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齒輪泵的工作原理及結(jié)構(gòu)要求

發(fā)布時(shí)間:2018-07-20
齒輪泵是一種容積泵,它依靠齒輪相互嚙合過程中所引起的工作容積變化來(lái)輸送膠料、塑料熔...

齒輪泵是一種容積泵,它依靠齒輪相互嚙合過程中所引起的工作容積變化來(lái)輸送膠料、塑料熔體。以外嚙合齒輪泵為例,其工作容積由泵體、側(cè)蓋及齒輪的各齒間槽構(gòu)成。當(dāng)一對(duì)齒輪相互嚙合時(shí),由于齒輪的輪齒與殼體內(nèi)孔表面間隙很小,齒輪端面與蓋板間隙也很小,因而把吸入腔和壓出腔隔開。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí),嚙合點(diǎn)左側(cè)嚙合著的齒逐漸退出嚙合,空間增大,形成局部真空,把膠料或塑料熔體不斷吸進(jìn)吸入腔;嚙合點(diǎn)右側(cè)的齒逐漸進(jìn)入嚙合,把齒間的膠料或塑料熔體擠壓出來(lái)。其過程是當(dāng)主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí),在吸入口膠料或塑料熔體充滿齒間,輪齒的頂圓半徑掃過   的容積,膠料或塑料熔體沿泵體內(nèi)表面被帶往排出腔。從兩個(gè)齒輪流出的膠料或塑料熔體在排出腔相互匯合,其中絕大部分被擠入泵的出口,只有小部分返回到吸入腔。隨著齒輪不斷地吸入和排出,達(dá)到輸送膠料或塑料熔體的目的。

在橡塑擠出系統(tǒng)中所應(yīng)用的齒輪泵通常為三部分組合式結(jié)構(gòu),它是由兩個(gè)相互嚙合的主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪、泵體、兩側(cè)泵蓋及泵體的外部加熱冷卻裝置組成的。齒輪泵內(nèi)的主動(dòng)齒輪由長(zhǎng)軸直接與驅(qū)動(dòng)裝置連接,被動(dòng)齒輪在主動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下共同朝輸送方向旋轉(zhuǎn),將膠料或粘度較高、流動(dòng)性較差的塑料熔體通過流道輸送到機(jī)頭。

齒輪泵作為一種高壓容器,盛裝著各種不同的膠料或熔體,有的熔體腐蝕性較強(qiáng)。因此要求泵體用合金鋼或不銹鋼來(lái)制造。但是,不銹鋼的泵體成本高,力學(xué)強(qiáng)度低。一般對(duì)泵體的要求是輕量化、、穩(wěn)定性好。輪齒結(jié)構(gòu)按直齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較多。齒輪常和軸制成一體,這樣在高扭矩條件下   為。通常兩齒輪之間距近似等于齒面寬度。當(dāng)泵內(nèi)壓力差特別高時(shí),可采用非直齒型輪齒結(jié)構(gòu)。齒面寬度小于兩齒間的距時(shí),齒面寬度小,受壓面積小,可以降低軸承和輪齒的負(fù)荷。此外,齒面寬度減小,可以縮短兩軸承之間的距離,減少撓度。對(duì)于容積較大的齒輪泵,可通過動(dòng)力分配器使兩個(gè)齒輪軸同為主動(dòng)軸,以減小輪齒嚙合力,減少變形。

齒輪泵輸送膠料或塑料熔體的過程中,輪齒是一對(duì)一對(duì)相互嚙合的。因此其瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。物料的脈動(dòng)程度取決于輪齒的彈性模量和輪齒的多少,齒數(shù)越少,齒間越深,脈動(dòng)越大。為了減少脈動(dòng),可增加齒數(shù),通常輪齒都多于16個(gè)。這也符合輪齒避免根切的原則。

齒輪泵的容積效率、能量效率、膠料壓力、膠料溫度及機(jī)械磨損都與機(jī)械間隙的大小有直接關(guān)系,確定機(jī)械間隙時(shí),既要考慮建立所需要的壓力,防止過多膠料的反向流動(dòng),又要考慮膠料受高剪切易引起過熱降解等工藝要求,通常采用的機(jī)械間隙為0.035~0.15mm,當(dāng)然這個(gè)間隙與膠料粘度、壓力、溫度以及齒輪轉(zhuǎn)速、容積效率密切相關(guān)。沉浸在膠料之中的兩個(gè)相互嚙合的齒輪在壓力作用下,膠料沿著各種間隙向壓力低的方向流動(dòng),形成   漏流量。漏流量的多少取決于膠料粘度的高低、工藝操作條件及泵的幾何結(jié)構(gòu)。

在泵體的外部設(shè)有加熱冷卻裝置,目的是把泵的溫度控制在   的范圍內(nèi),使泵保持的工藝條件。加熱常采用電加熱和液體加熱兩種方式,電加熱(如帶狀和鑄鋁加熱器)升溫,比較經(jīng)濟(jì);液體加熱溫度較均勻,也容易控制。對(duì)于容量超過1500cm3的齒輪泵,推薦采用液(汽)體加熱。

2齒輪泵的控制

在擠出機(jī)一齒輪泵擠出系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)占有重要地位。擠出機(jī)、齒輪泵、機(jī)頭等各個(gè)部分相匹配的各工藝參數(shù)由微機(jī)以快的速度控制,以充分發(fā)揮齒輪泵的   功能,達(dá)到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。齒輪泵輸出量的穩(wěn)定性與泵速度有直接關(guān)系,泵的速度由數(shù)字控制器來(lái)控制,數(shù)字控制器安裝在電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)所組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,它準(zhǔn)確地控制著泵的速度,準(zhǔn)確度可達(dá)0.1%以上。此外,泵體溫度的變化也影響泵的輸出量,當(dāng)泵的溫度發(fā)生變化時(shí),膠料與塑料的粘度以及塑料比熱容也相應(yīng)地發(fā)生變化。例如在加工LDPE溫差為16%時(shí),引起擠出率的變化為1%。

當(dāng)擠出系統(tǒng)中安裝了齒輪泵,螺桿擠出機(jī)內(nèi)就不必再有太高的壓力了,逆流量和泄流量的減少,螺桿轉(zhuǎn)速的提高,既了制品的質(zhì)量,又節(jié)省了能源。例如,將電機(jī)功率為65kW,擠出量為150kg/h的直徑90mm單螺桿擠出機(jī)與齒輪泵連接后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,擠出量約增加了30%,總動(dòng)力消耗約減少了25%。此外,對(duì)摻有較高比例回收料的材料也能適應(yīng)。(允許在排氣式擠出機(jī)上裝有排氣孔且一直敞開)。

在齒輪泵輸送物料過程中不存在物料滑動(dòng)現(xiàn)象,不論螺桿擠出機(jī)內(nèi)的物料壓力如何變化、流量如何波動(dòng),齒輪泵始終能供給機(jī)頭   的物料,減少機(jī)頭的波動(dòng)。無(wú)論何種擠出機(jī)頭,在該處均能保持恒定壓力。其壓力輸出波動(dòng)僅為士0.1%,從而提高了制品的質(zhì)量。例如,在PET薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)中使用齒輪泵后,了薄膜厚度精度,厚度變動(dòng)從士3%降至士0.5%;在生產(chǎn)壁厚為2mm的醫(yī)用PVC管時(shí),其厚度公差精度可達(dá)士0.37%。


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