齒輪泵在特殊工況下的應用

2012-08-22

齒輪泵在特殊工況下的應用

　　齒輪泵在特殊工況下的應用很多應用場合下，泵不只是簡單地輸送常溫低壓的水類介質。隨著粘度升高，離心泵會變得低效，用戶需要考慮采用正位移泵（PD泵，或稱容積式泵）。
　　
　　當壓力需要升高，一些正位移泵難以為繼。當溫度升高時。其他的泵也將失效。那么當需要35公斤以上的壓力，或者300攝氏度的高溫，又或者粘度高達幾十萬或幾百萬厘泊時怎么辦？也許有些泵經(jīng)過專門設計或修改現(xiàn)有設計，可以滿足其中一個或者兩個要求，但是當工況需要泵滿足全部這些苛刻條件時怎么辦？這就需要為這些惡劣工況設計的高性能外嚙合齒輪泵。這種泵通過專門優(yōu)化的材質、間隙及設計，可以處理任何一種或所有這些工況。外齒輪泵有兩根相同尺寸的嚙合齒輪軸。驅動軸連接電機或減速機（通過彈性聯(lián)軸器）并帶動另一根軸。在重載型工業(yè)齒輪泵內，齒輪通常與軸為整體一個部件，軸頸的公差很小。齒輪軸為整體是為了承受高壓、高粘度下的高扭矩載荷。四個軸頸處的滑動軸承動態(tài)支撐且以泵送介質潤滑軸承。有三種常見的齒輪形式:直齒、斜齒和人字齒。這三種形式各有利弊，有不同的應用。直齒是簡單的形式，在高壓工況下為應用，因為沒有軸向推力，且輸送效率較高。斜齒在輸送過程中的脈動小，且在較高速度運行時更加安靜，因為齒的嚙合是漸進式的。但是，由于軸向推動力的作用，軸承材質的選用可能會造成進出口壓差有限、處理粘度較低。因為軸向力會將齒輪推向軸承斷面而摩擦，所以只有選用硬度較高的軸承材質或在其斷面做特殊設計，才能應對這種軸向推力。人字齒是背對背的斜齒形式了，能提供比直齒稍低的脈動，且軸向力可被平衡。然而，制造成本高，組裝/拆卸困難，因為必須成對安裝。在高粘度應用中，液體容易固化，或是在非常大的泵中，這的確是個大的弊端。外齒輪泵的運行原理很簡單，液體進入泵吸入端，被嚙合的齒間空穴吸入，然后在齒間空穴內被帶動，沿齒輪軸外緣到達出口端。重新嚙合的齒將液體推出空穴進入背壓處。理論上說，正位移泵的額定流量和壓力無關。但是，容積失效或內泄漏是所以形式的正位移泵所固有的。為了達到高壓差和所需額定流量，齒輪泵必須克服這種內泄漏。
　　
　　內泄漏有四種：1：齒輪軸頸與軸承之間 2：齒輪端面與軸承端面之間，3：齒頂與泵殼之間，4：嚙合齒之間。
　　
　　為使泵的承壓能力大，這些配合部件之間的間隙必須愈小愈好以限制內漏。但是，只是縮小間隙并非說起來那樣簡單，也必須考慮其他因素如溫度、粘度和選材。由內泄漏并非全是壞事。在齒輪泵中，有些內漏是必須的，用來潤滑內部通路，并在滑動軸承內形成液膜以動態(tài)支撐齒輪軸。正確的設計應該是，內泄漏量是流量的1-3%。材質選用是高溫工業(yè)泵選型中非常重要的。齒輪泵經(jīng)常用來輸送高腐蝕性、耐磨性或易變性流體。泵殼、軸和軸承材質首先要與泵送液體相匹配。當在額外考慮高溫時，泵的設計變得更加復雜，甚至需要考慮各種不同材質的熱膨脹性。如前所述，內部間隙需愈小愈好以達到壓力能力。在高溫情況下，由于部件的熱脹性泵需要在既有的間隙內膨脹。這已經(jīng)超出了大多數(shù)通用型齒輪泵生產(chǎn)廠家的通常的考量范圍。高估材料熱脹性會導致泵的間隙過松，而不能產(chǎn)生所需壓力；低估熱脹性會導致泵在達到過程溫度時發(fā)生抱死?；谶@個原因，為高溫或低溫設計的泵往往在非設計溫度時不能良好的運行。

上海帕特泵業(yè)制造有限公司

2012年08月22日星期三

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