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浅析高粘度齿轮泵的未来发展方向

发布日期:2018-08-29 点击:

齿轮泵具有结构简单、成本低、耐污染、在高粘度下的抽吸性能好和操作方便等优点,但是现在我国石化行业使用的高粘度齿轮泵多属于产品。

因此,分析一下输送高粘度液体用齿轮泵的结构和性能特点,为研究开发适合我国石化生产条件的高粘度齿轮泵,提高现有高粘度齿轮泵的性能和寿命提供参考。石化工业中,齿轮泵输送高粘度液体时,它的寿命及其对输送液体中杂质的耐受性是其它容积泵难以企及的。当出口压力波动时,齿轮泵输出流量不会发生大的变化,且在较宽的出口压力范围内,泵的工作效率及综合性能较好。齿轮泵还有加工方便、造价低、自吸能力强等优点,所以它在石化行业高粘度液体的定量输送方面得到了广泛应用,但目前我国石化行业所使用的高粘度齿轮泵多依赖。因此,研究开发适合我国石化生产条件的输送高粘度液体的齿轮泵,了解和掌握齿轮泵的特点、性能及其发展方向十分。 要求及关键技术 齿轮泵输送的高粘度液体在常温下往往呈固态,在保温状态时才为液体。齿轮泵输送粘稠液体时,不仅要解决高粘度带来的问题,而且经常伴随着腐蚀和磨损等。因此,齿轮泵除了应具有良好的抽吸性能外,还应能长期连续运转,工作稳定、;材料、、损;制造成本和运转费用低。 输送高粘度液体的齿轮泵通常需要配套润滑系统、导热或冷却系统。设计与制造方面涉及的关键技术有:高精度齿轮的加工和检测;轴、轴承和齿 轮材料的性能及热处理;齿轮泵结构设计与性能测试等。我国虽已生产出部分这样的齿轮泵,但在测试手段、材料选择、泄漏与噪声防治等方面仍然有一些问题。与产品相比,国产齿轮泵的效率、性与使用寿命还相差甚远。齿轮的结构及材料 低压齿轮泵的齿轮通常采用方形结构,即齿轮的齿宽等于它的齿顶圆直径。而高压场合使用的高粘度齿轮泵的轮齿宽度小于齿顶圆直径,以减小齿轮的径向受压面积,从而降低齿轮、轴承的载荷。齿轮材料一般采用合金结构钢,如20Cr、18CrMnTi、20CrMnTi。对需要渗碳淬火的齿轮,则用淬透性好的合金结构钢,如20CrMo、20NiCrMo、20Ni2CrMoNb、38CrMoAl等 。 泵体及加热方式 一般来说,齿轮泵的泵壳越重,在温度、压力及外力作用下的强度也越高,所以用于较高压力场合的齿轮泵通常较重 。

可以采用不锈钢,但是成本比较高,因此在多数情况下推荐采用含镍、铬量高的合金钢作为泵壳材料,它在强度、性及成本方面的综合性能较好。

为了解决齿轮泵的困油现象:

1、一般在泵盖上开设对称卸荷槽(对低压齿轮泵)或向低压侧偏移的不对称卸荷槽(对中高压齿轮泵),

2、吸液侧采用锥形卸荷槽,排液侧为矩形卸荷槽,卸荷槽的也比液压工业中所用齿轮泵的要深。 

由于齿轮泵输送介质的粘度较高,为减小流动阻力,提高泵的吸液能力,对介质加热、保温,当环境温度或介质温度变动较大时尤应注意这一点,通常采用电热元件加热。若温度波动不大、输送的高粘度液体容易发生降解时,则采用流体加热,排量大于1500mL/r的齿轮泵建议采用此加热方式。

流体加热又分内置式和外置式两种:

①内置式是指在齿轮泵泵体或端盖的内部设计一个夹热套;外置式则是通过螺栓将夹热套与泵体连接在一起。至于往夹套内通入蒸汽、导热油还是冷却水,则根据介质的具体情况而定。内置式适用于对输送液体的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。

②当电加热方式缺乏性或对温度控制要求不高时可采用外置式夹套结构。

轴承材料、结构与润滑 高粘度齿轮泵通常采用滑动轴承,在轴承内壁的非承载面上设计有螺旋式流道,螺旋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齿轮刚刚脱开啮合的轮齿根部(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,低温液体被吸入轴承,然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:进入轴承的润滑液是低温的,易形成承载能力强的动压油膜。大量润滑液不断循环,带走轴承热量,良好地润滑和冷却轴承。由于有充足的液体填充刚脱离啮合的轮齿根部,大大了齿轮泵的自吸性能,避免了吸空现象,既提高了容积效率,也有利于减轻气蚀和降低噪声。 轴承材料常用工具钢并作表面硬化处理,以提高其抗胶合能力。若输送介质含磨砺性颗粒,则采用很硬的轴承材料(如陶瓷),其性、抗胶合性优于软性轴承材料。

齿轮泵工作工程中,出口压力作用在齿顶面上,将齿轮向吸油口方向推动,引起齿轮轴变形,并使轴承受到很大的径向力。若在轮齿啮合处的轴向两侧布置排油口,则齿顶面可不受出口压力的作用,轴承上的载荷大大减小。而轴承载荷减小30%时,其寿命可延长近3倍 。 研制多齿差内啮合摆线齿轮泵 通常摆线转子泵的内外转子齿数只差1齿。多齿差内啮合摆线齿轮泵,其内转子为摆线齿轮,外转子为圆弧齿轮,内外转子的齿数差为2或3。这种泵在结构及性能上兼有渐开线内啮合齿轮泵与一齿差 摆线转子泵的双重优点,在相同体积下的输出流量比其他齿形的齿轮泵流量大得多,适用于石油化工等行业高粘度介质的输送。因此,大力开发采用磁性轴承的高粘度齿轮泵,必将使齿轮泵获得较高的商品价值。 


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