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河北省泊頭市鼎誠齒輪油泵廠


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經(jīng)營模式:生產(chǎn)廠家

商鋪產(chǎn)品:88條

所在地區(qū):河北滄州市

聯(lián)系人:蘇先生 (經(jīng)理)

技術(shù)文章

齒輪泵在特殊工況下的應(yīng)用

閱讀:76850發(fā)布時(shí)間:2009-5-8

很多應(yīng)用場合下,泵不只是簡單地輸送常溫低壓的水類介質(zhì)。
    隨著粘度升高,離心泵會(huì)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(dāng)壓力需要升高,一些正位移泵難以為繼。而溫度升高時(shí),其它的泵也將失效。
那么當(dāng)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(dá)幾十萬或幾百萬厘泊時(shí)怎么辦?也許有些泵¾¬過專門設(shè)計(jì)或修改現(xiàn)有設(shè)計(jì),可以滿足其中一或者兩個(gè)要求,但當(dāng)工況需要泵滿足全部這些苛刻條件時(shí)怎么辦?
    這就需要為這些惡劣工況設(shè)計(jì)的高性能外齒輪泵。這種泵通過專門優(yōu)化的材質(zhì)、間隙及設(shè)計(jì),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(qū)動(dòng)軸連接電機(jī)或減速機(jī)(通過彈性聯(lián)軸器)并帶動(dòng)另一根軸。在重載型工業(yè)齒輪泵內(nèi),齒輪通常與軸為整體(一個(gè)部件),軸頸的公差很小。
    齒輪軸為整體式是為了承受高壓高粘度下的高扭矩載荷。四個(gè)軸頸處的滑動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)支撐且以泵送介質(zhì)潤滑齒輪軸(見圖1)。
    有三種常用的齒輪形式:直齒、斜齒和人字齒。這三種形式各有利弊,有不同的應(yīng)用。
直齒是zui簡單的形式,在高壓工況下為*應(yīng)用,因?yàn)闆]有軸向推力,且輸送效率較高。
斜齒在輸送過程中的脈動(dòng)zui小,且在較高速度運(yùn)行時(shí)更加安靜,因?yàn)辇X的嚙合是漸進(jìn)式的。但是,由于軸向推力的作用,軸承材質(zhì)的選用可能會(huì)造成進(jìn)出口壓差有限、處理粘度較低。因?yàn)檩S向力會(huì)將齒輪推向軸承端面而摩擦,所以只有選用硬度較高的軸承材質(zhì)或在其端面作特殊設(shè)計(jì),才能應(yīng)對(duì)這種軸向推力。
    人字齒是背對(duì)背的斜齒形式,能提供比直齒稍低的脈動(dòng),且軸向力可被平衡。然而,制造成本高,組裝/拆卸困難,因?yàn)楸仨毘蓪?duì)安裝。在高粘度應(yīng)用中,液體容易固化,或是在非常大的泵中,這的確是個(gè)大的弊端。
    外
齒輪泵的運(yùn)行原¬理很簡單(見圖2)。液體進(jìn)入泵吸入端,被未嚙合的齒間空穴吸入,然后在齒間空穴內(nèi)被帶動(dòng),沿齒輪軸外緣到達(dá)出口端。重新嚙合的齒將液體推出空穴進(jìn)入背壓處。
    理論上說,正位移泵的額定流量和壓力無關(guān)。但是,容積失效或內(nèi)泄漏是所有型式的正位移泵所固有的。為了達(dá)到高壓差和所需額定流量,
齒輪泵必須克服這種內(nèi)泄漏。
內(nèi)泄漏途徑有四種(見圖3):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zui大化,這些配合部件之間的間隙必須愈小愈好以限制內(nèi)漏。但是,只是縮小間隙并非說起來那樣簡單,也必須考慮其它因素如溫度、粘度和選材。
