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水泵知识

齿轮常见结构及优势

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     齿轮泵在输送中等粘性和粘性流体方面性能优异,在一般的差压变化范围内,流量稳定性几乎不受影响,这也是其得到广泛应用的主要原因之一。但在有些涉及低粘度(粘度低于3.5 mPa·S)流体的应用场合,其对差压变化的适应能力却有一定的局限性,下文还将对此作更详细说明。
     另外,用泵输送这样的“稀”流体时,还存在不能形成液膜的问题。对齿轮泵而言,这意味着在轴承一轴之间或齿轮一齿轮之间润滑不良,结果造成加速磨损。采用能够尽量减少磨损的材料或部件,可以缓解膜润滑不良的问题,如碳化锰或陶瓷性轴承涂层、碳化硅轴承,以及能增加轴颈一轴承问润滑的改良的前后轴壳等。齿轮泵常用非金属部件及其最高容许温度见表1。

表1

表1 齿轮泵非金属部件及其最高容许温度 ℃
1 驱动装置
     齿轮泵与市面上出售的不同电动机匹配可得到不同的基础流量,大部分在0.8—210 L/min之间。尽管各种类型的发动机都可在齿轮泵上使用,但大多数情况是选用交流或直流电动机。功率在0.2 kW以下时,使用带可控硅整流器的直流电动机要比使用带有逆变器的交流电动机成本低。功率为1.5 kW时,两者成本相当;功率更大时,使用交流电动机则更佳。还可以使用以压缩空气为动力的发动机.
1.1 交流电机
     原则上,标准的交流电动机可以3:1的比例减速。这对一般用途来说,已经够用了。高效电动机一般则可以5:1的比例减速,可用于需要流量范围较宽的场合。如果某个使用交流电的泵输送系统要求具有高于5:1的流量范围,那就有必要使用逆变器驱动或矢量驱动电动机,并配合可变频率驱动器来控制电动机的转速。标准电动机的局限性是在较低转速时不能有效散发产生的热量。原因是电动机风扇转动太慢,不能提供足够的冷却气流。而逆变器驱动电动机却具有很高的效率。其特点是铸铁结构,有耐高温绝缘,配备调温器和其他辅助部件。较小型号的电机(0.75-2.2 kW)一般是全封闭的,配有转速恒定的外冷却风扇,能够移走产生的热量。
矢量驱动电动机具有类似于逆变器驱动电动机的属性。然而,前者从最低转速到最高转速都能提供全扭矩和恒定的功率。这一特点尤其适用于在正常运行速度时的扭矩接近或大于全速时扭矩的情形,尽管这种情形很少出现。
1.2 直流电机
     标准直流电动机能够被以20:1的比例减速。这意味着即使一台基础转速1 750 r/min,全密封、靠风扇冷却的直流电动机或全封闭非风冷直流电动机被减速到90 r/min时,也不用担心散热不良。对直流电动机的传统控制技术是使用电压控制器来改变转速,所以必须提供直流电来操作系统。对较小的(小于4 kW)直流电动机,一个更实用的控制转速的方法是使用可控硅整流器。可控硅整流器与电压控制器不同,它不需要直流电,而是将单相交流电整流后输出到电动机。有了这样的装置,即使以50:1的比例降低转速也不再困难。另外,对使用小型电动机(功率不高于0.8 kW)的情况,这种方法比使用带有变频驱动器的交流电动机成本低很多。
2 齿轮泵流量的影响因素
     齿轮泵的流量精度决定于流体粘度、差压的稳定性、转速以及反馈控制电路的精度。齿轮泵可被用来计量粘度达10000 mPa·S的液体,而通过对内部结构进行特殊设计,某些齿轮泵甚至能输送粘度非常低(低至0.3 mPa·s)的液体。对处于低粘度范围(低于5 mPa·S)的流体的输送,需要考虑泵内滑流对流量的影响,否则可能达不到所要求的流量范围。滑流是指流体通过泵的内部空隙从高压部位向低压部位的“回”流量,它是粘度和差压的函数。差压是泵吸人口的净压与出口压力之差,是趋向于将流体向后推的原动力。粘度越大,或者说流体越“稠”,则流体通过泵内缝隙被回推的阻力就越大。在中等或中等以上粘度,滑流基本可以忽略不计。此时,相对于差压的变化而言,齿轮泵的输出流量非常稳定。流体粘度越低,差压稳定性就越显得重要。粘度高于50 mPa·S时,差压对流量的影响可忽略;粘度在5~50 mPa·S之间时,差压的影响很小;粘度低于5 mPa·S,则流量随差压变化明显。要产生同样的流量,稀流体比粘稠流体要求泵的转速更高。如果某用途要求具有精确流量,则需事先确定好泵的转速。通过建立如图1所示的闭合回路系统,可在很大程度上消除差压变化对流量的影响。电动机转速控制器从流量计(或解码器等其他类似装置)接收到反馈信号后,就将其与程序化的预先设定值相比较,从而相应调节电动机的转速。为使流速变化处在可接受的范围之内,转速控制器必须具有足够快的响应速度 。对控制器反应速度的确定,取决于其使用状态和工艺要求。市面上出售的多数转速控制器都具有能够接收反馈信号的标准功能或可选功能。

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