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熔体增压泵工作原理?

来自:网络     时间:2018.12.13

齿轮油泵工作原理,齿轮油泵的工作原理

名称:齿轮油泵工作原理
名称:高温齿轮泵
高温齿轮泵的维护与管理
高温齿轮泵是聚酯熔体输送、增压和熔体计量必不可少的设备。高温齿轮泵比其他型式的熔体泵结构紧凑、运转可靠、能耗低、容积效率高,对熔体的剪切作用小,在高粘高压时流量稳定,无出口压力波动。该泵具有的独特优势及在工艺流程中的关键作用,使其在聚酯生产中发挥着不可替代的作用。尽管如此,如果对泵的操作使用不当,管理不到位,不仅不能发挥其效能,甚至会造成泵的突然损坏。
一、结构及工作原理
一台完整的齿轮泵包括马达、减速器、联轴器和泵头几部分,泵头部分由泵壳、前后侧盖、齿轮轴、滑动轴承和轴封构成。高温齿轮泵属于正位移泵,工作时依靠主、从动齿轮的相互啮合造成的工作容积变化来输送熔体。工作容积由泵体、齿轮的齿槽及具有侧板功能的轴承构成。 当齿轮如图1所示方向旋转时,熔体即进入吸入腔两齿轮的齿槽中,随着齿轮转动,熔体从两侧被带入排出腔,齿轮的再度啮合,使齿槽中的熔体被挤出排出腔,压送到出口管道。只要泵轴转动,齿轮就向出口侧压送熔体,因此泵出口可达到很高的压力,而流量与排出压力基本无关。
二、运行管理
1.日常维护
(l)泵的解体和清洗,升、降温,起停都应严格按照规定操作,以避免不应有的损失。
(2)应注意保持增压泵人口压力的稳定,使其具有稳定的容积效率,以有利于泵本身运行和下游纺丝质量的稳定。
(3)人口为负压的填料轴封泵,应保持填料函处压力高于外界大气压。背压降低时,应及时调整填料函的压力,否则会使泵吸入空气,造成铸带条断带,影响切粒,导致切粒机放流。
(4)要经常检查热媒夹套的温度,主体与前、后盖的热媒温度要保持一致。
(5)每一次产量提高时,要将当时的产量、转速、出、入口压力、电流值记录下来,并将前后数据加以比较,认真分析,以便尽早发现异常,及时处理。
2.常见故障及对策如下:
(1)故障现象:泵不能排料 ;
故障原因:a.旋转方向相反;b.吸入或排出阀关闭; c.入口无料或压力过低; d.粘度过高,泵无法咬料
对策: a.确认旋转方向; b.确认阀门是否关闭; c.检查阀门和压力表; d.检查液体粘度,以低速运转时按转速比例的流量是否出现,若有流量,则流入不足.
(2)故障现象:泵流量不足
故障原因:a.吸入或排出阀关闭; b.入口压力低; c.出口管线堵塞; d.填料箱泄漏;e.转速过低
对策:a.确认阀门是否关闭;b.检查阀门是否打开;c.确认排出量是否正常; d.紧固;大量泄露漏影响生产时,应停止运转,拆卸检查; e.检查泵轴实际转速;
(3)故障现象:声音异常
故障原因:a.联轴节偏心大或润滑不良 b.电动机故障; c.减速机异常; d.轴封处安装不良; e.轴变形或磨损
对策:a.找正或充填润滑脂; b.检查电动机; c.检查轴承和齿轮; d.检查轴封; e.停车解体检查
(4)故障现象:电流过大
故障原因:a.出口压力过高; b.熔体粘度过大;c.轴封装配不良; d.轴或轴承磨损; e.电动机故障
对策:a.检查下游设备及管线;b.检验粘度; c.检查轴封,适当调整; d.停车后检查,用手盘车是否过重; e.检查电动机
(5)故障现象:泵突然停止
故障原因:a.停电; b.电机过载保护; c.联轴器损坏;d.出口压力过高,联锁反应;e.泵内咬入异常; f.轴与轴承粘着卡死
对策:a.检查电源;b.检查电动机;c.打开安全罩,盘车检查;d.检查仪表联锁系统;e.停车后,正反转盘车确认; f.盘车确认
说明:以上故障现象和对策是一一对应关系
三、提高运行寿命的措施
1.因泵体在高温下运转,故冷态安装时配管上应设铰支座,以防升温后配管位移。
