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Bucher齿轮泵发展特点

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2017/6/19 18:47:06

目前,国内外高粘度齿轮泵的发展特点如下: 
齿轮结构
高粘度齿轮泵的齿轮常见的有直齿、斜齿、人字齿、螺旋齿,齿廓主要有渐开线和圆弧型式。通常小型齿轮泵多采用渐开线直齿轮,高温齿轮泵常采用变位齿轮,输送高粘度、高压聚合物熔体的熔体泵多采用渐开线斜齿轮。齿轮与轴制成一体,其刚性及可靠性高于齿轮与轴单独制造的齿轮泵。国外低压齿轮泵的齿轮常采用方形结构,即齿轮的齿宽等于齿顶圆直径。而高压场合使用的高粘度齿轮泵的轮齿宽度小于其齿顶圆直径,这是为了减小齿轮的径向受压面积,降低齿轮、轴承的载荷。 
泵体及加热方式
一般来说,齿轮泵的泵壳越重,其耐温度、耐压强度也越高。泵体材料常采用球墨铸铁,亦可采用铸造铝合金硬模熔铸而成,或采用挤压铝合金型材加工制造。当输送的介质具有腐蚀性时,可采用成本较高的不锈钢材料。国外高粘度齿轮泵多采用含镍、铬量高的合金钢作为泵壳材料,这种材料在强度、可靠性及成本方面的综合性能较好。为解决齿轮泵的困油现象,通常在泵盖上开设对称的卸荷槽,或向低压侧方向开设不对称卸荷槽,吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽,卸荷槽的深度也比液压工业中所用的齿轮泵要深。 
由于高粘度齿轮泵输送的介质粘度较高,为减小流动阻力,提高泵的吸液能力,必须对介质进行加热或保温。通常采用电热元件加热,可使粘性液体受热均匀。若温度波动不大,输送的高粘度液体容易发生降解时,建议采用流体加热方式,特别是排量大的齿轮泵。流体加热又分内置、外置式结构。所谓内置式是指在齿轮泵泵体或端盖的内部设计突热套,外置式则是通过螺栓将夹热套与泵体联接在一起。往夹套内通入蒸汽、导热油,还是冷却水,要根据介质具体情况而定。内置式适用于对输送液体温度均匀性要求较高,或要求对高温液体进行均匀冷却的场合。当电加热方式缺乏安全性或对温度控制要求不高时,可采用外置式结构。美国VIKING公司生产的内啮合齿轮泵,其泵头部分的夹套可以对输送流体的温度进行控制,无论是在高温或低温环境下,均可带外置式夹套。 
轴承材料、结构与润滑
高粘度齿轮泵的轴承通常采用滑动轴承,并在轴承内壁的非承载面上专门设计螺旋式流道,螺旋槽的旋向与齿轮轴的转向相同。轴承外端与泵的进液口相通,轴承内端的螺旋槽与轮齿根部(真空部位)相通。当轴旋转时,借助螺旋作用及轴承两端的压力差,将轴承外部的低温液体吸入轴承,对轴承进行润滑和冷却后,流入刚脱开啮合的齿间,构成一个润滑充分、散热快的螺旋自吸式低压润滑系统。该润滑方式的优点是:进入轴承的润滑液全部是低温介质,粘性润滑液易于形成承载能力强的动压油膜。大量的润滑液循环不断地带走轴承的热量,对轴承起到良好的润滑和冷却作用。由于有充足的液体去填充刚脱离啮合的轮齿根部,大大改善了齿轮泵的自吸性能,避免了吸空现象,不仅可以提高容积效率,也有利于减轻气蚀、降低噪声。四川省机械研究设计院采用将滑动轴承浸泡在介质中,并通过特殊孔道强制润滑,该技术已在维纶、涤纶、橡胶、树脂、化肥等领域的齿轮泵上获得成功应用。 
轴承的材料常用工具钢,并经表面硬化处理,以提高它的抗胶合能力。如果输送介质含磨损性颗粒,则应采用很硬的轴承材料,如陶瓷。近年来,GS-1聚四氟乙烯钢铁复合材料被认为是较为理想的滑动轴承材料。它由冷轧薄钢板(基体)、烧结球形多孔青铜粉或铜网(中间层)、聚四氟乙烯(表面层)三层材料复合而成,兼有金属和聚四氟乙烯塑料的优点。在此材料的基础上,上海材料研究所又研制出性能更优的SF型三层复合自润滑材料,它以青铜丝网代替青铜粉层,表层的塑料配方经过精心筛选。这种轴承材料耐疲劳、承载能力高、摩擦系数小、使用寿命长,是提高齿轮泵技术性能的新颖轴承材料。 
吸排油口
高粘度齿轮泵的吸液口管径一般较大,有时采用扩散形吸液口来扩大低压区的容积,以降低入口液体的流速,减小泵的吸液阻力。这种结构还可以减小作用在轴颈及轴承上的径向力,延长高粘度齿轮泵的使用寿命。 
止回阀与安全阀
在齿轮泵的输出管路上安装有一个止回阀,这样在检修泵及输出管道时,系统中的液体不至于倒流;齿轮泵带负荷停车时,在其输出管道内产生局部真空,可防止泵倒转。高粘度齿轮泵的出口管路上还设置安全阀等保护装置,这样一旦泵的出口通道发生堵塞,就可以打开安全阀卸压。安全阀可以与泵体或泵盖铸成一体,也可以单独装配。

