泊頭市特種泵閥制造有限公司

YCB圓弧齒輪泵在特殊工況下的應用

YCB圓弧齒輪泵在特殊工況下的應用
    隨著(zhù)粘度升高，YCB齒輪泵會(huì )變得低效，用戶(hù)需要考慮采用正位移泵（PD泵，或稱(chēng)容積式泵）。當壓力需要升高，一些正位移泵難以為繼。而溫度升高時(shí)，其它的泵也將失效。
那么當需要35公斤以上的壓力，或者300攝氏度的高溫，又或者粘度高達幾十萬(wàn)或幾百萬(wàn)厘泊時(shí)怎么辦？也許有些泵¾過(guò)專(zhuān)門(mén)設計或修改現有設計，可以滿(mǎn)足其中一或者兩個(gè)要求，但當工況需要泵滿(mǎn)足全部這些苛刻條件時(shí)怎么辦？
    這就需要為這些惡劣工況設計的高性能外YCB圓弧齒輪泵。這種泵通過(guò)專(zhuān)門(mén)優(yōu)化的材質(zhì)、間隙及設計，可以處理任何一種或所有這些工況。
    外YCB圓弧齒輪泵有兩根相同尺寸的嚙合齒輪軸。驅動(dòng)軸連接電機或減速機（通過(guò)彈性聯(lián)軸器）并帶動(dòng)另一根軸。在重載型工業(yè)YCB圓弧齒輪泵內，齒輪通常與軸為整體（一個(gè)部件），軸頸的公差很小。
    齒輪軸為整體式是為了承受高壓高粘度下的高扭矩載荷。四個(gè)軸頸處的滑動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)支撐且以泵送介質(zhì)潤滑齒輪軸。
    有三種常用的齒輪形式：直齒、斜齒和人字齒。這三種形式各有利弊，有不同的應用。
直齒是簡(jiǎn)單的形式，在高壓工況下為最優(yōu)應用，因為沒(méi)有軸向推力，且輸送效率較高。
斜齒在輸送過(guò)程中的脈動(dòng)最小，且在較高速度運行時(shí)更加安靜，因為齒的嚙合是漸進(jìn)式的。但是，由于軸向推力的作用，軸承材質(zhì)的選用可能會(huì )造成進(jìn)出口壓差有限、處理粘度較低。因為軸向力會(huì )將齒輪推向軸承端面而摩擦，所以只有選用硬度較高的軸承材質(zhì)或在其端面作特殊設計，才能應對這種軸向推力。
    人字齒是背對背的斜齒形式，能提供比直齒稍低的脈動(dòng)，且軸向力可被平衡。然而，制造成本高，組裝/拆卸困難，因為必須成對安裝。在高粘度應用中，液體容易固化，或是在非常大的泵中，這的確是個(gè)大的弊端。
    外YCB圓弧齒輪泵的運行原¬理很簡(jiǎn)單。液體進(jìn)入泵吸入端，被未嚙合的齒間空穴吸入，然后在齒間空穴內被帶動(dòng)，沿齒輪軸外緣到達出口端。重新嚙合的齒將液體推出空穴進(jìn)入背壓處。
    理論上說(shuō)，正位移泵的額定流量和壓力無(wú)關(guān)。但是，容積失效或內泄漏是所有型式的正位移泵所固有的。為了達到高壓差和所需額定流量，YCB圓弧齒輪泵必須克服這種內泄漏。
內泄漏途徑有四種：1）齒輪軸頸與軸承之間，2）齒輪端面與軸承端面之間，3）齒頂與泵殼之間，4）嚙合齒之間。
    為使泵的承壓能力最大化，這些配合部件之間的間隙必須愈小愈好以限制內漏。但是，只是縮小間隙并非說(shuō)起來(lái)那樣簡(jiǎn)單，也必須考慮其它因素如溫度、粘度和選材。
