The Optimization of Design and Energy Consumption for Helical Gear Pumps by Benchmarking

Yıl 2018, Cilt:6 Sayı:3 (2018) (Özel Sayı: UMAS 2017), 610 - 617, 10.04.2018

İrem Duzdar Argun , Barış Kantoğlu , Burak Öztürk

Öz

The various types of helical gear pumps can be produced to transfer the
gasoline, diesel, chemicals, and oil. Helical gear pumps are used by motor
power in fuel selling and transfer points, and by gear shafts at mobile
transfer trucks. These pumps are classified in three main groups as internal gear,
pallet, and helical pumps. The common feature of them is sucking the liquid
from the container placed under ground level and transferring it to the high
levels. The lower flow rates, noisy working, and the quick corrosion of gear
when the pump is running closing outlet valve are the disadvantages of these
pumps produced in our country. The aim of this study is to design a new
generation of helical gear pump which will eliminate or at least decrease these
disadvantages. It is expected to minimize energy consumption, and to protect
the corrosion of gears coming from the high pressure at this new design. The
dimensions of this pump will be appropriated to the chassis of the truck and at
minimum weight. The various types of helical gear pumps,  both domestic production and imported, are
evaluated in a study performed with the R&D department of the petroleum
industrialist firm IPT (Ismet Pump Technology) on their energy consumptions,
flow rates, dimensions, weights, and maximum pressure criteria. The reasons of
the noiseless working and the high flow rates are explored at the end of this
benchmarking analysis. Through the benchmarking, by-pass system, liquid
clearance between the gears, and the faults at the inlet and outlet design of
the domestic products are identified and a new design is proposed. In the new
designed pump the number of teeth is decreased and the cavitation of the inlet
and outlet is minimized. Besides these the transfer capacity of the pump is
increased from 400 l/min to 600 l/min. The energy requirement for 1 liter of
liquid is compared with the other products to measure its energy efficiency.
The result is also positive at this point of view. Then, this new design is
protected by patent registration.

Anahtar Kelimeler

Internal Gear Pump, Design Optimization, Power consumption

HELİS DİŞLİ POMPALARDA KIYASLAMA (BENCKMARKING) ANALİZİ İLE TASARIM VE ENERJİ TÜKETİMİNDE OPTİMİZASYON

Öz

Benzin, mazot, kimyasal ve yağların aktarımı için farklı
tipte dişli pompaların üretimi yapılabilmektedir.  Dişli pompalar,
transfer setlerinde ve akaryakıt dolum istasyonlarında motor bağlantısıyla,
yakıt tankerlerinde ise “shaft” bağlantısıyla çalışmaktadırlar. İçten dişli,
paletli ve helis dişli pompalar olmak üzere gruplandırılan pompaların genel özelliği,
yerin altından akaryakıtı çekip yüksek metrajlara basabilmesidir. Ülkemizde
üretimi yapılan helis dişli pompanın debi kapasitesinin düşüklüğü, çok sesli
çalışması, pompa çıkış vanasının transfer sırasında kapatıldığında dişli ömrünü
kısaltması gibi olumsuz sonuçları vardır. Bu çalışmada, söz konusu sonuçları
azaltacak yeni bir tip ürün geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu yeni üründe,
minimum enerji tüketimi ve yüksek basınç oluşmasından kaynaklanan dişlilerde
oluşabilecek zararların önlenmesi beklenmektedir. Pompa hacmi tanker şasesi
bağlantısına sığacak ölçülerde ve montaj kolaylığı için minimum ağırlıkta
olmalıdır.  IPT (Ismet Pump Technology) Akaryakıt kuruluşunun Ar-Ge bölümü
ile kıyaslama (benchmarking) çalışması yapılarak ülkemizde ve yurt dışında
üretimi yapılan helis dişli pompalar debi, hacim, ağırlık, enerji tüketimi ve
maksimum basınç kriterleri dikkate alınarak incelenmiştir. Kıyaslama çalışması
sonunda ürünlerin sessiz çalışma özellikleri ve yüksek debilere ulaşma
sebepleri ortaya çıkarılmıştır. Bu çalışmada hali hazırda üretimi yapılan
pompaların “by pass” sistemi, dişler arasındaki akışkan boşluğu ve giriş-çıkış
tasarımındaki hatalar gözlenmiş ve yeni bir tip tasarım önerilmiştir. Bu
tasarım, diş sayısı azaltılarak ve giriş - çıkış kavitasyonu önlenecek şekilde
yapılmıştır. Çalışmada yapılan analizlere göre, aynı enerji tüketimi ile dolum
kapasitesi 400 litre/dk debiden 600 litre/dk debiye çıktığı gözlemlenmiştir. 1
litre yakıt transferi için gerekli olan enerji tüketimi, diğer ürünler ile
karşılaştırmalı olarak incelenerek enerji verimliliği ölçülmüş ve sonuçlar
alınmıştır. Bu yeni tasarım, patent ile koruma altına alınmıştır. 