 

一、按齿轮啮合形式分:
(l)外啮合式;(2)内啮合式。
外啮合齿轮泵的优点是结构简单、尺寸小、重量轻、制造维护方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感等。它的不足是齿轮承受不平衡的径向液压力,轴承磨损严重,泄漏量大。工作压力的提高受到径向液压力和容积效率的限制;流量脉动大,噪声高。
内啮合齿轮泵结构紧凑、尺寸小、重量轻。由于齿轮同向旋转,齿面相对滑动速度小、磨损轻微、使用寿命长、流量脉动远比外啮合齿轮泵小,因而噪声比较小。内啮合齿轮泵允许使用较高的转速,可获得较高的容积效率。但是内啮合齿轮泵同样存在着径向液压力不平衡的问题,限制了其工作压力的进一步提高。另外,齿轮泵的排量不可调节,在一定程度上限制了其使用的范围[2]。
二、按照尺形曲线分:
在外啮合齿轮泵中,齿轮的齿形曲线一般都采用渐开线齿形(也有用圆弧齿形的);在内啮合齿轮泵中,除了可采用渐开线齿形外,还可采用摆线齿形、圆弧齿形。外啮合渐开线齿形结构简单、工艺性好、工作可靠,相对噪声较叶片泵、柱塞泵大;内啮合渐开线齿形相对外啮合齿轮泵噪声低;内啮合直线一一直线共扼齿形、内啮合摆线齿形工艺加工要求高、相对复杂、成本高[3]。
三、按齿面形式分:
(1)直齿齿轮式:(2)斜齿齿轮式;③人字齿齿轮式;(4)圆弧齿面的齿轮式。
其中斜齿、人字齿、圆弧齿与直齿相比,啮合性能好一些,啮合无声、无撞击,寿命较长。但由于斜角不能太大,故对流量波动性的改善不很明显;如果斜角太大,会使吸压油腔相通,所以应用不多。
四、按照啮合齿轮的个数分:
(1)二齿轮式;(2)多齿轮式:多齿轮组成并联的多个齿轮泵,能同时向多个执行元件供给压力油;多齿轮也可组成串联的多个齿轮泵,以使液体获得更高的压力。
五、按照级数分:
(l)单级齿轮泵;(2)多级齿轮泵(将多个齿轮泵串联而成,可使输出液体的压力增高)
Bucher齿轮泵工作原理
一、结构及工作原理
一台完整的齿轮泵包括马达、减速器、联轴器和泵头几部分,泵头部分由泵壳、前后侧盖、齿轮轴、滑动轴承和轴封构成。高温齿轮泵属于正位移泵,工作时依靠主、从动齿轮的相互啮合造成的工作容积变化来输送熔体。工作容积由泵体、齿轮的齿槽及具有侧板功能的轴承构成。 
当齿轮旋转时,熔体即进入吸入腔两齿轮的齿槽中,随着齿轮转动,熔体从两侧被带入排出腔,齿轮的再度啮合,使齿槽中的熔体被挤出排出腔,压送到出口管道。只要泵轴转动,齿轮就向出口侧压送熔体,因此泵出口可达到很高的压力,而流量与排出压力基本无关。
二、运行管理
1、日常维护
(l)泵的解体和清洗,升、降温,起停都应严格按照规定操作,以避免不应有的损失。
(2)应注意保持增压泵人口压力的稳定,使其具有稳定的容积效率,以有利于泵本身运行和下游纺丝质量的稳定。
(3)人口为负压的填料轴封泵,应保持填料函处压力高于外界大气压。背压降低时,应及时调整填料函的压力,否则会使泵吸入空气,造成铸带条断带,影响切粒,导致切粒机放流。
(4)要经常检查热媒夹套的温度,主体与前、后盖的热媒温度要保持一致。
(5)每一次产量提高时,要将当时的产量、转速、出、入口压力、电流值记录下来,并将前后数据加以比较,认真分析,以便尽早发现异常,及时处理。
