Journals / Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi / 2020 / Cilt: 12 - Sayı: 1
Analysis of Tip Leakage in External Gear Pump
- Pages
- 47–60
- DOI
- —
Abstract
External gear pumps are one of the mostly used pump types in the fluid power applications due to simplicity, low cost and long operation period. However, there are some disadvantages such as internal leakages, noise and vibration with gear pumps. This study investigates comparison of theoretical calculations and numerical simulations with considering temperature effects on tip leakage. Numerical simulations have been done for pressure difference from 2 bars up to 10 bars for seven different rotational speeds. Additionally, the effect of wall temperature varied from 30 ºC up to 60 ºC has been investigated on the performance of gear pump. Because of extra assumptions made in theoretical calculations, it is shown that there are some deviations between theoretical and numerical results. These deviations are due to pressure drop which occurs because of energy dissipation between wall and teeth tip in numerical results and fully developed flow assumption made in theoretical analysis. Results of numerical study show that the fully developed assumption at the clearance of gear tooth and wall is not appropriate Furthermore, it has been shown that leakages increase linearly with temperature rise at the wall due to the drop in the viscosity of the liquid.
Özet
Dıştan dişli pompalar, akışkan gücünün kullanıldığı uygulamalarda en çok tercih edilen pompa tiplerinden biri olmasına rağmen tasarım aşamasında iç kaçaklar, gürültü ve titreşim gibi problemler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu nedenle, teorik hesaplamaları ve akış simülasyonlarını karşılaştırırken, bu çalışmada yeni bir iki boyutlu sayısal uç kaçağı analiz yöntemi geliştirilmiştir. Akış simülasyonları, 7 farklı dönme hızında ve 2 bardan 10 bara kadar olan basınç farklarında yapılmıştır. Ayrıca uç kaçak üzerindeki sıcaklık etkileri bu yeni yöntemle araştırılmıştır. Bu amaçla, gövde duvarı sıcaklığı 30 ºC ila 60 ºC arasında değiştirilmiştir. Sayısal ve teorik hesaplamalar arasındaki farkın seçilen parametre aralığında % 100'den fazla olabileceği gösterilmiştir. Bu sapma, dişli pompasının giriş ve çıkış portları arasındaki basınç farkının artmasıyla artmaktadır. Simülasyonlar, sapmanın, diş tepesi ile gövde duvarı arasına kaçak akış girerken ortaya çıkan enerji yitiminden ve teorik hesaplamalarda yapılan tam gelişmiş akış varsayımından kaynaklandığını ortaya koymuştur. Ayrıca, duvardaki sıcaklığın artması ile birlikte diş ucu kaçağının, viskozitenin sıcaklıkla düşmesine bağlı olarak, her 10 °C’de %10’luk bir arttığı gözlemlenmiştir.