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关于齿轮泵  
一、齿轮泵的定义及工作原理
       齿轮泵的概念是很简单的,即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转,这个壳体的内部类似“8”字形,两个齿轮装在里面,齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间,并充满这一空间,随着齿的旋转沿壳体运动,最后在两齿啮合时排出。 
       在术语上讲,齿轮泵也叫正排量装置,即像一个缸筒内的活塞,当一个齿进入另一个齿的流体空间时,液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的,所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间,这样,液体就被排除了。由于齿的不断啮合,这一现象就连续在发生,因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量,泵每转一转,排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转,泵也就不间断地排出流体。泵的流量直接与泵的转速有关。 
       实际上,在泵内有很少量的流体损失,这使泵的运行效率不能达到100%,因为这些流体被用来润滑轴承及齿轮两侧,而泵体也绝不可能无间隙配合,故不能使流体100%地从出口排出,所以少量的流体损失是必然的。然而泵还是可以良好地运行,对大多数挤出物料来说,仍可以达到93%~98%的效率。 
  对于粘度或密度在工艺中有变化的流体,这种泵不会受到太多影响。如果有一个阻尼器,比如在排出口侧放一个滤网或一个限制器,泵则会推动流体通过它们。如果这个阻尼器在工作中变化,亦即如果滤网变脏、堵塞了,或限制器的背压升高了,则泵仍将保持恒定的流量,直至达到装置中最弱的部件的机械极限(通常装有一个扭矩限制器)。 
       对于一台泵的转速,实际上是有限制的,这主要取决于工艺流体,如果传送的是油类,泵则能以很高的速度转动,但当流体是一种高粘度的聚合物熔体时,这种限制就会大幅度降低。 
推动高粘流体进入吸入口一侧的两齿空间是非常重要的,如果这一空间没有填充满,则泵就不能排出准确的流量,所以PV值(压力×流速)也是另外一个限制因素,而且是一个工艺变量。由于这些限制,齿轮泵制造商将提供一系列产品,即不同的规格及排量(每转一周所排出的量)。这些泵将与具体的应用工艺相配合,以使系统能力及价格达到最优。 
       齿轮泵由一个独立的电机驱动,可有效地阻断上游的压力脉动及流量波动。在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在1%以内。在挤出生产线上采用一台齿轮泵,可以提高流量输出速度,减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间,降低挤塑温度及压力脉动以提高生产率及产品质量。
 
二、齿轮泵的分类
        齿轮泵分为外齿轮泵和内齿轮泵:
        内齿轮泵
的两个齿轮形状不同,齿数也不一样。其中一个为环状齿轮,能在泵体内浮动,中间一个是主动齿轮,与内齿轮泵泵体成偏心位置。环状齿数较主动齿轮多一齿,主动齿轮带动环状齿轮一起转动,内齿轮泵就利用两齿间空间的变化来输送液体。另有一种内齿轮泵 是环状齿轮较主动齿轮多两齿,在两齿轮间装有一块固定的月牙形隔板,把吸排空间明显隔开了。内齿轮泵在排出压力和流量相同的情况下,内齿轮泵的外形尺寸较外齿轮泵小。内齿轮泵
        齿轮泵用于输送粘性较大的液体,如润滑油和燃烧油,不宜输送粘性较低的液体(例如水和汽油等),不宜输送含有颗粒杂质的液体(影响泵的使用寿命),可作为润滑系统油泵和液压系统油泵,齿轮泵广泛用于发动机、汽轮机、离心压缩机、机床以及其他设备。齿轮泵工艺要求高,不易获得精确的匹配。
常用的齿轮泵有:
        CB-B型齿轮泵,共有16种规格。型号字母CB表示齿轮泵,后一个B表示压力等级,中国机床液压系统压力分成A、B、C三级,相对应的压力是1.0、2.5、6.3 MPa。农机用CB齿轮泵压力较高,其额定压力为10 MPa,最大压力可达13.5 MPa,齿轮泵转速范围为 1300 ~ 1625r/min。CB-F型高压齿轮泵,额定压力为14 MPa,最大压力可达17.5MPa。
 
