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高黏度泵的（de）發展趨勢

時間：2012/2/23 來源：浙江（jiāng）香蕉视频网站江泵業有限公司

輸送高粘度介（jiè）質的柱塞式、凸（tū）輪式、螺杆式以及齒輪式等幾種類型的容積式泵其（qí）各自的技術特點，應用狀況及發展趨勢分析如下：

在現代工業生產中，輸送（sòng）各種粘稠物料的場合越來越多。如合成纖維工業中的維綸(聚乙烯（xī）醇（chún）)、腈綸(聚丙烯腈)、滌綸(聚酯)、粘膠（jiāo）纖維等；石油煉化工業中的原油、渣油、瀝青、潤滑油脂等；合成樹脂工業中的環氧樹（shù）脂、酚醛樹脂、有機矽樹脂、ABS樹脂（zhī）等；合成橡膠工業中的丁苯橡膠(SBR)；丁腈橡膠(NBR)、矽橡膠、氟橡膠等；醫藥工業中的甘油、澱粉、葡（pú）萄糖；在化工業中的牙膏、洗發香波；食品工業中的奶油、巧克力，以及油漆、油墨、塗料等。

所有這些物料，其壓力、溫度以（yǐ）及腐蝕性、潤滑性等物理（lǐ）化學性質千差萬別，有的吸入口還是高真（zhēn）空狀態，但它們有一個共（gòng）同的特點，即均為流動性很差的高（gāo）粘度介質。如果以清水的粘度為單位(1cP)，這種（zhǒng）物料的粘度高達數千乃至數百萬厘（lí）泊(cP)。在這種情況（kuàng）下，借助葉輪產生離心力而將液體向外拋出的離心泵(包括軸流（liú）泵和混流泵)顯然已完全不能適用。如何泵送這些特殊“液體”成為一個十分棘手的問題。所以，專門輸送粘稠物料的高粘度泵成為泵世界一個獨特而十分重要的領域，探討其研發、製造（zào）以及（jí）使用的曆程及其發展趨勢具有重大的現實意義。

(1)柱塞泵在蒸汽（qì）機時代，往複式泵可以稱得上（shàng）高（gāo）粘度泵的鼻祖，在國外公司中（zhōng）以美國沃辛頓(Worthington)公司（sī）為代表。但隨著內燃機、電動機的普（pǔ）及、往複式泵的局限性變得十分突出（chū），其作為高（gāo）粘度泵的使用幾乎停止，轉而以其高效率和精（jīng）確計量（liàng）等優點而演變為精巧的高（gāo）壓液壓泵或計量泵等形式。

所以（yǐ），容積（jī）式泵的另一（yī）大類—轉子泵，現在已成（chéng）為高粘度泵的主力軍團。通過優勝劣（liè）汰，在近（jìn）幾十年中，基本上有四類轉子泵仍應用於（yú）各種高粘度場合，但其使用範圍和發展前景也不盡（jìn）相同，

(2)凸輪泵也稱旋（xuán）轉活塞泵、羅茨泵。依其凸輪形狀，又（yòu）可分為單葉、雙葉、三葉等形式。該泵的特點（diǎn）在於凸輪作為工作轉子，在一對同步齒輪的驅動下（xià）相互齧合，轉子之間始終保持恒定的微小間隙，通過（guò）周期性的容（róng）積變（biàn）化將物料從吸入腔帶至壓出腔並擠出。其優點（diǎn）在（zài）於轉子之間不直接接觸，磨損較小；軸承外（wài）置、潤滑方便且不汙染物料。但相對來說，其轉子型線及（jí）中心距（jù）控製等（děng）加工、裝配（pèi）和調整（zhěng）精度要求較高，泄漏（lòu）點多(2～4個)，結構複雜，維修及運行成本高（gāo），且出口壓力（lì）波動較大（dà）。現在該型泵主要用在衛生潔淨程度要求較（jiào）高的醫藥，食品等場合。

(3)單螺杆泵 又稱蛇泵、摩伊諾(Moyno)泵。該泵是早前應用極為廣泛的一種高粘度泵。其轉子為一根（gēn）金屬材質的單頭陽螺杆(在垂直於軸線的斷麵上為圓形（xíng）)，定子多為橡（xiàng）膠材質的特殊雙陰螺旋(在垂直於軸線的斷麵（miàn）上（shàng）

孔的形狀為（wéi）跑道形)轉子在定子中滾動時所（suǒ）形成的密封線逐（zhú）漸向出口端移動，從而使液體（tǐ）沿軸線從進料口移至出料口。該泵的優（yōu）點在（zài）於輸送平穩，脈動小且對物料無攪（jiǎo）拌作用，對固體顆粒也不敏感。但是由於摩擦（cā）阻力（lì）大，其能耗明顯（xiǎn）高於其他（tā）形式的轉（zhuǎn）子泵。如和齒輪泵相比，在同等流量、壓力等指標（biāo）下，功（gōng）率配置基本上為3：1。加之其定（dìng）子材質等因素，定子磨損很快，需經常更換，而且完（wán）全（quán）不能應用於（yú）高溫場（chǎng）合。