2、常见故障及对策如下:
(1)故障现象:泵不能排料
故障原因:a、旋转方向相反;b、吸入或排出阀关闭;c、入口无料或压力过低;d、粘度过高,泵无法咬料。
对策:a、确认旋转方向;b、确认阀门是否关闭;c、检查阀门和压力表;d、检查液体粘度,以低速运转时按转速比例的流量是否出现,若有流量,则流入不足。
(2)故障现象:泵流量不足
故障原因:a、吸入或排出阀关闭;b、入口压力低;c、出口管线堵塞;d、填料箱泄漏;e、转速过低
对策:a、确认阀门是否关闭;b、检查阀门是否打开;c、确认排出量是否正常;d、紧固,大量泄露漏影响生产时,应停止运转,拆卸检查;e、检查泵轴实际转速。
(3)故障现象:声音异常
故障原因:a、联轴节偏心大或润滑不良;b、电动机故障;c、减速机异常;d、轴封处安装不良;e、轴变形或磨损
对策:a.找正或充填润滑脂; b.检查电动机; c.检查轴承和齿轮; d.检查轴封; e.停车解体检查 
(4)故障现象:电流过大
故障原因:a、出口压力过高;b、熔体粘度过大;c、轴封装配不良;d、轴或轴承磨损;e、电动机故障;
对策:a、检查下游设备及管线;b、检验粘度;c、检查轴封,适当调整;d、停车后检查,用手盘车是否过重;e、检查电动机。
(5)故障现象:泵突然停止
故障原因:a、停电;b、电机过载保护;c、联轴器损坏;d、出口压力过高,联锁反应;e、泵内咬入异常;f、轴与轴承粘着卡死。
对策:a、检查电源;b、检查电动机;c、打开安全罩,盘车检查;d、检查仪表联锁系统;e、停车后,正反转盘车确认;f、盘车确认。
说明:以上故障现象和对策是一一对应关系
三、提高运行寿命的措施
1、因泵体在高温下运转,故冷态安装时配管上应设铰支座,以防升温后配管位移。
2、联轴节必须在泵体升温后热找正,以避免运转时造成附加力矩。
3、泵出口压力测点要设联锁停止报警,否则,一旦排出管道受阻,易造成泵体损坏。
4、泵起动时,在出口无压力形成时,不可盲目提速,以防止轴或轴承过早损坏。
5、清洗移液时,不要用泵输送清洗液,应拆下内件,移液结束后再安装,以免泵内混入异物。
6、泵体热媒夹套的温度可稍低于前后夹套管的热媒温度。因为熔体粘度与剪切率成递减函数关系,齿轮的挤压,轴承的剪切将使熔体温度经过泵后上升3~5℃,降低热媒温度可防止熔体降解。资料表明,通过降低轴承区的温度,可大大增加轴承的承载能力,不需要更换大容量的泵,仅仅通过增加转速就可使用齿轮泵的输出能力增加50%。
7、提速要缓慢进行,不要使前后压力急剧上升,以免损坏轴承或使熔体堵塞润滑通道。
8、泵出口后面的熔体过滤器要定期更换,不要长期在高压乃至压力上限运行。
9、定期更换轴承可节省检修费用。当发现轴或轴承内表面磨损量接近硬化层的厚度时,可将轴打磨后再次使用,而只更换轴承,这可使泵轴的寿命延长8~10年。
10、如遇停电或热媒循环中断超过3Omin,则应将泵解体清洗后重新组装,以免因熔体固化、裂解等造成轴承润滑不畅而使泵损坏。
齿轮泵是输送高粘度液体较为理想的设备,其应用范围广泛。 

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