پمپ دنده ای نوعی پمپ جابجایی مثبت است که با چرخ دنده‌هایی که در هم قفل شده‌اند همواره حجم ثابتی از سیالات را با عمل پمپاژ دَورانی و به صورت مکانیکی جابجا می‌کند. پمپ دنده ای جریانی از سیالات را با کمترین تکانه و لرزش نسبت به سرعت چرخ دنده‌های در حال چرخش پمپ به حرکت در می آورد.
طرز کار انواع پمپ دنده ای
پمپ دنده ای از عمل چرخش چرخ دنده‌ها برای جابجایی سیالات استفاده می‌کند. عامل چرخش، سیال را در محفظه پمپ محصور کرده و مکشی را در دهانه پمپ ایجاد می‌کند. سیال با کشیده شدن در پمپ، درون حفره محل قرارگیری چرخ‌دنده‌ها محصور شده و به سمت خروجی هدایت می‌شود. پمپ دنده ای معمولاً در دو نوع اصلی خارجی و داخلی تولید می‌شود.
پمپ دنده ای خارجی
پمپ دنده ای خارجی از دو چرخ دنده کاملاً یکسان تشکیل شده که در یکدیگر قفل شده و توسط شافت‌های جداگانه در جای خود نگه داشته می شوند. معمولاً یکی از چرخ دنده ها توسط موتوری به حرکت در می‌آید که چرخ دنده هرزگرد دیگر را نیز به حرکت وا می‌دارد. در پاره‌ای از اوقات نیز هر دو شافت با موتورهایی جداگانه به حرکت در می‌آیند. شافت‌ها نیز به بلبرینگ‌هایی در هر دو طرف پوشش پمپ جاگیر شده‌اند.
طرز کار پمپ دنده ای خارجی
با به حرکت درآمدن چرخ دنده‌ها در قسمت داخلی پمپ دنده ای ، حجم سیال منبسط می شود. در این حالت سیال به درون حفره های پمپ جریان یافته و با حرکت چرخشی چرخ دنده‌ها در محفظه پمپ، توسط دندانه‌های چرخ دنده محبوس می‌شود. در مرحله بعد، مایع محبوس در محفظه پمپ دنده ای از ورودی به سمت خروجی جریان می‌یابد. زمانی که دندانه‌های چرخ دنده‌ها در طرف خروجی پمپ به هم قفل می‌شوند، حجم کاهش یافته و سیال تحت فشار به سمت خروجی حرکت می‌کند.
هیچ حجمی از سیال از مرکز پمپ و از میان چرخ‌دنده‌ها به سمت عقب باز نخواهد گشت چرا که چرخ‌دنده‌ها در هم قفل شده اند. تلرانس نزدیک بین چرخ دنده‌ها و محفظه به پمپ دنده ای اجازه می‌دهد که مکشی را در ورودی پمپ ایجاد کرده و از نشت سیال از قسمت تخلیه جلوگیری کند. البته احتمال نشتی در سیالات با ویسکوزیته پایین تر بیشتر است. پمپ داخلی دارای جابجایی مثبت خودمکش است که برای پر کردن و خالی کردن به کار می رود. از جمله معایب پمپ دنده ای خارجی می توان به آسیب های احتمالی ذرات بیرونی و معلق در هوا اشاره کرد.
پمپ دنده ای داخلی
پمپ دنده ای داخلی درست مطابق همان روش پمپ دنده ای خارجی عمل می‌کند با این تفاوت که دو چرخ دنده ای که در هم قفل شده‌اند اندازه های متفاوتی دارند و یکی از چرخ نده‌ها در دیگری قرار دارد. چرخ دنده بزرگ‌تر (روتار) یک چرخ‌دنده داخلی است که یعنی دندانه‌های آن از داخل بیرون زده‌اند. درون این چرخ دنده، یک چرخ دنده کوچک تر خارجی قرار دارد (هرزگرد، فقط چرخ دنده روتار از نوع متحرک است) که خارج از مرکز واقع شده است.
این طراحی به گونه‌ای است که دندانه های چرخ دنده کوچک‌تر به صورت مقطعی و نوبتی به دندانه‌های چرخ دنده بزرگ قفل می‌شوند. یک پینیون و غلاف متصل به محفظه پمپ، چرخ دنده هرزگرد را در جای خود نگه داشته است. در پمپ دنده ای داخلی، یک قسمت هلالی شکل یا ماه شکل، جای خالی ایجاد شده توسط چرخ دنده هرزگرد را پر کرده و به عنوان درزگیری بین ورودی و خروجی پمپ دنده ای عمل می‌کند.
طرز کار پمپ دنده ای داخلی
با به حرکت در آمدن چرخ دنده، سیال به درون حفره های محفظه پمپ وارد شده و توسط دندانه های چرخ دنده محبوس می شود. سیال به حفره های پمپ سرازیر شده و چرخ دنده‌ها به چرخش خود ادامه می‌دهند. سیال محبوس، از ورودی پمپ به حرکت درآمده، درون محفظه به گردش درآمده و با قفل شدن دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها به هم و کاهش حجم سیال، از قسمت خروجی با فشار بیرون می‌جهد.
مشخصات اصلی و مزایای پمپ دنده ای
پمپ‌های دنده ای، کوچک و ساده‌اند و اجزای متحرک اندکی دارند. این پمپ ها نمی‌توانند با فشار ایجاد شده توسط پمپ‌های اصطکاکی یا جریان سیال پمپ‌های سانتریفیوژ رقابت کنند ولی فشار ایجاد شده در پمپ دنده ای بیشتر از پمپ‌های پره‌ای و گوشواره‌ای است. پمپ‌های دنده‌ای به ویژه برای پمپاژ روغن و دیگر سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب است.
از میان دو طرح موجود پمپ دنده ای ، پمپ خارجی قادر به ایجاد فشار بیشتر (تا ۳۰۰۰ پی اس آی) و شدت جریان بالاتر است چرا که شافت‌های قوی تر و تلرانس نزدیک‌تری دارد. پمپ های داخلی توانایی مکش بهتری دارند و برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب تراند. تعمیر و نگهداری پمپ دنده ای داخلی مانند انواع خارجی بسیار آسان است.
از آنجایی که میزان جریان خروجی نسبت مستقیمی با سرعت چرخش چرخ دنده ها دارد، پمپ دنده ای معمولاً برای اندازه گیری و ترکیب سیالات به کار گرفته می‌شود. این پمپ ها برای جابجایی مواد خورنده یا آتش گیر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. گرچه پمپ‌های دنده ای معمولاً از آهن و فولاد ضد زنگ ریخته گری شده ساخته می شوند، به تازگی آلیاژهایی برای ساخت آنها به کار می رود که قادراند سیالات خورنده مانند اسید سولفوریک، سدیم هیپوکلریت، فریک کلرید و سدیم هیدروکسید را نیز جابجا کنند.
پمپ های دنده ای خارجی را می‌توان در تجهیزات هیدرولیکی یافت که معمولاً در وسایل نقلیه، باسکول‌ها و تجهیزات سیار کاشت و برداشت به کار گرفته می‌شود. با برعکس کردن جهت حرکت پمپ دنده ای با استفاده از روغنی که از جای دیگری از سیستم پمپاژ می شود می توان یک موتور هیدرولیک ایجاد کرد. چنین موتوری به ویژه برای تأمین انرژی در مکان هایی کاربرد دارد که تجهیزات الکتریکی دست و پا گیر، پرهزینه و ناکارآمد است. به عنوان مثال تراکتورها به پمپ های دنده ای خارجی وابسته اند که توسط موتور به گردش در‌می‌آید.