齒輪泵的結構性能及加熱方式

發布時間：2018-05-29

石化工業中，齒輪泵輸送高粘度液體時，其壽命及其對輸送液體中雜質的耐受性是其它容積泵難以企及的。當出口壓力波動時，齒輪泵輸出流量不會發生大的變化，且在較寬的出口壓力范圍內，泵的工作效率及綜合性能較好。齒輪泵還有加工方便、造價低、自吸等優點，所以它在石化行業高粘度液體的定量輸送方面   了廣泛應用，但目前我國石化行業所使用的高粘度齒輪泵多依賴   。因此，   適合我國石化生產條件的輸送高粘度液體的齒輪泵，了解和掌握齒輪泵的特點、性能及其發展方向   。

要求及關鍵技術

齒輪泵輸送的高粘度液體在常溫下往往呈固態，在保溫狀態時才為液體。齒輪泵輸送粘稠液體時，不僅要解決高粘度帶來的問題，而且經常伴隨著腐蝕和磨損等。因此，齒輪泵除了應具有良好的抽吸性能外，還應能長期連續運轉，工作穩定、；材料、、   ；制造成本和運轉費用低。

輸送高粘度液體的齒輪泵通常需要配套潤滑系統、導熱或冷卻系統。設計與制造方面涉及的關鍵技術有：齒輪的加工和檢測；軸、軸承和齒輪材料的性能及熱處理；齒輪泵結構設計與性能測試等。我國雖已生產出部分這樣的齒輪泵，但在測試手段、材料選擇、泄漏與噪聲防治等方面仍然有一些問題。與   產品相比，國產齒輪泵的效率、性與使用壽命還相差甚遠。

1.齒輪的結構及材料

   低壓齒輪泵的齒輪通常采用方形結構，即齒輪的齒寬等于它的齒頂圓直徑。而高壓場合使用的高粘度齒輪泵的輪齒寬度小于齒頂圓直徑，以減小齒輪的徑向受壓面積，從而降低齒輪、軸承的載荷。齒輪材料一般采用合金結構鋼。

2.泵體及加熱方式

一般來說，齒輪泵的泵殼越重，在溫度、壓力及外力作用下的強度也越高，所以用于較高壓力場合的齒輪泵通常較重。泵體的材料過去大多用孕育鑄鐵(如HT25-47，HT30-45，HT30-54），現已有采用鑄造鋁合金(如ZL111)硬模融鑄或擠壓鋁合金型材加工制造。當輸送腐蝕性介質時，可采用不銹鋼，但成本較高，因此在多數情況下推薦采用含鎳、鉻量高的合金鋼作為泵殼材料，它在強度、性及成本方面的綜合性能較好。為了解決齒輪泵的困油現象，通常在泵蓋上開設對稱卸荷槽(對低壓齒輪泵)或向低壓側偏移的不對稱卸荷槽(對中高壓齒輪泵)，吸液側采用錐形卸荷槽，排液側為矩形卸荷槽。卸荷槽的   也比液壓工業中所用齒輪泵的要深。

由于齒輪泵輸送介質的粘度較高，為減小流動阻力，提高泵的吸液能力，   對介質加熱、保溫，當環境溫度或介質溫度變動較大時尤應注意這一點，通常采用電熱元件加熱。若溫度波動不大、輸送的高粘度液體容易發生降解時，則采用流體加熱，排量大于1500mL/r的齒輪泵建議采用此加熱方式。流體加熱又分內置式和外置式兩種，所謂內置式是指在齒輪泵泵體或端蓋的內部設計一個夾熱套；外置式則是通過螺栓將夾熱套與泵體連接在一起。至于往夾套內通入蒸汽、導熱油還是冷卻水，則根據介質的具體情況而定。內置式適用于對輸送液體的溫度均勻性要求較高或要求對高溫液體進行均勻冷卻的場合。當電加熱方式缺乏   性或對溫度控制要求不高時可采用外置式夾套結構。

3.車由承材料、結構與潤滑

高粘度齒輪泵通常采用滑動軸承，在軸承內壁的非承載面上設計有螺旋式流道，螺旋旋向與齒輪軸的轉向相同。軸承外端與泵的進液口相通，軸承內端的螺旋槽與齒輪剛剛脫開嚙合的輪齒根部(真空部位)相通。當軸旋轉時，借助螺旋作用及軸承兩端的壓力差，低溫液體被吸入軸承，然后流入剛脫開嚙合的齒間，構成一個潤滑充分、散熱快的螺旋自吸式低壓潤滑系統。該潤滑方式的優點是：進入軸承的潤滑液是低溫的，易形成承載的動壓油膜。大量潤滑液不斷循環，帶走軸承熱量，良好地潤滑和冷卻軸承。由于有充足的液體填充剛脫離嚙合的輪齒根部，   了齒輪泵的自吸性能，避免了吸空現象，既提高了容積效率，也有利于減輕氣蝕和降低噪聲。

軸承材料常用工具鋼并作表面硬化處理，以提高其抗膠合能力。若輸送介質含磨礪性顆粒，則采用很硬的軸承材料(如陶瓷)，其性、抗膠合性優于軟性軸承材料。GS-1聚四氟乙烯鋼鐵背復合材料(   稱DU材料)被認為是較理想的滑動軸承材料，它由冷軋薄鋼板(基體)、燒結球形多孔青銅粉或銅網(中間層)、聚四氟乙烯(表面層)等三層材料復合而成，兼有金屬和聚四氟乙烯的優點。在DU材料的基礎上，上海材料   所研制出性能   優的SF型三層復合自潤滑材料，它以青銅絲網代替青銅粉層，表層的塑料配方經過篩選。這種軸承材料耐疲勞，承載能力高，摩擦系數小，使用壽命長，充分發揮了金屬剛性強、塑料自潤滑性好的長處，是提高齒輪泵技術性能的新型軸承材料。

4.吸排液口與   閥

高粘度齒輪泵的吸液口管徑較大，有時采用擴散形吸液口來擴大低壓區的容積，以降低入口液體的流速，減小泵的吸液阻力。這種結構還可減小作用在軸頸及軸承上的徑向力，延長高粘度齒輪泵的使用壽命。泵的出口管路上   設置   閥，一旦出口堵塞，即可打開   閥卸壓，保護泵及管道。   閥可與泵體或泵蓋鑄成一體，也可單獨裝配。對于需要正反轉的齒輪泵，其進出口管路上均需設置   閥。