YCB10/2.5在特殊工况下的应用
圆弧齿轮泵在特殊工况下的应用很多应用场合下,泵不只是简单地输送常温低压的水类介质。随着粘度升高,齿轮泵会变得低效,用户需要考虑采用正位移泵(PD泵,或称容积式泵)。
当压力需要升高,一些正位移泵难以为继。当温度升高时。其他的泵也将失效。那么当需要35公斤以上的压力,或者300摄氏度的高温,又或者粘度高达几十万或几百万厘泊时怎么办? 也许有些泵经过专门设计或修改现有设计,可以满足其中一个或者两个要求,但是当工况需要泵满足全部这些苛刻条件时怎么办?
这就需要为这些恶劣工况设计的高性能外啮合齿轮泵。这种泵通过专门优化的材质、间隙及设计,可以处理任何一种或所有这些工况。外齿轮泵有两根相同尺寸的啮合齿轮轴。驱动轴连接电机或减速机(通过弹性联轴器)并带动另一根轴。在重载型工业泵内,齿轮通常与轴为整体一个部件,轴颈的公差很小。齿轮轴为整体是为了承受高压、高粘度下的高扭矩载荷。 四个轴颈处的滑动轴承动态支撑且以泵送介质润滑轴承。有三种常见的齿轮形式:直齿、斜齿和人字齿。这三种形式各有利弊,有不同的应用。直齿是最简单的形式,在高压工况下为最优应用,因为没有轴向推力,且输送效率较高。斜齿在输送过程中的脉动最小,且在较高速度运行时更加安静,因为齿的啮合是渐进式的。但是,由于轴向推动力的作用,轴承材质的选用可能会造成进出口压差有限、处理粘度较低。因为轴向力会将齿轮推向轴承断面而摩擦,所以只有选用硬度较高的轴承材质或在其断面做特殊设计,才能应对这种轴向推力。人字齿是背对背的斜齿形式了,能提供比直齿稍低的脉动,且轴向力可被平衡。然而,制造成本高,组装/拆卸困难,因为必须成对安装。在高粘度应用中,液体容易固化,或是在非常大的泵中,这的确是个大的弊端。外齿轮泵的运行原理很简单,液体进入泵吸入端,被啮合的齿间空穴吸入,然后在齿间空穴内被带动,沿齿轮轴外缘到达出口端。重新啮合的齿将液体推出空穴进入背压处。理论上说,正位移泵的额定流量和压力无关。但是,容积失效或内泄漏是所以形式的正位移泵所固有的。为了达到高压差和所需额定流量,齿轮泵必须克服这种内泄漏。
内泄漏有四种:1:齿轮轴颈与轴承之间 2:齿轮端面与轴承端面之间,3:齿顶与泵壳之间,4:啮合齿之间。
为使泵的承压能力最大化,这些配合部件之间的间隙必须愈小愈好以限制内漏。但是,只是缩小间隙并非说起来那样简单,也必须考虑其他因素如温度、粘度和选材。由内泄漏并非全是坏事。在泵中,有些内漏是必须的,用来润滑内部通路,并在滑动轴承内形成液膜以动态支撑齿轮轴。正确的设计应该是,内泄漏量是流量的1-3%。材质选用是高温工业泵选型中非常重要的。经常用来输送高腐蚀性、耐磨性或易变性流体。泵壳、轴和轴承材质首先要与泵送液体相匹配。当在额外考虑高温时,泵的设计变得更加复杂,甚至需要考虑各种不同材质的热膨胀性。如前所述,内部间隙需愈小愈好以达到最高的压力能力。在高温情况下,由于部件的热胀性泵需要在既有的间隙内膨胀。这已经超出了大多数通用型齿轮泵生产厂家的通常的考量范围。高估材料热胀性会导致泵的间隙过松,而不能产生所需压力;低估热胀性会导致泵在达到过程温度时发生抱死。基于这个原因,为高温或低温设计的泵往往在非设计温度时不能良好的运行。