齒輪泵
由兩個(gè)齒輪相互嚙合在一起形成的泵稱(chēng)為齒輪泵。
齒輪泵的流量公式為:
Q=2qZnηv
式中 Z——齒數(shù);
n——轉(zhuǎn)數(shù),轉(zhuǎn)/分;
ηv——容積效率,對(duì)一般的齒輪泵,其值可取為0.70~0.90;
q——兩齒之間坑的容積,米3。
當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),被吸進(jìn)來(lái)的液體充滿(mǎn)了齒與齒之間的齒坑,并隨著齒輪沿外殼壁被輸送到壓力空間中去。在這里,由于兩齒輪的相互嚙合,使齒坑內(nèi)的液體擠出,排向壓力管。液體受擠壓時(shí),壓力作用在齒輪上,給軸施加了一個(gè)徑向負(fù)荷。擠壓后封閉空間逐漸增大,形成負(fù)壓區(qū),外界的液體就在大氣壓力的作用之下流進(jìn)齒輪泵吸入口。另外,在負(fù)壓區(qū)由于封閉空間容積的增大,會(huì)使液體中的空氣和水蒸氣析出,發(fā)生與汽蝕現(xiàn)象類(lèi)似的沖蝕作用,使齒輪表面受到破壞。正因?yàn)槿绱?,有的齒輪泵上開(kāi)有平衡孔或平衡槽。然而在大多數(shù)情況下,是采用斜齒輪;因?yàn)樾饼X輪在嚙合時(shí)封閉空間的容積幾乎是不變的,即在其中一段容積增大時(shí),另一段容積卻在縮小。所以上述現(xiàn)象并不嚴(yán)重。
齒輪泵的特點(diǎn)是具有良好的自吸性能,且構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠。
從上面的公式中可以看出,對(duì)一確定的齒輪泵(尺寸D、d、b和n都是定值),其排油量也亦確定,是一個(gè)不變的定值。因而它的特性曲線(xiàn)是一條垂直線(xiàn)(即不管外界壓力如何變化,它的排油量都是固定不變的)。又因?yàn)辇X輪泵的出口和入口是隔絕的,所以在外界需用油量減少時(shí),會(huì)引起出口管道的壓力急劇升高,致使出口管道和泵殼發(fā)生爆破。因此齒輪泵出口(或出口管道上)都設(shè)有安全閥,它在壓力升高到一定程度時(shí)動(dòng)作,使出口管內(nèi)的一部分油泄掉。特性曲線(xiàn)在高壓區(qū)域,流量向小的方向偏移,這主要是在壓力高時(shí),泵內(nèi)液體沿齒端間隙由出口向入口的漏泄造成的。
齒輪泵在檢修時(shí),主要測(cè)量間隙是:
1、齒輪的端面與泵殼的軸向間隙,一般取0.20毫米左右。用壓鉛絲法測(cè)量。
2、齒輪的外圓與泵殼的徑向間隙,一般半徑方向上取0.10~0.15毫米(但要比軸瓦間隙大些),也可按直徑的0.003~0.005選?。ㄖ缚傞g隙)。用塞尺測(cè)量。
3、兩齒輪嚙合處間隙一般取0.30毫米,如間隙過(guò)大會(huì)加速磨損,如過(guò)小則又會(huì)引起發(fā)熱咬住。用壓鉛絲法測(cè)量。
4、軸瓦間隙,當(dāng)軸徑為20~40毫米時(shí),取0.06~0.12毫米。用塞尺或游標(biāo)卡尺測(cè)量。
齒輪嚙合的部位最好在檢修前后保持不變,為此拆泵時(shí)可在齒輪上打出記號(hào)。
齒輪泵在運(yùn)行時(shí),不允許關(guān)閉出口閥門(mén),在啟動(dòng)和停止時(shí),也應(yīng)保持出口閥門(mén)處于開(kāi)啟位置,這時(shí)只操作入口閥門(mén)即可。
齒輪泵的工作原理
齒輪泵的結(jié)構(gòu)是很簡(jiǎn)單的,即它的最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn),這個(gè)殼體的內(nèi)部類(lèi)似“8”字形,兩個(gè)齒輪裝在里面,齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來(lái)自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間,并充滿(mǎn)這一空間,隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng),最后在兩齒嚙合時(shí)排出。
