高粘度齿轮泵工作原理

液压泵齿轮泵的工作原理：

1．齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。

外啮合双齿轮泵的结构。一对相互啮合的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动，一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小，而将液体排出。齿轮泵适用于输送不含固体颗粒、无腐蚀性、粘度范围较大的润滑性液体。

泵的流量可至300米3/时，压力可达3×107帕。它通常用作液压泵和输送各类油品。齿轮泵结构简单紧凑,制造容易,维护方便，有自吸能力，但流量、压力脉动较大且噪声大。齿轮泵必须配带安全阀，以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机。

高真空齿轮泵工作原理：高真空齿轮泵依靠主从动齿轮的相互啮合把泵体分成吸油腔和压油腔。吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔内。在压油区一侧，由于轮齿在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压力管路中去。

电动机运转时，推进装置随着主轴一起高速运转本推进装置相似于一轴流泵，其排空（抽真空）的速率远远大于齿轮啮合排空的速率，随着推进装置的推进作用，齿轮啮合的反泄露被阻滞，其形成的极限真空自然得到了大大的提高，处于较低位置的油液则被迅速吸入泵腔内，然后经排油腔被压入出口排出。

当油路中的阻力（压力）超过所设定的安全压力时，安全阀就启动，使排油腔的油回到吸油腔，从而保持压力不再上升，安全阀起过载保护作用

外齿轮泵有两根相同尺寸的啮合齿轮轴。驱动轴连接电机或减速机（通过弹性联轴器）并带动另一根轴。在重载型工业齿轮泵内，齿轮通常与轴为整体（一个部件），轴颈的公差很小。 外齿轮泵的运行原理很简单。液体进入泵吸入端，被未啮合的齿间空穴吸入，然后在齿间空穴内被带动，沿齿轮轴外缘到达出口端。重新啮合的齿将液体推出空穴进入背压处。 有三种常用的齿轮形式：直齿、斜齿和人字齿。这三种形式各有利弊,CB—B齿轮泵的结构，有不同的应用。 直齿是最简单的形式，在高压工况下为最优应用，因为没有轴向推力，且输送效率较高。斜齿在输送过程中的脉动最小，且在较高速度运行时更加安静,不锈钢保温泵，因为齿的啮合是渐进式的。但是，由于轴向推力的作用，轴承材质的选用可能会造成进出口压差有限、处理粘度较低。因为轴向力会将齿轮推向轴承端面而摩擦，所以只有选用硬度较高的轴承材质或在其端面作特殊设计，才能应对这种轴向推力。 为使齿轮泵的承压能力最大化，这些配合部件之间的间隙必须愈小愈好以限制内漏。但是，只是缩小间隙并非说起来那样简单,不锈钢圆弧泵，也必须考虑其它因素如温度、粘度和选材。有内泄漏并非全是坏事。在齿轮泵中，有些内漏是必须的，用来润滑内部通路，并在滑动轴承内形成液膜以动态支撑齿轮轴。正确的设计应该是，内泄漏量是流量的1～3%。 随着粘度升高，离心泵会变得低效，用户需要考虑采用正位移泵（PD泵，或称容积式泵）。当压力需要升高,齿轮泵 齿轮泵的工作原理简介，一些正位移泵难以为继。而温度升高时，其它的泵也将失效。 理论上说，正位移泵的额定流量和压力无关。但是，容积失效或内泄漏是所有型式的正位移泵所固有的。为了达到高压差和所需额定流量，齿轮泵必须克服这种内泄漏。

高粘度齿轮泵的发展特点

齿轮泵是输送高粘度液体较为理想的设备，其应用范围广泛。

目前，尽管国内企业已生产出不少适于输送高粘度液体的齿轮泵，但由于测试手段不完善，在材料选择、泄漏与噪声防治方面仍存在一些问题。特别是国产高粘度齿轮泵在效率、可靠性与使用寿命等方面与国外产品存在较大差距。因此，我国石油和化工等行业所使用的高粘度齿轮泵多数仍依赖进口。

国内外高粘度齿轮泵的发展特点如下：

齿轮结构

高粘度齿轮泵的齿轮常见的有直齿、斜齿、人字齿、螺旋齿，齿廓主要有渐开线和圆弧型式。通常小型齿轮泵多采用渐开线直齿轮，高温齿轮泵常采用变位齿轮，输送高粘度、高压聚合物熔体的熔体泵多采用渐开线斜齿轮。齿轮与轴制成一体，其刚性及可靠性高于齿轮与轴单独制造的齿轮泵。国外低压齿轮泵的齿轮常采用方形结构，即齿轮的齿宽等于齿顶圆直径。而高压场合使用的高粘度齿轮泵的轮齿宽度小于其齿顶圆直径，这是为了减小齿轮的径向受压面积，降低齿轮、轴承的载荷。

泵体及加热方式

一般来说，齿轮泵的泵壳越重，其耐温度、耐压强度也越高。泵体材料常采用球墨铸铁，亦可采用铸造铝合金硬模熔铸而成，或采用挤压铝合金型材加工制造。当输送的介质具有腐蚀性时，可采用成本较高的不锈钢材料。国外高粘度齿轮泵多采用含镍、铬量高的合金钢作为泵壳材料，这种材料在强度、可靠性及成本方面的综合性能较好。为解决齿轮泵的困油现象，通常在泵盖上开设对称的卸荷槽，或向低压侧方向开设不对称卸荷槽，吸液侧采用锥形卸荷槽，排液侧为矩形卸荷槽，卸荷槽的深度也比液压工业中所用的齿轮泵要深。

