許(xǔ)多應用(yòng)場合下,泵不隻是簡潔(jié)地輸送(sòng)常溫低壓的水類介質。 跟著(zhe)粘度升高(gāo),離心泵會變得低效,用戶需要考慮采用正位(wèi)移泵(bèng)(PD泵,或稱容積式泵)。當壓力需要升高,一(yī)些正位(wèi)移(yí)泵難覺得繼。而溫度升高時,其它的泵也將失效。 那麽當需要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麽辦?或許有些泵??過(guò)專門(mén)設計或點竄現有設計,或許知足(zú)此中一或者兩個要求,但當工況需要泵知足所有這(zhè)些苛刻前提時怎麽(me)辦? 這就(jiù)需要為這些惡劣工況設計的高機能外齒輪泵。這種泵過程專門優化的材質(zhì)、間隙及(jí)設計,或許處理任何(hé)一(yī)種(zhǒng)或所有這些工況。 外齒輪泵有兩根不(bú)異(yì)尺寸的(de)齧合齒輪軸。驅動軸毗連電機或減速機(過程彈性聯軸器)並(bìng)帶動另一(yī)根軸(zhóu)。在重(chóng)載型工(gōng)業齒輪泵內,齒輪每每與軸為整體(一個部(bù)件),軸頸的公役很小。 齒輪軸為整體式是為了承受高壓高粘度下的高扭矩(jǔ)載(zǎi)荷(hé)。四個軸頸處的滑(huá)動(dòng)軸承動態支撐且以(yǐ)泵送介質潤滑齒輪軸(見圖1)。 有三種常用的齒輪形式(shì):直齒、斜齒和(hé)人字(zì)齒。這三種形式各有利弊,有分歧的應用。 直(zhí)齒是最簡潔的形式,在高壓工況下為最優應用,因為沒有軸向推力,且輸送效率較高。 斜齒在輸送過(guò)程中的脈動最小,且在較(jiào)高速(sù)度運行時加倍(bèi)恬靜(jìng),因為齒的齧合是漸(jiàn)進式(shì)的。可是,因為軸向推力的感化,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(lì)會將齒輪推向軸承端麵而摩擦,所以隻有選用硬度較高的軸承材質或在其端麵(miàn)作非凡設計,才能應對(duì)這種軸向推力。 人字齒是背對背的斜齒形(xíng)式,能供給比直齒稍低的脈動,且軸向力可被均衡。然而,製造成本高,組裝/拆卸艱巨,因為必需成對安裝。在高粘度(dù)應用中,液(yè)體輕易固化,或是在(zài)非(fēi)常大的泵中,這其實是個大的壞處。 外齒輪泵的運行原?理很簡潔(見圖2)。液體進入泵吸入(rù)端,被未齧(niè)合的齒間空穴吸入(rù),然後在齒(chǐ)間空穴內被帶動,沿齒輪軸外緣達到出口端。從頭齧合的齒將液體推出空(kōng)穴進入背壓處。 理論上說,正位移泵(bèng)的額定流量和壓力無(wú)關。可是,容積失效(xiào)或內泄露是所有型式的正位移泵所固有的。為了(le)達(dá)到高壓差和所需額定流量,齒輪(lún)泵必需降服這種內(nèi)泄(xiè)露。 內泄露途徑有四(sì)種(見圖3):1)齒輪軸頸與軸承(chéng)之間,2)齒輪端麵與軸承端麵之間,3)齒頂與泵殼之間,4)齧合齒之間。 為使泵的承壓能(néng)力最(zuì)大(dà)化,這些共同(tóng)部件之間的間隙必需愈小愈好以限製內漏。可是,隻是縮小間隙並非說起來那樣簡潔,也必(bì)需考慮其它身分如溫度、粘度和選材。 有內泄露並非滿是壞事。