剖析德國(guó)力士樂齒輪泵工作原理

剖析德國(guó)力士樂齒輪泵工作原理
力士樂齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。由兩個(gè)齒輪、泵體與前后蓋組成兩個(gè)封閉空間，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪脫開側(cè)的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸首*首先進(jìn)入，齒輪嚙合側(cè)的空間的體積從大變小，而將液體擠首*首先進(jìn)入管路中去。吸首*首先進(jìn)入腔與排出腔是靠?jī)蓚€(gè)齒輪的嚙合線來隔開的。力士樂齒輪泵的排出口的壓力*取決于泵出口處阻力的大小。
力士樂齒輪泵工作特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、質(zhì)量輕、工藝性好、價(jià)格便宜、自吸力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感、轉(zhuǎn)速范圍大、能耐沖擊性負(fù)載，維護(hù)方便、工作可靠。
缺點(diǎn)：徑向力不平衡、流動(dòng)脈動(dòng)大、噪聲大、效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)，不能做變量泵用。
困油現(xiàn)象
原因：液壓油在漸開線力士樂齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因齒輪相交處的封閉體積隨時(shí)間改變，常有一部分的液壓油被密封在齒間，如圖所示，稱為困油現(xiàn)象，因液壓油不可壓縮將使外接齒輪產(chǎn)生極大的振動(dòng)和噪聲，影響系統(tǒng)正常工作。
措施：在前后蓋板或浮動(dòng)軸套上開卸荷槽，開設(shè)卸荷槽的原則：兩槽間距為zui小閉死容積，而使閉死容積由大變小時(shí)與壓油腔相通，閉死容積由小變大時(shí)與吸油腔相通。
泄漏現(xiàn)象
力士樂齒輪泵的泄漏較大，外嚙合齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏途徑有以下三點(diǎn)：一為齒輪頂隙，其次為測(cè)隙，第三為嚙合間隙。
其中端面?zhèn)认缎孤┹^大，占總泄漏量的80%-85%，當(dāng)壓力增加時(shí)，前者不會(huì)改變，但后者撓度大增，此為外嚙合力士樂齒輪泵泄漏zui主要的原因，容積效率較低，故不適合用作高壓泵。
解決方法：端面間隙補(bǔ)償采用靜壓平衡措施，在齒輪和蓋板之間增加一個(gè)補(bǔ)償零件，如浮動(dòng)軸套、浮動(dòng)側(cè)板。
受力不均衡現(xiàn)象
右側(cè)是壓油腔，左側(cè)是吸油腔，兩腔的壓力是不平衡的；另外壓油腔因齒頂泄漏，其壓力為遞減。兩不均衡壓力作用于齒輪和軸一徑向不平衡壓力，油壓越高，該力越大，加速軸承磨損，降低軸承壽命，使軸彎曲，加大齒頂與軸孔磨損。
防止措施：采用壓力平衡槽或縮小壓油腔。
剖析德國(guó)力士樂齒輪泵工作原理
剖析德國(guó)力士樂齒輪泵工作原理
力士樂齒輪泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜；
（2）工作要求低，應(yīng)用廣泛；
（3）端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多固定的密封工作腔，只能用作定量泵。
齒輪采用具有九十年代較高水平的新技術(shù)--雙圓弧正弦曲線齒型圓弧。它與漸開線齒輪相比，zui突出的優(yōu)點(diǎn)是齒輪嚙合過程中齒廓面沒有相對(duì)滑動(dòng)，所以齒面無磨損、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、無困液現(xiàn)象，噪聲低、壽命長(zhǎng)、效率高。該泵擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的束縛，使得力士樂齒輪泵在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用上進(jìn)首*首先進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。
泵設(shè)有差壓式安全閥作為超載保護(hù)，安全閥全回流壓力為泵額定排出壓力1.5倍。也可在允許排出壓力范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要另預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行調(diào)整。但是此安全閥不能作減壓閥長(zhǎng)期工作，需要時(shí)可在管路上另預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行安裝。