由于高粘度齿轮泵输送的介质粘度较高，为减小流动阻力，提高泵的吸液能力，必须对介质进行加热或保温。通常采用电热元件加热，可使粘性液体受热均匀。若温度波动不大，输送的高粘度液体容易发生降解时，建议采用流体加热方式，特别是排量大的齿轮泵。流体加热又分内置、外置式结构。所谓内置式是指在齿轮泵泵体或端盖的内部设计突热套，外置式则是通过螺栓将夹热套与泵体联接在一起。往夹套内通入蒸汽、导热油，还是冷却水，要根据介质具体情况而定。内置式适用于对输送液体温度均匀性要求较高，或要求对高温液体进行均匀冷却的场合。当电加热方式缺乏安全性或对温度控制要求不高时，可采用外置式结构。美国VIKING公司生产的内啮合齿轮泵，其泵头部分的夹套可以对输送流体的温度进行控制，无论是在高温或低温环境下，均可带外置式夹套。

齿轮泵工作原理及结构

齿轮泵

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。下面以外啮合齿轮泵为例来剖析齿轮泵。

液压齿轮泵主要包括：高压定量齿轮泵，高压双联齿轮泵，润滑泵，化工泵，双向齿轮马达，齿轮泵附调压阀，齿轮泵附升降阀。

齿轮泵的工作原理和结构

齿轮泵的工作原理如图3-3所示，它是分离三片式结构，三片是指泵盖4，8和泵体7，泵体7内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿轮6，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴12和从动轴15上，主动轴由电动机带动旋转。

图3-3 外啮合型齿轮泵工作原理

CB—B齿轮泵的结构如图3-4所示，当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）齿轮脱开啮合，齿轮的轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。泵的前后盖和泵体由两个定位销17定位，用6只螺钉固紧如图3-3。为了保证齿轮能灵活地转动，同时又要保证泄露最小，在齿轮端面和泵盖之间应有适当间隙（轴向间隙），对小流量泵轴向间隙为0.025~0.04mm，大流量泵为0.04~0.06mm。齿顶和泵体内表面间的间隙（径向间隙），由于密封带长，同时齿顶线速度形成的剪切流动又和油液泄露方向相反，故对泄露的影响较小，这里要考虑的问题是：当齿轮受到不平衡的径向力后，应避免齿顶和泵体内壁相碰，所以径向间隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。

设备与控制　合成纤维１：业，２０１１，３４（３）：５７—５９ＣＨＩＮＡ　ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　ＦＩＢＥＲ　ｌＮＤＵＳＴＲＹ　

高粘度浆液齿轮泵机械密封失效分析　

秦泽恩，姜伟东　

（昆明醋酸纤维有限公司，云南昆明６５０２２４）　

摘　要：针对进口的二醋酸纤维高粘度浆液齿轮泵的机械密封在使用过程中出现密封端面磨损、密封面变　形、波纹管失弹、波纹管断裂、Ｏ形圈失效等故障进行了失效分析，对机械密封的结构、材质、安装工艺进行了　改进。结果表明：采用静环、动环用浸渍聚四氟乙烯树脂，波纹管由导向套引导，导向套设有密封槽及石墨填　料环等措施后，解决了高粘度浆液齿轮泵在高压和振动下的泄漏，避免了原料浪费，使机械密封具有防爆功　能，提高了二醋酸纤维高ｌ枯度浆液齿轮泵运行的安全性。　关键词：商粘度浆液　齿轮泵　机械密封无泄漏　中图分类号：Ｔ（＿）０５１．２１　文献识别码：Ｂ　文章编号：１００１．００４１（２０１１）０３—００５７．０３　

二醋酸纤维生产工艺采用美国赛拉尼斯公司　

的技术，二醋酸纤维浆液的循环过滤和输送是其　

主要工序之一，由于二醋酸纤维浆液特性粘数大　于０．７２　ｄＬ／ｇ，浆液中含有易燃易爆的丙酮，浆液　

输送采用高压输送方式，主要通过齿轮泵来实现。　

齿轮泵在运行时会产生脉冲振动，其机械密封在　高压和振动环境下易出现泄漏，泄漏的浆液会挥　

发丙酮，存在一定的安全隐患，同时造成生产原料　的浪费，既污染了环境，又增大了员工的劳动强　

度。作者分析了从美国进口的浆液齿轮泵机械密　

封的结构，结合高粘度浆液的特性，对机械密封进　行　失效分析和改进。　

１　浆液齿轮的机械密封结构及故障统计　由图１可见，浆液齿轮泵使用的机械密封的　

波纹管直接焊接在两个固定端上，动环、静环采用　

碳化钨硬质合金（ＷＣ＋Ｃｏ）结构，环座为３１６Ｌ不　

锈钢，波纹管采用３１６Ｌ不锈钢冲压成片状，通过　电子束焊接而成，动环座和轴套之问采用０形密　

封圈。　

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