade vätskans viskositet. En hög viskositet fordrar ett lågt varvtal.

Kugghjulspumpar tillverkas av gjutjärn, rödgods och syrafast stål, men även högvärdigare material förekommer. Som axeltätning används packbox eller plantätning. För att öka kugghjulspumpens livslängd, när det gäller vätskor utan egentligt smörjvärde, kan den specialutrustas med t ex hårdmetallbelagd axeltapp, självsmörjande glidlager och speciellt ytbehandlade kugghjul.

Kugghjulspumparna är självsugande med sugförmåga 4-8 m. Normalt kan de uppnå en tryckstegring på 0,3-3 MPa, i extrema fall ända upp till 10 MPa. Variationen beror på konstruktion av lager och tätningar. Pumparnas maximala tryck får dock inte utnyttjas för vätskor med dåligt smörjvärde. För sådana kan ibland bara 15 % av pumpens maximala tryckstegring tillåtas.

Kugghjulspumpen finns i ett stort antal modeller för små flöden avpassade för laboratoriebruk och stora industripumpar med ett max flöde på upp till 300 m3/h. Flödet är pulsationsfritt.