Yıl 2020, Cilt 12 , Sayı 1, Sayfalar 47 - 60 2020-01-31

Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması
Analysis of Tip Leakage in External Gear Pump

Deniz İmamoğlu [1] , Özgür Ertunç [2]


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.

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.
  • Castilla, R., Gamez-Montero, P. J., Ertrk, N., Vernet, A., Coussirat, M., & Codina, E. (2010). Numerical simulation of turbulent flow in the suction chamber of a gearpump using deforming mesh and mesh replacement. International Journal of Mechanical Sciences, 52(10), 1334–1342. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2010.06.009
  • Castilla, R., Gamez-Montero, P. J., del Campo, D., Raush, G., Garcia-Vilchez, M., & Codina, E. (2015). Three-Dimensional Numerical Simulation of an External Gear Pump With Decompression Slot and Meshing Contact Point. Journal of Fluids Engineering, 137(April), 41105. https://doi.org/10.1115/1.4029223
  • Devendran, R. S., & Vacca, A. (2013). Optimal design of gear pumps for exhaust gas aftertreatment applications. Simulation Modelling Practice and Theory, 38, 1–19. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2013.06.006
  • Ghionea, G., Ioan, C., & Tiriplic, P. (2012). Simulation of the Working Conditions for a Gear Pump Using Finite Element Analysis Method, 2012(Xxvi), 21–28.
  • Ghazanfarian, J., & Ghanbari, D. (2014). Computational Fluid Dynamics Investigation of Turbulent Flow Inside a Rotary Double External Gear Pump. Journal of Fluids Engineering, 137(2), 21101. https://doi.org/10.1115/1.4028186
  • Houzeaux, G., & Codina, R. (2007). A finite element method for the solution of rotary pumps. Computers & Fluids, 36(4), 667–679. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2006.02.005
  • Koç, E., & Canbulut, F. (1985). Pozitif Deplasmanlı Pompa ve Motorlarda İç Akışkan Kaçağı. Kayseri: Erciyes Üni, Fen Bilimleri Dergisi.
  • Schiffer, J., Benigni, H., & Jaberg, H. (2013). Development of a novel miniature high-pressure fuel pump with a low specific speed. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 227(7), 997–1006. https://doi.org/10.1177/0954407013476820
  • Strasser, W. (2007). CFD Investigation of Gear Pump Mixing Using Deforming/Agglomerating Mesh. Journal of Fluids Engineering, 129(4), 476. https://doi.org/10.1115/1.2436577
  • Yusof, A. A., Wasbari, F., Zakaria, M. S., & Ibrahim, M. Q. (2013). Slip flow coefficient analysis in water hydraulics gear pump for environmental friendly application. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 50(1), 12016. https://doi.org/10.1088/1757-899X/50/1/012016
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik, Ortak Disiplinler
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0003-0026-3743
Yazar: Deniz İmamoğlu (Sorumlu Yazar)
Kurum: ÖZYEĞİN ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-1652-782X
Yazar: Özgür Ertunç
Kurum: ÖZYEĞİN ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Destekleyen Kurum TÜBİTAK
Proje Numarası 115M093
Teşekkür Bu araştırmaya 115M093 projesiyle maddi destek sağladıkları için Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu'na (TÜBİTAK) teşekkür ediyoruz.
Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Ocak 2020

Bibtex @araştırma makalesi { umagd567695, journal = {International Journal of Engineering Research and Development}, issn = {}, eissn = {1308-5514}, address = {Kırıkkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dekanlığı Kampüs 71450 Yahşihan/KIRIKKALE}, publisher = {Kırıkkale Üniversitesi}, year = {2020}, volume = {12}, pages = {47 - 60}, doi = {10.29137/umagd.567695}, title = {Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması}, key = {cite}, author = {İmamoğlu, Deniz and Ertunç, Özgür} }
APA İmamoğlu, D , Ertunç, Ö . (2020). Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması. International Journal of Engineering Research and Development , 12 (1) , 47-60 . DOI: 10.29137/umagd.567695
MLA İmamoğlu, D , Ertunç, Ö . "Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması". International Journal of Engineering Research and Development 12 (2020 ): 47-60 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/umagd/issue/49089/567695>
Chicago İmamoğlu, D , Ertunç, Ö . "Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması". International Journal of Engineering Research and Development 12 (2020 ): 47-60
RIS TY - JOUR T1 - Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması AU - Deniz İmamoğlu , Özgür Ertunç Y1 - 2020 PY - 2020 N1 - doi: 10.29137/umagd.567695 DO - 10.29137/umagd.567695 T2 - International Journal of Engineering Research and Development JF - Journal JO - JOR SP - 47 EP - 60 VL - 12 IS - 1 SN - -1308-5514 M3 - doi: 10.29137/umagd.567695 UR - https://doi.org/10.29137/umagd.567695 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması %A Deniz İmamoğlu , Özgür Ertunç %T Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması %D 2020 %J International Journal of Engineering Research and Development %P -1308-5514 %V 12 %N 1 %R doi: 10.29137/umagd.567695 %U 10.29137/umagd.567695
ISNAD İmamoğlu, Deniz , Ertunç, Özgür . "Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması". International Journal of Engineering Research and Development 12 / 1 (Ocak 2020): 47-60 . https://doi.org/10.29137/umagd.567695
AMA İmamoğlu D , Ertunç Ö . Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması. IJERAD. 2020; 12(1): 47-60.
Vancouver İmamoğlu D , Ertunç Ö . Dıştan Dişli Pompalarda Diş Ucundaki Kaçakların Teorik ve Sayısal Karşılaştırılması. International Journal of Engineering Research and Development. 2020; 12(1): 60-47.