关于高粘度齿轮泵简单介绍及发展趋势

　　在现代工业生产中，输送各种粘稠物料的场合越来越多。所有这些物料，其压力、温度以及腐蚀性、润滑性等物理化学性质千差万别，有的吸入口还是高真空状态，但它们有一个共同的特点，即均为流动性很差的高粘度介质。如果以清水的粘度为单位1厘泊，这种物料的粘度高达数千乃至数百万厘泊。在这种情况下，借助叶轮产生离心力而将液体向外抛出的离心泵显然已完全不能适用。如何泵送这些特殊“液体”成为一个十分棘手的问题。所以，专门输送粘稠物料的高粘度齿轮泵成为泵世界一个独特而十分重要的领域，探讨其研发、制造以及使用的历程及其发展趋势具有重大的现实意义。
　　输送高粘度介质的柱塞式、凸轮式、螺杆式以及齿轮式等几种类型的容积式泵其各自的技术特点，应用状况及发展趋势分析如下：
　　一、凸轮泵，也称旋转活塞泵、罗茨泵。依其凸轮形状，又可分为单叶、双叶、三叶等形式。该泵的特点在于凸轮作为工作转子，在一对同步齿轮的驱动下相互啮合，转子之间始终保持恒定的微小间隙，通过周期性的容积变化将物料从吸入腔带至压出腔并挤出。其优点在于转子之间不直接接触，磨损较小；轴承外置、润滑方便且不污染物料。
　　二、单螺杆泵，又称蛇泵、摩伊诺泵。该泵是早前应用极为广泛的一种高粘度齿轮泵。其转子为一根金属材质的单头阳螺杆，定子多为橡胶材质的特殊双阴螺旋转子在定子中滚动时所形成的密封线逐渐向出口端移动，从而使液体沿轴线从进料口移至出料口。该泵的优点在于输送平稳，脉动小且对物料无搅拌作用，对固体颗粒也不敏感。加之其定子材质等因素，定子磨损很快，需经常更换，而且完全不能应用于高温场合。
　　三、齿轮泵对于聚酯等高温高压场合，则必须使用外啮合熔体齿轮泵，其工作转子为一对高精度硬齿面齿轮，齿轮与轴整体加工并全部进行精密磨削及抛光，工具钢制成的整体式滑动轴承端面开卸荷槽，并将高压物料引至轴承配合面润滑降温后，最终回到吸入腔。该泵精度、刚度、容积效率以及尺寸稳定性能等指标都非常高，适用温度已达450℃，适用压力已达30MPa，适用粘度已达4×106cP。
　　但是，近年来高粘度齿轮油泵的结构产生了革命性的变化。以物料强制润滑整体式内置滑动轴承为首要特征的大量新技术、新材料、新工艺的综合运用使齿轮泵的应用范围越来越广泛，特别是在高温、高压的熔融聚合物输送等场合，几乎是其他容积式泵无法替代的。
　　目前看来，在低温低压的普通高粘度场合，使用多齿差内啮合摆线齿轮泵较为理想。其主动齿轮为爪式圆弧曲线的内齿轮，从动齿轮嵌入其中，为特殊摆线齿廓，齿数分别为11齿和8齿，中间用月牙板隔开。该泵结构极为紧凑，流量大，噪声小，效率高，且能在较大范围内适应介质粘度的变化。对于聚酯等高温高压场合，则必须使用外啮合熔体齿轮泵，其工作转子为一对高精度硬齿面齿轮，齿轮与轴整体加工并全部进行精密磨削及抛光，工具钢制成的整体式滑动轴承端面开卸荷槽，并将高压物料引至轴承配合面润滑降温后，最终回到吸入腔。该泵精度、刚度、容积效率以及尺寸稳定性能等指标都非常高，适用温度已达450℃，适用压力已达30MPa，适用粘度已达4×106cP。
　　除此之外，有关高粘度齿轮泵的优化设计或发展方向还有：
　　1、研制双圆弧齿廓的齿轮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、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机会。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、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。
　　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。
　　综上所述，各种类型的不锈钢高粘度泵各有其特点和缺憾，但相对来说，随着齿轮泵的不断发展和持续改进，以其简单、可靠、高效、低耗、适用面广等众多优点而在高粘度领域独占鳌头的趋势已经越来越明显。
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