三、齿轮泵选型
       设计院在设计装置设备时,要确定齿轮泵的用途和性能并选择崩型。这种选择首先得从选择泵的种类和形式开始,那么以什么原则来选泵呢?依据又是什么?
一 、齿轮泵选型原则
         1、使所选齿轮泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。
         2、必须满足介质特性的要求。
         对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵,要求轴封可靠或采用无泄漏泵,如磁力驱 动泵、隔膜泵、屏蔽泵
         对输送腐蚀性介质的泵,要求对流部件采用耐腐蚀性材料,如AFB不锈钢耐腐蚀泵,CQF工程塑料磁力驱动泵。
         对输送含固体颗粒介质的泵,要求对流部件采用耐磨材料,必要时轴封用采用清洁液体冲洗。
        3、机械方面可靠性高、噪声低、振动小。
        4、经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。
        5、离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。
        因此除以下情况外,应尽可能选用离心泵:
        有计量要求时,选用计量泵
        扬程要求很高,流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时,可选用往复泵,如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵.
        扬程很低,流量很大时,可选用轴流泵和混流泵。
        介质粘度较大(大于650~1000mm2/s)时,可考虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)
        介质含气量75%,流量较小且粘度小于37.4mm2/s时,可选用旋涡泵。
 对启动频繁或灌泵不便的场合,应选用具有自吸性能的泵,如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。
二、泵的选型依据
       泵选型依据,应根据工艺流程,给排水要求,从五个方面加以考虑,既液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等
        1、流量是选泵的重要性能数据之一,它直接关系到整个装置的的生产能力和输送能力。 如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时,以最大流量为依据,兼顾正常流量,在没有最大流量时,通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量。
       2、装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据,一般要用放大5%~10%余量后扬程来选型。
       3、液体性质,包括液体介质名称,物理性质,化学性质和其它性质,物理性质有温度c密度d,粘度u,介质中固体颗粒直径和气体的含量等,这涉及到系统的扬程,有效气蚀余量计算和合适泵的类型:化学性质,主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性,是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。
      4、装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向,吸如侧最低液面,排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等,以便进行系梳扬程计算和汽蚀余量的校核。
     5、操作条件的内容很多,如液体的操作T饱和蒸汽力P、吸入侧压力PS(绝对)、排出侧容器压力PZ、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。
四、参数定义:
1.流量:(flowrate, capacity, discharge)单位时间内泵排出液体的体积叫流量,流量用Q表示,计量单位:立方米/小时(m3/h),升/秒(l/s), L/s=3.6 m3/h=0.06 m3/min=60L/min,立方米(Cubic meter),升(lite).

2.扬程:(Lifting)水泵的扬程是指水泵能够扬水的高度,通常用H表示,单位是m。离心泵的扬程以叶轮中心线为基准,分由两部分组成。从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度,即水泵能把水吸上来的高度,叫做吸水扬程,简称吸程;从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度,即水泵能把水压上去的高度,叫做压水扬程,简称压程。
    即 水泵扬程= 吸水扬程+压水扬程,应当指出,铭牌上标示的扬程是指水泵本身所能产生的扬程,它不含管道水流受摩擦阻力而引起的损失扬程。在选用水泵时,注意不可忽略。否则,将会抽不上水来.

3.转速:(pump speed)转速是指水泵轴或叶轮每分钟旋转的次数。通常用符号n表示,单位为转每分(r/min)。水泵的转速与其它的性能参数有着密切的关系,一定的转速,产生一定的流量、扬程,并对应一定的轴功率,当转速改变时,将引起其它性能参数发生相应的变化。
    水泵是按一定转速设计的,因此配套的动力机除功率应满足水泵运行的工况要求外,在转速上也应与水泵转速相一致。
    目前,我国常用的水泵转速为:中、小型离心泵一般在730~2950r/min的范围;中、小型轴流泵一般在250~1450r/min的范围,大型的轴流泵的转速则更低,在100~250 r/min的范围。

4.电机功率:(matched power of motive power machine)动力机配套功率为与水泵配套的原动机的输出功率,考虑到水泵运行时可能出现超负荷情况,所以动力机的配套功率通常选择得比水泵轴功率大。

5.轴功率:(shaft power,input power)轴功率是指动力机经过传动设备后传递给水泵主轴上的功率,亦即水泵的输入功率。通常水泵铭牌上所列的功率均指的是水泵轴功率。

6.效率:(efficiency)水泵传递能量的有效程度称为效率。水泵的输入功率(即轴功率P),由于机械损失、水力损失和容积损失,不可能全部传递给液体,液体经过水泵只能获得有效功率Pe.效率是用来反映泵内损失功率的大小及衡量轴功率P的有效利用程度的参数,即有效功率Pe与轴功率P之比的百分数.

7.必须气蚀余量:(net positive suction head required)必须气蚀余量和允许吸上真空高度(permitted suction vacuum lift)是表征水泵在标准状态下的汽蚀性能(吸入性能)的参数,水泵工作时,常因装置设计或运行不当,会出现水泵进口处压力过低,导致汽蚀发生,造成水泵性能下降甚至流动间断、振动加剧的现象。泵内出现汽蚀现象后,水泵便不能正常工作,汽蚀严重时甚至不能工作。为了避免水泵汽蚀的发生,就必须通过泵的汽蚀性能参数来正确确定泵的几何安装高度和设计水泵装置系统。











 
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