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高粘度齒輪泵的發展前景

來源:圓弧齒輪泵-導熱油泵 發布時間:2012/2/21 11:01:48

                   高粘度齒輪泵的發展前景

        齒輪泵
是輸送高粘度液體較為理想的設備,其應用范圍廣泛.
        目前,盡管國內企業已生產出不少適于輸送高粘度液體的齒輪泵,但由于測試手段不完善,在材料選擇、泄漏與噪聲防治方面仍存在一些問題.特別是國產高粘度齒輪泵在效率、可靠性與使用壽命等方面與國外產品存在較大差距.因此,我國石油和化工等行業所使用的高粘度齒輪泵多數仍依賴進口.
        國內外高粘度齒輪泵的發展特點如下:
        齒輪結構 : 高粘度齒輪泵的齒輪常見的有直齒、斜齒、人字齒、螺旋齒,齒廓主要有漸開線和圓弧型式.通常小型齒輪泵多采用漸開線直齒輪,高溫齒輪泵常采用變位齒輪,輸送高粘度、高壓聚合物熔體的熔體泵多采用漸開線斜齒輪.齒輪與軸制成一體,其剛性及可靠性高于齒輪與軸單獨制造的齒輪泵.國外低壓齒輪泵的齒輪常采用方形結構,即齒輪的齒寬等于齒頂圓直徑.而高壓場合使用的高粘度齒輪泵的輪齒寬度小于其齒頂圓直徑,這是為了減小齒輪的徑向受壓面積,降低齒輪、軸承的載荷.
        泵體及加熱方式 : 一般來說,齒輪泵的泵殼越重,其耐溫度、耐壓強度也越高.泵體材料常采用球墨鑄鐵,亦可采用鑄造鋁合金硬模熔鑄而成,或采用擠壓鋁合金型材加工制造.當輸送的介質具有腐蝕性時,可采用成本較高的不銹鋼材料.國外高粘度齒輪泵多采用含鎳、鉻量高的合金鋼作為泵殼材料,這種材料在強度、可靠性及成本方面的綜合性能較好.為解決齒輪泵的困油現象,通常在泵蓋上開設對稱的卸荷槽,或向低壓側方向開設不對稱卸荷槽,吸液側采用錐形卸荷槽,排液側為矩形卸荷槽,卸荷槽的深度也比液壓工業中所用的齒輪泵要深.
        由于高粘度齒輪泵輸送的介質粘度較高,為減小流動阻力,提高泵的吸液能力,必須對介質進行加熱或保溫.通常采用電熱元件加熱,可使粘性液體受熱均勻.若溫度波動不大,輸送的高粘度液體容易發生降解時,建議采用流體加熱方式,特別是排量大的齒輪泵.流體加熱又分內置、外置式結構.所謂內置式是指在齒輪泵泵體或端蓋的內部設計突熱套,外置式則是通過螺栓將夾熱套與泵體聯接在一起.往夾套內通入蒸汽、導熱油,還是冷卻水,要根據介質具體情況而定.內置式適用于對輸送液體溫度均勻性要求較高,或要求對高溫液體進行均勻冷卻的場合.當電加熱方式缺乏安全性或對溫度控制要求不高時,可采用外置式結構.美國 VIKING 公司生產的內嚙合齒輪泵,其泵頭部分的夾套可以對輸送流體的溫度進行控制,無論是在高溫或低溫環境下,均可帶外置式夾套. 
        軸承材料、結構與潤滑 : 高粘度齒輪泵的軸承通常采用滑動軸承,并在軸承內壁的非承載面上專門設計螺旋式流道,螺旋槽的旋向與齒輪軸的轉向相同.軸承外端與泵的進液口相通,軸承內端的螺旋槽與輪齒根部(真空部位)相通.當軸旋轉時,借助螺旋作用及軸承兩端的壓力差,將軸承外部的低溫液體吸入軸承,對軸承進行潤滑和冷卻后,流入剛脫開嚙合的齒間,構成一個潤滑充分、散熱快的螺旋自吸式低壓潤滑系統.該潤滑方式的優點是:進入軸承的潤滑液全部是低溫介質,粘性潤滑液易于形成承載能力強的動壓油膜.大量的潤滑液循環不斷地帶走軸承的熱量,對軸承起到良好的潤滑和冷卻作用.由于有充足的液體去填充剛脫離嚙合的輪齒根部,大大改善了齒輪泵的自吸性能,避免了吸空現象,不僅可以提高容積效率,也有利于減輕氣蝕、降低噪聲.四川省機械研究設計院采用將滑動軸承浸泡在介質中,并通過特殊孔道強制潤滑,該技術已在維綸、滌綸、橡膠、樹脂、化肥等領域的齒輪泵上獲得成功應用.
        軸承的材料常用工具鋼,并經表面硬化處理,以提高它的抗膠合能力.如果輸送介質含磨損性顆粒,則應采用很硬的軸承材料,如陶瓷.近年來, GS - 1 聚四氟乙烯鋼鐵復合材料被認為是較為理想的滑動軸承材料.它由冷軋薄鋼板(基體)、燒結球形多孔青銅粉或銅網(中間層)、聚四氟乙烯(表面層)三層材料復合而成,兼有金屬和聚四氟乙烯塑料的優點.在此材料的基礎上,上海材料研究所又研制出性能更優的 SF 型三層復合自潤滑材料,它以青銅絲網代替青銅粉層,表層的塑料配方經過精心篩選.這種軸承材料耐疲勞、承載能力高、摩擦系數小、使用壽命長,是提高齒輪泵技術性能的新穎軸承材料.
        止回閥與安全閥: 在齒輪泵的輸出管路上安裝有一個止回閥,這樣在檢修泵及輸出管道時,系統中的液體不至于倒流;齒輪泵帶負荷停車時,在其輸出管道內產生局部真空,可防止泵倒轉.高粘度齒輪泵的出口管路上還設置安全閥等保護裝置,這樣一旦泵的出口通道發生堵塞,就可以打開安全閥卸壓.安全閥可以與泵體或泵蓋鑄成一體,也可以單獨裝配.
        吸排油口 :高粘度齒輪泵的吸液口管徑一般較大,有時采用擴散形吸液口來擴大低壓區的容積,以降低入口液體的流速,減小泵的吸液阻力.這種結構還可以減小作用在軸頸及軸承上的徑向力,延長高粘度齒輪泵的使用壽命.
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