該泵軸端密封設(shè)計(jì)為兩種形式，一種是機(jī)械密封，另一種是填料密封，可根據(jù)具體使用情況和用戶要求確定。
泵的分類
就核心組成部件齒輪而言，主要由公法線力士樂齒輪泵和圓弧力士樂齒輪泵。公法線力士樂齒輪泵輸送含雜質(zhì)的介質(zhì)比圓弧力士樂齒輪泵要耐用，而圓弧力士樂齒輪泵結(jié)構(gòu)特殊，輸送干凈的介質(zhì)噪音低，壽命長(zhǎng)，各有各的優(yōu)點(diǎn)。
力士樂齒輪泵工作原理
力士樂齒輪泵的概念是很簡(jiǎn)單的，即它的zui基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互
嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個(gè)齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸首*首先進(jìn)入口進(jìn)首*首先進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，zui后在兩齒嚙合時(shí)排出。
在術(shù)語上講，力士樂齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個(gè)缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)首*首先進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來。因?yàn)橐后w是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。
實(shí)際上，在泵內(nèi)有很少量的流體損失，這使泵的運(yùn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行效率不能達(dá)到100%，因?yàn)檫@些流體被用來潤(rùn)滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體100%地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運(yùn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行，對(duì)大多數(shù)擠出物料來說，仍可以達(dá)到93%～98%的效率。
對(duì)于粘度或密度在工藝中有變化的流體，這種泵不會(huì)受到太多影響。如果有一個(gè)阻尼器，比如在排出口側(cè)放一個(gè)濾網(wǎng)或一個(gè)限制器，泵則會(huì)推動(dòng)流體通過它們。如果這個(gè)阻尼器在工作中變化，亦即如果濾網(wǎng)變臟、堵塞了，或限制器的背壓升高了，則泵仍將保持恒定的流量，直至達(dá)到裝置中zui弱的部件的機(jī)械極限(通常裝有一個(gè)扭矩限制器)。
對(duì)于一臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)際上是有限制的，這主要取決于工藝流體，如果傳送的是油類，泵則能以很高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)流體是一種高粘度的聚合物熔體時(shí)，這種限制就會(huì)大幅度降低。
推動(dòng)高粘流體進(jìn)首*首先進(jìn)入吸首*首先進(jìn)入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒有填充滿，則泵就不能排出準(zhǔn)確的流量，所以PV值(壓力×流速)也是另外一個(gè)限制因素，而且是一個(gè)工藝變量。由于這些限制，力士樂齒輪泵制造商將提供一系列產(chǎn)品，即不同的規(guī)格及排量(每轉(zhuǎn)一周所排出的量)。這些泵將與具體的應(yīng)用工藝相配合，以使系統(tǒng)能力及價(jià)格達(dá)到*。
PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長(zhǎng)的工作壽命。“D”型軸承結(jié)合了強(qiáng)制潤(rùn)滑機(jī)理，使聚合物經(jīng)軸承表面，并返回到泵的進(jìn)口側(cè)，以確保旋轉(zhuǎn)軸的有效潤(rùn)滑。這一特性減少了聚合物滯留并降解的可能性。精密加工的泵體可使“D”型軸承與齒輪軸配合，確保齒輪軸不偏心，以防齒輪磨損。Parkool密封結(jié)構(gòu)與聚四氟唇型密封共同構(gòu)成水冷密封。這種密封實(shí)際上并不接觸軸的表面，它的密封原理是將聚合物冷卻到半熔融狀態(tài)而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在軸封內(nèi)表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反壓回到進(jìn)口。為便于安裝，制造商設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形螺栓安裝面，以使與其它設(shè)備的法蘭安裝相配合，這使得筒形法蘭的制造更容易。
