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圆弧齿轮泵-摆线齿轮泵-高压齿轮泵原理

发布时间:2021-09-17 点击量:

齿轮泵

    由两个齿轮相互啮合在一起形成的泵称为齿轮泵。
    齿轮泵的流量公式为:
    Q=2qZnηv
    式中  Z——齿数;
          n——转数,转/分;
          ηv——容积效率,对一般的齿轮泵,其值可取为0.70~0.90
          q——两齿之间坑的容积,米3
    当齿轮转动时,被吸进来的液体充满了齿与齿之间的齿坑,并随着齿轮沿外壳壁被输送到压力空间中去。在这里,由于两齿轮的相互啮合,使齿坑内的液体挤出,排向压力管。液体受挤压时,压力作用在齿轮上,给轴施加了一个径向负荷。挤压后封闭空间逐渐增大,形成负压区,外界的液体就在大气压力的作用之下流进齿轮泵吸入口。另外,在负压区由于封闭空间容积的增大,会使液体中的空气和水蒸气析出,发生与汽蚀现象类似的冲蚀作用,使齿轮表面受到破坏。正因为如此,有的齿轮泵上开有平衡孔或平衡槽。然而在大多数情况下,是采用斜齿轮;因为斜齿轮在啮合时封闭空间的容积几乎是不变的,即在其中一段容积增大时,另一段容积却在缩小。所以上述现象并不严重。
    齿轮泵的特点是具有良好的自吸性能,且构造简单、工作可靠。
    从上面的公式中可以看出,对一确定的齿轮泵(尺寸Ddbn都是定值),其排油量也亦确定,是一个不变的定值。因而它的特性曲线是一条垂直线(即不管外界压力如何变化,它的排油量都是固定不变的)。又因为齿轮泵的出口和入口是隔绝的,所以在外界需用油量减少时,会引起出口管道的压力急剧升高,致使出口管道和泵壳发生爆破。因此齿轮泵出口(或出口管道上)都设有安全阀,它在压力升高到一定程度时动作,使出口管内的一部分油泄掉。特性曲线在高压区域,流量向小的方向偏移,这主要是在压力高时,泵内液体沿齿端间隙由出口向入口的漏泄造成的。
    齿轮泵在检修时,主要测量间隙是:
    1、齿轮的端面与泵壳的轴向间隙,一般取0.20毫米左右。用压铅丝法测量。
    2、齿轮的外圆与泵壳的径向间隙,一般半径方向上取0.10~0.15毫米(但要比轴瓦间隙大些),也可按直径的0.003~0.005选取(指总间隙)。用塞尺测量。
    3、两齿轮啮合处间隙一般取0.30毫米,如间隙过大会加速磨损,如过小则又会引起发热咬住。用压铅丝法测量。
    4、轴瓦间隙,当轴径为20~40毫米时,取0.06~0.12毫米。用塞尺或游标卡尺测量。
    齿轮啮合的部位最好在检修前后保持不变,为此拆泵时可在齿轮上打出记号。
    齿轮泵在运行时,不允许关闭出口阀门,在启动和停止时,也应保持出口阀门处于开启位置,这时只操作入口阀门即可。

 


齿轮泵的工作原理


    齿轮泵的结构是很简单的,即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转,这个壳体的内部类似“8”字形,两个齿轮装在里面,齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间,并充满这一空间,随着齿的旋转沿壳体运动,最后在两齿啮合时排出。


    在术语上讲,齿轮泵也叫正排量装置,即像一个缸筒内的活塞,当一个齿进入另一个齿的流体空间时,液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的,所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间,这样,液体就被排除了。由于齿的不断啮合,这一现象就连续在发生,因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量,泵每转一转,排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转,泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。实际上,在泵内有很少量的流体损失,这使泵的运行效率不能达到100%,因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧,而泵体也绝不可能无间隙配合,故不能使流体100%地从出口排出,所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行,对大多数挤出物料来说,仍可以达到93%~98%的效率。对于粘度或密度在工艺中有变化的流体,这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器,比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器,泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化,亦即如果滤网变脏、堵塞了,或限制器的背压升高了,则泵仍将保持恒定的流量,直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)

    对于一台泵的转速,实际上是有限制的,这主要取决于工艺流体,如果传送的是油类,泵则能以很高的速度转动,但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时,这种限制就会大幅度降低。推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的,如果这一空间没有填充满,则泵就不能排出准确的流量,所以PV(压力×流速)也是另外一个限制因素,而且是一个工艺变量。由于这些限制,齿轮泵制造商将提供一系列产品,即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合,以使系统能力及价格达到最优。

    PEPII泵的齿轮与轴共为一体,采用通体淬硬工艺,可获得更长的工作寿命。“D”型轴承结合了强制润滑机理,使聚合物经轴承表面,并返回到泵的进口侧,以确保旋转轴的有效润滑。这一特性减少了聚合物滞留并降解的可能性。精密加工的泵体可使“D”型轴承与齿轮轴精确配合,确保齿轮轴不偏心,以防齿轮磨损。Parkool密封结构与聚四氟唇型密封共同构成水冷密封。这种密封实际上并不接触轴的表面,它的密封原理是将聚合物冷却到半熔融状态而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封,它在轴封内表上加工有反向螺旋槽,可使聚合物被反压回到进口。为便于安装,制造商设计了一个环形螺栓安装面,以使与其它设备的法兰安装相配合,这使得筒形法兰的制造更容易。PEPII齿轮泵带有与泵的规格相匹配的加热元件,可供用户选配,这可保证快速加温和热量控制。与泵体内加热方式不同,这些元件的损坏只限于一个板子上,与整个泵无关。

    齿轮泵由一个独立的电机驱动,可有效地阻断上游的压力脉动及流量波动。在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在1%以内。在挤出生产线上采用一台齿轮泵,可以提高流量输出速度,减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间,降低挤塑温度及压力脉动以提高生产率及产品质量。

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