YCB10/2.5在特殊工況下的應用
圓弧齒輪泵在特殊工況下的應用很多應用場合下,泵不只是簡單地輸送常溫低壓的水類介質。隨著粘度升高,齒輪泵會變得低效,用戶需要考慮采用正位移泵(PD泵,或稱容積式泵)。
當壓力需要升高,一些正位移泵難以為繼。當溫度升高時。其他的泵也將失效。那么當需要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么辦? 也許有些泵經過專門設計或修改現有設計,可以滿足其中一個或者兩個要求,但是當工況需要泵滿足全部這些苛刻條件時怎么辦?
這就需要為這些惡劣工況設計的高性能外嚙合齒輪泵。這種泵通過專門優化的材質、間隙及設計,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。驅動軸連接電機或減速機(通過彈性聯軸器)并帶動另一根軸。在重載型工業泵內,齒輪通常與軸為整體一個部件,軸頸的公差很小。齒輪軸為整體是為了承受高壓、高粘度下的高扭矩載荷。 四個軸頸處的滑動軸承動態支撐且以泵送介質潤滑軸承。有三種常見的齒輪形式:直齒、斜齒和人字齒。這三種形式各有利弊,有不同的應用。直齒是最簡單的形式,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。斜齒在輸送過程中的脈動最小,且在較高速度運行時更加安靜,因為齒的嚙合是漸進式的。但是,由于軸向推動力的作用,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。因為軸向力會將齒輪推向軸承斷面而摩擦,所以只有選用硬度較高的軸承材質或在其斷面做特殊設計,才能應對這種軸向推力。人字齒是背對背的斜齒形式了,能提供比直齒稍低的脈動,且軸向力可被平衡。然而,制造成本高,組裝/拆卸困難,因為必須成對安裝。在高粘度應用中,液體容易固化,或是在非常大的泵中,這的確是個大的弊端。外齒輪泵的運行原理很簡單,液體進入泵吸入端,被嚙合的齒間空穴吸入,然后在齒間空穴內被帶動,沿齒輪軸外緣到達出口端。重新嚙合的齒將液體推出空穴進入背壓處。理論上說,正位移泵的額定流量和壓力無關。但是,容積失效或內泄漏是所以形式的正位移泵所固有的。為了達到高壓差和所需額定流量,齒輪泵必須克服這種內泄漏。
內泄漏有四種: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。
為使泵的承壓能力最大化,這些配合部件之間的間隙必須愈小愈好以限制內漏。但是,只是縮小間隙并非說起來那樣簡單,也必須考慮其他因素如溫度、粘度和選材。由內泄漏并非全是壞事。在泵中,有些內漏是必須的,用來潤滑內部通路,并在滑動軸承內形成液膜以動態支撐齒輪軸。正確的設計應該是,內泄漏量是流量的1-3%。材質選用是高溫工業泵選型中非常重要的。經常用來輸送高腐蝕性、耐磨性或易變性流體。泵殼、軸和軸承材質首先要與泵送液體相匹配。當在額外考慮高溫時,泵的設計變得更加復雜,甚至需要考慮各種不同材質的熱膨脹性。如前所述,內部間隙需愈小愈好以達到最高的壓力能力。在高溫情況下,由于部件的熱脹性泵需要在既有的間隙內膨脹。這已經超出了大多數通用型齒輪泵生產廠家的通常的考量范圍。高估材料熱脹性會導致泵的間隙過松,而不能產生所需壓力;低估熱脹性會導致泵在達到過程溫度時發生抱死。基于這個原因,為高溫或低溫設計的泵往往在非設計溫度時不能良好的運行。