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详谈高粘度泵的结构设计与其发展特点

作者:admin 发布日期: 2018-11-17 二维码分享

高粘度泵根据石油、化工、涂料、油脂、医药、染料、食品等行业的需求,研制开发的新型容积式泵,改变为磁力链接方式,从而达到零泄漏的理想输送目标。由于高粘度齿轮油泵可选用不同的材质和其独特的结构,因此广泛应用于不同性质,不同粘度的介质输送。
高粘度泵的优化设计:
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。
轴承材料、结构与润滑:高粘度泵
高粘度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。
高粘度泵的发展方向还:
1、研制双圆弧齿廓的高粘度泵作为渐开线齿轮泵的补充。双圆弧齿形的齿轮齿数少、无根切、磨损小、效率高且不会产生困油现象。
2、用斜齿、人字齿结构取代普通的直齿结构不仅可大幅降低流量及压力脉动还具有一定的自洁功能.国外公司甚至已在高温熔体泵中使用人字齿轮。
3、使用带多个精密传感器的电加热夹套取代热媒保温夹套可使泵运行操作更为简化。
4、高粘度泵采用太阳——行星齿轮结构设置多个进出流道以达到平衡径向力的目的,同时还能降低汽蚀发生的杌会。该结构已在小型的纺丝计量泵上采用。
5、综合采用螺旋密封(迷宫)、机械密封、填料密封等多种形式的密封结构以彻底解决泵泄漏问题(特别是在高真空状态下)。
6、对于有磨粒或强腐蚀性介质等特殊场合可考虑两个泄漏点的外置轴承齿轮泵,经过特别处理的工作齿轮可同时取代凸轮转子和同步齿轮。


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