2.联轴节必须在泵体升温后热找正,以避免运转时造成附加力矩。
3.泵出口压力测点要设联锁停止报警,否则,一旦排出管道受阻,易造成泵体损坏。
4.泵起动时,在出口无压力形成时,不可盲目提速,以防止轴或轴承过早损坏。
5.清洗移液时,不要用泵输送清洗液,应拆下内件,移液结束后再安装,以免泵内混入异物。
6.泵体热媒夹套的温度可稍低于前后夹套管的热媒温度。因为熔体粘度与剪切率成递减函数关系,齿轮的挤压,轴承的剪切将使熔体温度经过泵后上升3~5℃,降低热媒温度可防止熔体降解。资料表明,通过降低轴承区的温度,可大大增加轴承的承载能力,不需要更换大容量的泵,仅仅通过增加转速就可使用齿轮泵的输出能力增加50%。
7.提速要缓慢进行,不要使前后压力急剧上升,以免损坏轴承或使熔体堵塞润滑通道。
8.泵出口后面的熔体过滤器要定期更换,不要长期在高压乃至压力上限运行。
9.定期更换轴承可节省检修费用。当发现轴或轴承内表面磨损量接近硬化层的厚度时,可将轴打磨后再次使用,而只更换轴承,这可使泵轴的寿命延长8~10年。
10.如遇停电或热媒循环中断超过3Omin,则应将泵解体清洗后重新组装,以免因熔体固化、裂解等造成轴承润滑不畅而使泵损坏。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。
目前,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。
轴承材料、结构与润滑齿轮油泵工作原理
高粘度齿轮泵的轴承通常采用滑动轴承,并在轴承内壁的非承载面上专门设计螺旋式流道,螺旋槽的旋向与齿轮轴的转向相同。轴承外端与泵的进液口相通,轴承内端的螺旋槽与轮齿根部(真空部位)相通。当轴旋转时,借助螺旋作用及轴承两端的压力差,将轴承外部的低温液体吸入轴承,对轴承进行润滑和冷却后,流入刚脱开啮合的齿间,构成一个润滑充分、散热快的螺旋自吸式低压润滑系统。该润滑方式的优点是:进入轴承的润滑液全部是低温介质,粘性润滑液易于形成承载能力强的动压油膜。大量的润滑液循环不断地带走轴承的热量,对轴承起到良好的润滑和冷却作用。由于有充足的液体去填充刚脱离啮合的轮齿根部,大大改善了齿轮泵的自吸性能,避免了吸空现象,不仅可以提高容积效率,也有利于减轻气蚀、降低噪声。四川省机械研究设计院采用将滑动轴承浸泡在介质中,并通过特殊孔道强制润滑,该技术已在维纶、涤纶、橡胶、树脂、化肥等领域的齿轮泵上获得成功应用。
轴承的材料常用工具钢,并经表面硬化处理,以提高它的抗胶合能力。如果输送介质含磨损性颗粒,则应采用很硬的轴承材料,如陶瓷。近年来,GS-1聚四氟乙烯钢铁复合材料被认为是较为理想的滑动轴承材料。它由冷轧薄钢板(基体)、烧结球形多孔青铜粉或铜网(中间层)、聚四氟乙烯(表面层)三层材料复合而成,兼有金属和聚四氟乙烯塑料的优点。在此材料的基础上,上海材料研究所又研制出性能更优的SF型三层复合自润滑材料,它以青铜丝网代替青铜粉层,表层的塑料配方经过精心筛选。这种轴承材料耐疲劳、承载能力高、摩擦系数小、使用寿命长,是提高齿轮泵技术性能的新颖轴承材料。
吸排油口
高粘度齿轮泵的吸液口管径一般较大,有时采用扩散形吸液口来扩大低压区的容积,以降低入口液体的流速,减小泵的吸液阻力。这种结构还可以减小作用在轴颈及轴承上的径向力,延长高粘度齿轮泵的使用寿命。
止回阀与安全阀
在齿轮泵的输出管路上安装有一个止回阀,这样在检修泵及输出管道时,系统中的液体不至于倒流;齿轮泵带负荷停车时,在其输出管道内产生局部真空,可防止泵倒转。高粘度齿轮泵的出口管路上还设置安全阀等保护装置,这样一旦泵的出口通道发生堵塞,就可以打开安全阀卸压。安全阀可以与泵体或泵盖铸成一体,也可以单独装配。

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