在術(shù)語(yǔ)上講,齒輪泵也叫正排量裝置,即像一個(gè)缸筒內(nèi)的活塞,當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí),液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來(lái)。因?yàn)橐后w是不可壓縮的,所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間,這樣,液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合,這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生,因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量,泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn),泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。實(shí)際上,在泵內(nèi)有很少量的流體損失,這使泵的運(yùn)行效率不能達(dá)到100%,因?yàn)檫@些流體被用來(lái)潤(rùn)滑軸承及齒輪兩側(cè),而泵體也絕不可能無(wú)間隙配合,故不能使流體100%地從出口排出,所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運(yùn)行,對(duì)大多數(shù)擠出物料來(lái)說(shuō),仍可以達(dá)到93%~98%的效率。對(duì)于粘度或密度在工藝中有變化的流體,這種泵不會(huì)受到太多影響。如果有一個(gè)阻尼器,比如在排出口側(cè)放一個(gè)濾網(wǎng)或一個(gè)限制器,泵則會(huì)推動(dòng)流體通過(guò)它們。如果這個(gè)阻尼器在工作中變化,亦即如果濾網(wǎng)變臟、堵塞了,或限制器的背壓升高了,則泵仍將保持恒定的流量,直至達(dá)到裝置中最弱的部件的機(jī)械極限(通常裝有一個(gè)扭矩限制器)。
對(duì)于一臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)際上是有限制的,這主要取決于工藝流體,如果傳送的是油類(lèi),泵則能以很高的速度轉(zhuǎn)動(dòng),但當(dāng)流體是一種高粘度的聚合物熔體時(shí),這種限制就會(huì)大幅度降低。推動(dòng)高粘流體進(jìn)入吸入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的,如果這一空間沒(méi)有填充滿(mǎn),則泵就不能排出準(zhǔn)確的流量,所以PV值(壓力×流速)也是另外一個(gè)限制因素,而且是一個(gè)工藝變量。由于這些限制,齒輪泵制造商將提供一系列產(chǎn)品,即不同的規(guī)格及排量(每轉(zhuǎn)一周所排出的量)。這些泵將與具體的應(yīng)用工藝相配合,以使系統(tǒng)能力及價(jià)格達(dá)到最優(yōu)。
PEP-II泵的齒輪與軸共為一體,采用通體淬硬工藝,可獲得更長(zhǎng)的工作壽命。“D”型軸承結(jié)合了強(qiáng)制潤(rùn)滑機(jī)理,使聚合物經(jīng)軸承表面,并返回到泵的進(jìn)口側(cè),以確保旋轉(zhuǎn)軸的有效潤(rùn)滑。這一特性減少了聚合物滯留并降解的可能性。精密加工的泵體可使“D”型軸承與齒輪軸精確配合,確保齒輪軸不偏心,以防齒輪磨損。Parkool密封結(jié)構(gòu)與聚四氟唇型密封共同構(gòu)成水冷密封。這種密封實(shí)際上并不接觸軸的表面,它的密封原理是將聚合物冷卻到半熔融狀態(tài)而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封,它在軸封內(nèi)表上加工有反向螺旋槽,可使聚合物被反壓回到進(jìn)口。為便于安裝,制造商設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形螺栓安裝面,以使與其它設(shè)備的法蘭安裝相配合,這使得筒形法蘭的制造更容易。PEP-II齒輪泵帶有與泵的規(guī)格相匹配的加熱元件,可供用戶(hù)選配,這可保證快速加溫和熱量控制。與泵體內(nèi)加熱方式不同,這些元件的損壞只限于一個(gè)板子上,與整個(gè)泵無(wú)關(guān)。
齒輪泵由一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng),可有效地阻斷上游的壓力脈動(dòng)及流量波動(dòng)。在齒輪泵出口處的壓力脈動(dòng)可以控制在1%以?xún)?nèi)。在擠出生產(chǎn)線(xiàn)上采用一臺(tái)齒輪泵,可以提高流量輸出速度,減少物料在擠出機(jī)內(nèi)的剪切及駐留時(shí)間,降低擠塑溫度及壓力脈動(dòng)以提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量。
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