PEP－II力士樂齒輪泵帶有與泵的規(guī)格相匹配的加熱元件，可供用戶選配，這可保證快速加溫和熱量控制。與泵體內(nèi)加熱方式不同，這些元件的損壞只限于一個(gè)板子上，與整個(gè)泵無關(guān)。
驅(qū)動(dòng)裝置
力士樂齒輪泵由一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可有效地阻斷上游的壓力脈動(dòng)及流量波動(dòng)。在力士樂齒輪泵出口處的壓力脈動(dòng)可以控制在1%以內(nèi)。在擠出生產(chǎn)線上采用一臺(tái)力士樂齒輪泵，可以提高流量輸出速度，減少物料在擠出機(jī)內(nèi)的剪切及駐留時(shí)間。
外嚙合力士樂齒輪泵是應(yīng)用zui廣泛的一種力士樂齒輪泵，一般力士樂齒輪泵通常指的就是外嚙合力士樂齒輪泵。它的結(jié)構(gòu)如圖5-14所示，主要有主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、泵體、泵蓋和安全閥等組成。泵體、泵蓋和齒輪構(gòu)成的密封空間就是力士樂齒輪泵的工作室。兩個(gè)齒輪的輪軸分別裝在兩泵蓋上的軸承孔內(nèi)，主動(dòng)齒輪軸伸出泵體，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。外嚙合力士樂齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、造價(jià)低、工作可靠、應(yīng)用范圍廣。
力士樂齒輪泵工作時(shí)，主動(dòng)輪隨電動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)從動(dòng)輪跟著旋轉(zhuǎn)。當(dāng)吸首*首先進(jìn)入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開時(shí)，吸首*首先進(jìn)入室容積增大，壓力降低，便將吸人管中的液體吸首*首先進(jìn)入泵內(nèi)；吸首*首先進(jìn)入液體分兩路在齒槽內(nèi)被齒輪推送到排出室。液體進(jìn)首*首先進(jìn)入排出室后，由于兩個(gè)齒輪的輪齒不斷嚙合，使液體受擠壓而從排出室進(jìn)首*首先進(jìn)入排出管中。主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪不停地旋轉(zhuǎn)，泵就能連續(xù)不斷地吸首*首先進(jìn)入和排出液體。
泵體上裝有安全閥，當(dāng)排出壓力超過規(guī)定壓力時(shí)，輸送液體可以自動(dòng)頂開安全閥，使高壓液體返回吸首*首先進(jìn)入管。
內(nèi)嚙合力士樂齒輪泵，它由一對(duì)相互嚙合的內(nèi)齒輪及它們中間的月牙形件、泵殼等構(gòu)成。月牙形件的作用是將吸首*首先進(jìn)入室和排出室隔開。當(dāng)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在齒輪脫開嚙合的地方形成局部真空，液體被吸首*首先進(jìn)入泵內(nèi)充滿吸首*首先進(jìn)入室各齒間，然后沿月牙形件的內(nèi)外兩側(cè)分兩路進(jìn)首*首先進(jìn)入排出室。在輪齒進(jìn)首*首先進(jìn)入嚙合的地方，存在于齒間的液體被擠壓而送進(jìn)排出管。
力士樂齒輪泵除具有自吸能力、流量與排出壓力無關(guān)等特點(diǎn)外，泵殼上無吸首*首先進(jìn)入閥和排出閥，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量均勻、工作可靠等特性，但效率低、噪音和振動(dòng)大、易磨損，用來輸送無腐蝕性、無固體顆粒并且具有潤(rùn)滑能力的各種油類，溫度一般不超過70 ℃，例如潤(rùn)滑油、食用植物油等。一般流量范圍為0.045～30ms/h，壓力范圍為0.7—20MPa，工作轉(zhuǎn)速為1200—4000r/min。
力士樂齒輪泵運(yùn)預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行維護(hù)
起動(dòng)
（1）啟動(dòng)前檢查全部管路法蘭，接頭的密封性。
（2）盤動(dòng)聯(lián)軸器，無摩擦及碰撞聲音。
（3）啟動(dòng)應(yīng)向泵內(nèi)注首*首先進(jìn)入輸送液體。
（4）啟動(dòng)前應(yīng)全開吸首*首先進(jìn)入和排出管路中的閥門，嚴(yán)禁閉閥啟動(dòng)。
（5）驗(yàn)證電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向后，啟動(dòng)電機(jī)。
停車
（1）關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。
（2）關(guān)閉泵的進(jìn)、出口閥門。