在齒輪泵中,有些內漏(lòu)是必需(xū)的,用來潤滑內部通路,並在滑動軸承內形成(chéng)液膜以動態支撐(chēng)齒輪軸。準確的設計(jì)應該是,內泄露量是流量的1~3%。 材質選用是高溫工(gōng)業泵選型中非常主要的。齒輪泵??常用來輸送高侵蝕性、磨蝕性或易變性流體。泵殼(ké)、軸和軸(zhóu)承材質起首要與泵送液體相匹配。當再額外考(kǎo)慮高溫時,泵的設計變得加倍複雜,甚至需要考慮各類分歧材料的熱膨脹性。 如前所述,內部間隙需越小越好以達到(dào)最(zuì)高的壓(yā)力能力。在高溫狀況下,因為部件的熱脹性,泵(bèng)需要期近(jìn)有的間隙內“膨脹”,這已(yǐ)??超出了大大都多半通用型齒輪泵出產廠家的每每的考量規模。高估材料熱脹性(xìng)會導(dǎo)致泵的間隙太鬆,而不及發生所需壓力;低估熱脹性會導(dǎo)致泵在達到過程溫度時發生抱死。基於這個原?因,為(wéi)高溫(wēn)或低溫設計的泵往往在(zài)非設計溫(wēn)度時不及(jí)傑出的運行。 舉個例子,如泵體為316不鏽鋼,齒輪軸為440B不鏽鋼,軸承為石墨。316不鏽鋼熱脹率為17x10-6mm/mm/deg C,440B是(shì)11x10-6mm/mm/deg C,而碳是3.6x10-6mm/mm/deg C。泵製造商必需有高溫時爭論泵內間隙的能(néng)力。 泵的(de)預熱是需要的(de),它(tā)或許避免高(gāo)溫衝擊使部件損壞。當泵送流體溫度高於150℃時保舉(jǔ)預熱。當利用機械密封(fēng)時,泵需預熱到操作溫度差的30℃之內,以防止(zhǐ)危(wēi)險密封麵。夾套型泵可(kě)過程蒸(zhēng)汽、熱媒及電加熱格局來預熱。 粘度是流(liú)體流動的阻力,高粘度工況的(de)第一個問(wèn)題是若何使流體進泵。泵必需轉得很慢以使流體進入未齧合齒間空穴,這個空(kōng)穴形成吸力將流體吸入泵中。間隙越緊(jǐn),泵的內密封(fēng)性越好,吸力越(yuè)強(qiáng)。 一(yī)旦流體進入泵內,內部的間隙就需要(yào)按照粘度準確(què)界定。間隙過小會限製流體在通路中的流動,使軸承(chéng)缺乏潤滑(huá)而過(guò)熱;間隙過大,液(yè)膜強度下(xià)降而不及支撐和潤滑齒輪(lún)軸,造(zào)成軸頸與(yǔ)軸承直(zhí)接接觸,導致先期失(shī)效。 處理高粘度流體別的一個主要身(shēn)分是驅動齒輪的高(gāo)扭(niǔ)矩,齒輪軸必需足夠堅實,以(yǐ)傳遞驅念頭的(de)高扭矩。齒形設(shè)計非常主要,太大則輸送(sòng)效率不(bú)敷,太(tài)小(xiǎo)則承受(shòu)不了高扭矩。 加載在齒輪軸上的扭(niǔ)矩和齒上的剪切力會跟(gēn)著粘度和壓差的升(shēng)高而加大,當這些身分再連係高溫度時(shí),齒輪軸和齒形的設計變得特別主要,因為金屬部件隨溫度升高的彈(dàn)性係數下降。 涉及高壓、高粘度、高溫的工況利用戶不再(zài)選用離心泵而轉向(xiàng)正位移泵(bèng)(PD泵)。而當這些工況變得格外嚴苛時,許多其它形式的PD泵到了利用極限,剩下的獨一選擇就是(shì)外齧合齒輪泵。 外齒輪泵的(de)出產廠家有許多,但很少能應對這些(xiē)工況。明智的用戶選(xuǎn)擇的應該是,有高要求應用??驗的,有成(chéng)功處理這些工況可追溯記錄的供給商。 |