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?chē)鴥绕髽I(yè)已生產(chǎn)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(wèn)題。特別是國產(chǎn)高粘度齒輪泵在效率、性與使用壽命等方面與 產(chǎn)品存在較大差距。因此,我國石油和化工等行業(yè)所使用的高粘度齒輪泵多數仍依賴(lài) 。
目前,高粘度齒輪泵的發(fā)展特點(diǎn)如下:
齒輪結構高粘度齒輪泵的齒輪常見(jiàn)的有直齒、斜齒、人字齒、螺旋齒,齒廓主要有漸開(kāi)線(xiàn)和圓弧型式。通常小型齒輪泵多采用漸開(kāi)線(xiàn)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(kāi)線(xiàn)斜齒輪。齒輪與軸制成一體,其剛性及性高于齒輪與軸單獨制造的齒輪泵。 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(chǎng)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(lái)說(shuō),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(zhì)具有腐蝕性時(shí),可采用成本較高的不銹鋼材料。 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、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(kāi)設對稱(chēng)的卸荷槽,或向低壓側方向開(kāi)設不對稱(chēng)卸荷槽,吸液側采用錐形卸荷槽,排液側為矩形卸荷槽,卸荷槽的也比液壓工業(yè)中所用的齒輪泵要深。
由于高粘度齒輪泵輸送的介質(zhì)粘度較高,為減小流動(dòng)阻力,提高泵的吸液能力, 對介質(zhì)進(jìn)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(dòng)不大,輸送的高粘度液體容易發(fā)生降解時(shí),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夾熱套外置式則是通過(guò)螺栓將夾熱套與泵體聯(lián)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(zhì)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(jìn)行均勻冷卻的場(chǎng)合。當電加熱方式缺乏 性或對溫度控制要求不高時(shí),可采用外置式結構。 VIKING公司生產(chǎn)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(jìn)行控制,無(wú)論是在高溫或低溫環(huán)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(dòng)軸承,并在軸承內壁的非承載面上專(zhuān)門(mén)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(jìn)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(shí),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(jìn)行潤滑和冷卻后,流入剛脫開(kāi)嚙合的齒間,構成一個(gè)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(yōu)點(diǎn)是:進(jìn)入軸承的潤滑液全部是低溫介質(zhì),粘性潤滑液易于形成承載的動(dòng)壓油膜。大量的潤滑液循環(huán)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, 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(dòng)軸承浸泡在介質(zhì)中,并通過(guò)孔道強制潤滑,該技術(shù)已在維綸、滌綸、橡膠、樹(shù)脂、化肥等的齒輪泵上獲得成功應用。
軸承的材料常用工具鋼,并經(jīng)表面硬化處理,以提高它的抗膠合能力。如果輸送介質(zhì)含磨損性顆粒,則應采用很硬的軸承材料,如陶瓷。近年來(lái),GS-1聚四氟乙烯鋼鐵復合材料被認為是較為理想的滑動(dòng)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(wǎng)(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(yōu)點(diǎn)。在此材料的基礎上,上海材料研究所又研制出性能 優(yōu)的SF型三層復合自潤滑材料,它以青銅絲網(wǎng)代替青銅粉層,表層的塑料配方經(jīng)過(guò)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(cháng),是提高齒輪泵技術(shù)性能的新穎軸承材料。
吸排油口高粘度齒輪泵的吸液口管徑一般較大,有時(shí)采用擴散形吸液口來(lái)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(cháng)高粘度齒輪泵的使用壽命。
止回閥與 閥在齒輪泵的輸出管路上安裝有一個(gè)止回閥,這樣在檢修泵及輸出管道時(shí),系統中的液體不至于倒流;齒輪泵帶負荷停車(chē)時(shí),在其輸出管道內產(chǎn)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 閥等保護裝置,這樣一旦泵的出口通道發(fā)生堵塞,就可以打開(kāi) 閥卸壓。 閥可以與泵體或泵蓋鑄成一體,也可以單獨裝配。