有內泄漏并非全是壞事。在YCB圓弧齒輪泵中，有些內漏是必須的，用來(lái)潤滑內部通路，并在滑動(dòng)軸承內形成液膜以動(dòng)態(tài)支撐齒輪軸。正確的設計應該是，內泄漏量是流量的1～3%。
    材質(zhì)選用是高溫工業(yè)泵選型中非常重要的。YCB圓弧齒輪泵¾常用來(lái)輸送高腐蝕性、磨蝕性或易變性流體。泵殼、軸和軸承材質(zhì)首先要與泵送液體相匹配。當再額外考慮高溫時(shí)，泵的設計變得更加復雜，甚至需要考慮各種不同材料的熱膨脹性。
    如前所述，內部間隙需越小越好以達到最高的壓力能力。在高溫情況下，由于部件的熱脹性，泵需要在即有的間隙內“膨脹”，這已¾¬超出了大多數通用型YCB圓弧齒輪泵生產(chǎn)廠(chǎng)家的通常的考量范圍。高估材料熱脹性會(huì )導致泵的間隙太松，而不能產(chǎn)生所需壓力；低估熱脹性會(huì )導致泵在達到過(guò)程溫度時(shí)發(fā)生抱死?；谶@個(gè)原¬因，為高溫或低溫設計的泵往往在非設計溫度時(shí)不能良好的運行。
    舉個(gè)例子，如泵體為316不銹鋼，齒輪軸為304不銹鋼，軸承為石墨。316不銹鋼熱脹率為17x10-6mm/mm/deg C，304是11x10-6mm/mm/degC，而碳是3.6x10-6mm/mm/degC。泵制造商必須有高溫時(shí)計算泵內間隙的能力。
    泵的預熱是必要的，它可以避免高溫沖擊使部件損壞。當泵送流體溫度高于150℃時(shí)推薦預熱。當使用機械密封時(shí)，泵需預熱到操作溫度差的30℃之內，以防止傷害密封面。夾套型泵可通過(guò)蒸汽、熱媒及電加熱方式來(lái)預熱。
    粘度是流體流動(dòng)的阻力，高粘度工況的第1個(gè)問(wèn)題是如何使流體進(jìn)泵。泵必須轉得很慢以使流體進(jìn)入未嚙合齒間空穴，這個(gè)空穴形成吸力將流體吸入泵中。間隙越緊，泵的內密封性越好，吸力越強。
    一旦流體進(jìn)入泵內，內部的間隙就需要根據粘度正確界定。間隙過(guò)小會(huì )限制流體在通路中的流動(dòng)，使軸承缺乏潤滑而過(guò)熱；間隙過(guò)大，液膜強度下降而不能支撐和潤滑齒輪軸，造成軸頸與軸承直接接觸，導致先期失效。
    處理高粘度流體另外一個(gè)重要因素是驅動(dòng)齒輪的高扭矩，齒輪軸必須足夠堅實(shí)，以傳遞驅動(dòng)機的高扭矩。齒形設計非常重要，太大則輸送效率不夠，太小則承受不了高扭矩。
    加載在齒輪軸上的扭矩和齒上的剪切力會(huì )隨著(zhù)粘度和壓差的升高而加大，當這些因素再結合高溫度時(shí)，齒輪軸和齒形的設計變得異常重要，因為金屬部件隨溫度升高的彈性系數下降。
    涉及高壓、高粘度、高溫的工況使用戶(hù)不再選用離心泵而轉向正位移泵（PD泵）。而當這些工況變得特別嚴苛時(shí)，很多其它形式的PD泵到了使用極限，剩下的選擇就是外嚙合YCB圓弧齒輪泵。
    外YCB圓弧齒輪泵的生產(chǎn)廠(chǎng)家有很多，但很少能應對這些工況。明智的用戶(hù)選擇的應該是，有高要求應用¾驗的，有成功處理這些工況可追溯記錄的供應商。