關于高粘度齒輪泵簡單介紹及發展趨勢

發布時間：2017年6月12日   |   閱讀次數： 178

　　在現代工業生產中，輸送各種粘稠物料的場合越來越多。所有這些物料，其壓力、溫度以及腐蝕性、潤滑性等物理化學性質千差萬別，有的吸入口還是高真空狀態，但它們有一個共同的特點，即均為流動性很差的高粘度介質。如果以清水的粘度為單位1厘泊，這種物料的粘度高達數千乃至數百萬厘泊。在這種情況下，借助葉輪產生離心力而將液體向外拋出的離心泵顯然已完全不能適用。如何泵送這些特殊“液體”成為一個十分棘手的問題。所以，專門輸送粘稠物料的高粘度齒輪泵成為泵世界一個獨特而十分重要的領域，探討其研發、制造以及使用的歷程及其發展趨勢具有重大的現實意義。
　　輸送高粘度介質的柱塞式、凸輪式、螺桿式以及齒輪式等幾種類型的容積式泵其各自的技術特點，應用狀況及發展趨勢分析如下：
　　一、凸輪泵，也稱旋轉活塞泵、羅茨泵。依其凸輪形狀，又可分為單葉、雙葉、三葉等形式。該泵的特點在于凸輪作為工作轉子，在一對同步齒輪的驅動下相互嚙合，轉子之間始終保持恒定的微小間隙，通過周期性的容積變化將物料從吸入腔帶至壓出腔并擠出。其優點在于轉子之間不直接接觸，磨損較小；軸承外置、潤滑方便且不污染物料。
　　二、單螺桿泵，又稱蛇泵、摩伊諾泵。該泵是早前應用極為廣泛的一種高粘度齒輪泵。其轉子為一根金屬材質的單頭陽螺桿，定子多為橡膠材質的特殊雙陰螺旋轉子在定子中滾動時所形成的密封線逐漸向出口端移動，從而使液體沿軸線從進料口移至出料口。該泵的優點在于輸送平穩，脈動小且對物料無攪拌作用，對固體顆粒也不敏感。加之其定子材質等因素，定子磨損很快，需經常更換，而且完全不能應用于高溫場合。
　　三、齒輪泵對于聚酯等高溫高壓場合，則必須使用外嚙合熔體齒輪泵，其工作轉子為一對高精度硬齒面齒輪，齒輪與軸整體加工并全部進行精密磨削及拋光，工具鋼制成的整體式滑動軸承端面開卸荷槽，并將高壓物料引至軸承配合面潤滑降溫后，最終回到吸入腔。該泵精度、剛度、容積效率以及尺寸穩定性能等指標都非常高，適用溫度已達450℃，適用壓力已達30MPa，適用粘度已達4×106cP。
　　但是，近年來高粘度齒輪油泵的結構產生了革命性的變化。以物料強制潤滑整體式內置滑動軸承為首要特征的大量新技術、新材料、新工藝的綜合運用使齒輪泵的應用范圍越來越廣泛，特別是在高溫、高壓的熔融聚合物輸送等場合，幾乎是其他容積式泵無法替代的。
　　目前看來，在低溫低壓的普通高粘度場合，使用多齒差內嚙合擺線齒輪泵較為理想。其主動齒輪為爪式圓弧曲線的內齒輪，從動齒輪嵌入其中，為特殊擺線齒廓，齒數分別為11齒和8齒，中間用月牙板隔開。該泵結構極為緊湊，流量大，噪聲小，效率高，且能在較大范圍內適應介質粘度的變化。對于聚酯等高溫高壓場合，則必須使用外嚙合熔體齒輪泵，其工作轉子為一對高精度硬齒面齒輪，齒輪與軸整體加工并全部進行精密磨削及拋光，工具鋼制成的整體式滑動軸承端面開卸荷槽，并將高壓物料引至軸承配合面潤滑降溫后，最終回到吸入腔。該泵精度、剛度、容積效率以及尺寸穩定性能等指標都非常高，適用溫度已達450℃，適用壓力已達30MPa，適用粘度已達4×106cP。
　　除此之外，有關高粘度齒輪泵的優化設計或發展方向還有：
　　1、研制雙圓弧齒廓的齒輪泵作為漸開線齒輪泵的補充。雙圓弧齒形的齒輪齒數少，無根切，磨損小，效率高，且不會產生困油現象。
　　2、用斜齒、人字齒結構取代普通的直齒結構。不僅可大幅降低流量及壓力脈動，還具有一定的自潔功能。國外公司甚至已在高溫熔體泵中使用人字齒輪。
　　3、使用帶多個精密傳感器的電加熱夾套取代熱媒保溫夾套，可使泵運行操作更為簡化。
　　4、采用太陽—行星齒輪結構，設置多個進出流道，以達到平衡徑向力的目的，同時還能降低汽蝕發生的機會。該結構已在小型的紡絲計量泵上采用。
　　5、綜合采用螺旋密封、機械密封、填料密封等多種形式的密封結構，以徹底解決泵泄漏問題。
　　6、對于有磨粒或強腐蝕性介質等特殊場合，可考慮兩個泄漏點的外置軸承齒輪泵，經過特別處理的工作齒輪可同時取代凸輪轉子和同步齒輪。
　　綜上所述，各種類型的不銹鋼高粘度泵各有其特點和缺憾，但相對來說，隨著齒輪泵的不斷發展和持續改進，以其簡單、可靠、高效、低耗、適用面廣等眾多優點而在高粘度領域獨占鰲頭的趨勢已經越來越明顯。
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