有內(nèi)泄漏并非全是壞事。在
齒輪泵中,有些內(nèi)漏是必須的,用來潤滑內(nèi)部通路,并在滑動(dòng)軸承內(nèi)形成液膜以動(dòng)態(tài)支撐齒輪軸。正確的設(shè)計(jì)應(yīng)該是,內(nèi)泄漏量是流量的1~3%。
    材質(zhì)選用是高溫工業(yè)泵選型中非常重要的。
齒輪泵¾¬常用來輸送高腐蝕性、磨蝕性或易變性流體。泵殼、軸和軸承材質(zhì)首先要與泵送液體相匹配。當(dāng)再額外考慮高溫時(shí),泵的設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜,甚至需要考慮各種不同材料的熱膨脹性。
    如前所述,內(nèi)部間隙需越小越好以達(dá)到zui高的壓力能力。在高溫情況下,由于部件的熱脹性,泵需要在即有的間隙內(nèi)“膨脹”,這已¾¬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(huì)導(dǎo)致泵的間隙太松,而不能產(chǎn)生所需壓力;低估熱脹性會(huì)導(dǎo)致泵在達(dá)到過程溫度時(shí)發(fā)生抱死。基于這個(gè)原¬因,為高溫或低溫設(shè)計(jì)的泵往往在非設(shè)計(jì)溫度時(shí)不能良好的運(yùn)行。
    舉個(gè)例子,如泵體為316不銹鋼,齒輪軸為440B不銹鋼,軸承為石墨。316不銹鋼熱脹率為17x10-6mm/mm/deg C,440B是11x10-6mm/mm/deg C,而碳是3.6x10-6mm/mm/deg C。泵制造商必須有高溫時(shí)計(jì)算泵內(nèi)間隙的能力。
    泵的預(yù)熱是必要的,它可以避免高溫沖擊使部件損壞。當(dāng)泵送流體溫度高于150℃時(shí)推薦預(yù)熱。當(dāng)使用機(jī)械密封時(shí),泵需預(yù)熱到操作溫度差的30℃之內(nèi),以防止傷害密封面。夾套型泵可通過蒸汽、熱媒及電加熱方式來預(yù)熱。
    粘度是流體流動(dòng)的阻力,高粘度工況的*個(gè)問題是如何使流體進(jìn)泵。泵必須轉(zhuǎn)得很慢以使流體進(jìn)入未嚙合齒間空穴,這個(gè)空穴形成吸力將流體吸入泵中。間隙越緊,泵的內(nèi)密封性越好,吸力越強(qiáng)。
    一旦流體進(jìn)入泵內(nèi),內(nèi)部的間隙就需要根據(jù)粘度正確界定。間隙過小會(huì)限制流體在通路中的流動(dòng),使軸承缺乏潤滑而過熱;間隙過大,液膜強(qiáng)度下降而不能支撐和潤滑齒輪軸,造成軸頸與軸承直接接觸,導(dǎo)致先期失效。
    處理高粘度流體另外一個(gè)重要因素是驅(qū)動(dòng)齒輪的高扭矩,齒輪軸必須足夠堅(jiān)實(shí),以傳遞驅(qū)動(dòng)機(jī)的高扭矩。齒形設(shè)計(jì)非常重要,太大則輸送效率不夠,太小則承*高扭矩。
    加載在齒輪軸上的扭矩和齒上的剪切力會(huì)隨著粘度和壓差的升高而加大,當(dāng)這些因素再結(jié)合高溫度時(shí),齒輪軸和齒形的設(shè)計(jì)變得異常重要,因?yàn)榻饘俨考S溫度升高的彈性系數(shù)下降。
    涉及高壓、高粘度、高溫的工況使用戶不再選用離心泵而轉(zhuǎn)向正位移泵(PD泵)。而當(dāng)這些工況變得特別嚴(yán)苛?xí)r,很多其它形式的PD泵到了使用極限,剩下的*選擇就是外嚙合
齒輪泵
    外
齒輪泵的生產(chǎn)廠家有很多,但很少能應(yīng)對(duì)這些工況。明智的用戶選擇的應(yīng)該是,有高要求應(yīng)用¾¬驗(yàn)的,有成功處理這些工況可追溯記錄的供應(yīng)商。
 


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