Anahtar Kelimeler

İç Dişli Pompa, Tasarım Optimizasyonu, Güç Tüketimi

Kaynakça

• [1] H. Kürşat Çelik, M. Uçar, ve A. Cengiz, “Yüksek Basınçlı Dişli Pompalarda Gövdenin Parametrik Tasarımı, Gerilme Analizi ve Optimizasyonu,” Mühendis ve Makina, vol. 576, no. 49, pp. 15-24, 2007.
• [2] A. Öven, M. E. Boğoçlu, “Dişli Pompalarda Debi Hesaplamaları ve Tasarım Parametreleri,” Mühendis ve Makina, vol. 660, no. 56, pp. 34-40, 2014.
• [3] H. Ç. Çalışkan, İ. Ekmekçi, “Pozitif Deplasmanlı Pompalar,” SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 7, no. 1, pp. 206-212, 2003.
• [4] G. Yaman, H. M. Karadayı, “Titreşim Analizi ile Pompalarda Arıza Tesbiti ve Kestirimci Bakım İçin Örnek Bir Çalışma,” Tesisat Mühendisliği, vol. 140, pp. 37-51, 2014.
• [5] A. Ö. Ertöz, “Pompalarda Enerji Verimliliği,” Tesisat Dergisi, 2003.
• [6] Z. Yumurtaci, and A. Sarigul, “Santrifüj Pompalarda Enerji Verimliliği ve Uygulamaları ,” Makina Mühendisleri Odası Tesisat Mühendisliği Dergisi, pp. 49-58, 2011.
• [7] G. S. Saqib and S. Khan, “Performance evaluation of deep well turbine pumps”, Journal of Agricultural Engineering Research, vol. 56, no. 2, pp. 165-175, 1993.
• [8] A. Tektaş, E. Ö. Tosun, “Yiyecek içecek Endüstirisinde Uluslararası Performans Kıyaslaması,” Süleyman Demirel Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, vol. 15, no. 1, pp. 29-44, 2010.
• [9] T. Ş. Ercan, “Uluslararası Yapım Firmalarında Rekabete Dayalı Stratejik Performans (RDSP) Benchmarking Modeli,” Doktora tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul,Türkiye, 2013.
• [10] İ. Kocabaş, “Eğitim Yönetiminde Kıyaslama (Benchmarking) Yönetimi,” Eğitim ve Bilim, vol. 132, no. 29, pp. 3-9, 2004.
• [11] Anonim, (16 Ağustos 2017). [Online]. Erişim: https://www.powerflo.com/product/roper-z11-gear-pump/
• [12] Anonim, (16 Ağustos 2017). "Z" Series Curves & Technical Data [Online]. Erişim:http://www.roperpumps.com/z-series-curves/
• [13] Anonim, (16 Ağustos 2017) [Online].Erişim: http://www.yildizpompa.com.tr/asp/index.asp?bno=25&uno=255&dil=Tr
• [14] Anonim, (16 Ağustos 2017) [Online]. Erişim: http://www.vikingpump.com/
• [15] Anonim, (16 Ağustos 2017) [Online]. Erişim: http://www.ipt.com.tr/Urunler/TR/Er_1214_d-Er_1214_D/17