(4)雙螺杆泵又稱魁姆俾泵(Quimby)。該泵的工作轉子為兩根（gēn）同樣大小的（de）螺杆軸（zhóu），一根軸上（shàng）的左旋（xuán）螺紋與另一根（gēn）軸上的右旋螺紋相齧合，由於同步（bù）齒輪的作用，兩軸相互不接觸，但保持0．05～-0．15ram左右的間隙，從而形成一個個獨立的（de）密封（fēng）腔。隨著螺杆（gǎn）的（de）轉動，密（mì）封腔內的液體即從進（jìn）料口被帶至出料口。雙（shuāng）螺（luó）杆泵兼具單螺杆泵和凸輪（lún）泵的一些優點，而且近年來，雙螺杆（gǎn）泵已經有了較大幅度的結構優化，如在同一螺杆軸上同（tóng）時加工（gōng）左右旋螺紋以抵消軸向（xiàng）力，並將外置滾動軸承改為直接支承螺杆外圓的內置滑動軸承(銅套)，同步齒輪也改在螺杆中部，因而結（jié）構大為簡化，且泄漏點減少至一個（gè）。盡管如此，由於同步齒輪浸泡在出Vl部的高壓介質中，對於高溫或強腐蝕性介質等情況顯然不太適合。由於螺杆加工、裝（zhuāng）配及運行精度較高，對雜質較為敏感，特別是當物（wù）料有反應（yīng）不完全的團塊時，較容（róng）易發生泵卡死（sǐ）。此外，其能（néng）耗基本上是齒輪泵的兩倍。

(5)齒輪泵

該泵的吸排液（yè）原理類似於凸輪泵（bèng）。即由工作齒輪在吸人口（kǒu）脫開齧合形成（chéng）真空從而吸人物料，隨著齒（chǐ）輪轉動，齒槽中的液體（tǐ）被帶至排（pái）出（chū）口，在齒輪進人（rén）齧合時產生的高壓作用下而排出。老式（shì）的高粘度齒輪（lún）泵在結構上也很接近於凸輪泵，也是由同步（bù）齒輪驅（qū）動一對工作齒輪，工作齒輪之間不直接接觸，軸承外置且有4個泄漏點。故而這（zhè）種結構（gòu）無優（yōu）勢可言。

但是（shì），近年來高粘度（dù）齒輪泵的結構產生了革命性的（de）變化。以物料強製潤滑整體式內置滑動軸承為首要特征的大量新技術、新材料、新工藝的綜合運用使齒輪（lún）泵的應用範圍越來越廣（guǎng）泛，特別是在高溫、高壓的熔融聚合物輸送等場合（hé），幾乎（hū）是其他容（róng）積（jī）式泵無法替代的。

目前看來（lái），在低溫低壓的普（pǔ）通（tōng）高粘度場合，使用多齒差內齧合擺線齒輪泵（bèng）較為理想。其主動齒輪為爪式圓弧曲線的內齒輪，從動齒輪嵌入其中，為特殊擺線齒廓，齒數分（fèn）別為ll齒和8齒，中間用（yòng）月牙板隔開。該（gāi）泵結構極為緊湊，流量大，噪聲小，效率高，且能在較（jiào）大範圍內適應介（jiè）質粘度的變化。

對於聚酯等高（gāo）溫高壓場合，則必須使用外齧合熔體齒（chǐ）輪（lún）泵，其工作轉子為一對高精度硬齒（chǐ）麵齒輪，齒輪（lún）與軸整（zhěng）體加工並全部進行精密磨削及拋光，工具鋼製成的整體式滑動軸承（chéng）端（duān）麵開卸荷槽，並將（jiāng）高壓物料引至軸承配（pèi）合麵潤（rùn）滑降溫(相對而言)後（hòu），終回到吸入腔（qiāng）。該泵精度、剛度（dù）、容積效率以及尺寸穩定性能等指標都非常高，適用溫度已達450℃，適用壓力已達30MPa，適用（yòng）粘度已（yǐ）達4×106cP。

除此之外，有關高粘度齒輪泵的優化（huà）設計或發展方向還有：

1)研製雙圓弧齒廓的齒輪泵作為漸開線齒輪泵的補充。雙（shuāng）圓弧齒形的齒輪齒數少，無根切，磨損（sǔn）小，效率高，且不會產生困油現象。

2)用斜齒、人字齒結構取代普通的直齒結構。不僅可大幅降低（dī）流量及壓力脈動，還具有一定的自潔（jié）功（gōng）能。國外公司甚至已在高溫熔體泵中使用人字齒輪。

3)使用帶多個精密傳感器的（de）電加熱夾套取代熱媒保（bǎo）溫夾套，可使泵運（yùn）行操作更為簡化。

4)采用太陽——行星齒輪結構，設置多個進出流道，以達到平衡徑向力的目的，同時還能降低汽蝕發生的機（jī）會。該結構已在小型的紡絲計量泵上采用。

5)綜合（hé）采用螺旋密封(迷宮)、機械密封、填料密封等多種形式（shì）的密封結構，以徹底（dǐ）解決泵泄漏問（wèn）題(特別是在高真空狀態下)。

6)對於有磨粒或強腐蝕性介質等特（tè）殊場合，可考慮兩個泄（xiè）漏點的外置軸承齒輪泵，經過特別處理的工作齒輪可同時取代凸輪轉子和同步齒輪。

綜（zōng）上所述，各種（zhǒng）類型的高粘度泵各有其特點和缺憾，但相對來說，隨著齒輪泵的不斷發展和（hé）持續改進，以其簡單、可靠、高效、低（dī）耗、適用（yòng）麵廣等眾多（duō）優點而在（zài）高粘度領域獨（dú）占鼇頭的趨勢已經越來越明顯。