容积泵的选型(2)

容积泵

　　即使已经决定采用容积泵，也还有许多可供考虑的方案。在详细叙述每种泵送操作的详细情况前，我们先来回顾一下一些容积泵的共同运行特性。正如上文所述，旋转式容积泵能够在轴的每次旋转时排出相同容积的液体。这意味着所排出的液体的流量与转速成正比。换句话说，只需简单地改变泵机的转速即可控制流量。对于粘度较高的液体来说，只需计测轴的转数即可对泵进行计量。

　　容积泵的结构要求采用配合严密的内部部件以及一定的运行间隙。由于这种间隙的存在，某些液体会从排放端回流至吸入端。这种现象被称为“滑漏（slip）”。滑漏部分液体量的大小取决于液体的粘度、压力差和泵的内部间隙。较低粘度通常会导致更多的滑漏量，而较为粘稠的液体，滑漏量会小一些。

　　由于容积泵总会尽力排放出同等数量的液体，所以在系统内配备一些必要的过压保护装置是很重要的。在容积泵发生排放堵塞的现象时，往往会导致压力上升，这种压力上升的现象只有在以下情况时才会停止下来：负荷超过了电动机的限值；系统内某些部件破裂而释放了此压力；或泵发生了故障。以上这些情况均属于不安全的情况。容积泵需要一种能够释放压力的途径。

　　要达到压力释放的效果，有若干种途径可以选择。采用压力释放阀是最为常见的一种，但也可以采用在排放管路内配备爆破盘的方式。由于驱动转矩与容积泵内部的差压直接相关，所以也可以使用转矩限制型的联轴器。但要点在于，需要牢记容积泵内有可能会发生相当高的压力积聚的现象，在排放堵塞或部分堵塞情况时，必须对这种现象做出限制。

　　容积泵可以分成许多种类型。美国水力学会是一家由泵制造厂商组建的组织，水力学会出版了一些涉及泵机类型和泵机标准的出版物，其中，将旋转式容积泵分成了如下类别：叶轮式、活塞式、凸轮式、齿轮式、圆环活塞式以及螺杆式。此外，还在每一种泵类别设有子类别，这意味着存在着许多类型的容积泵。而这些容积泵都具备相同的功能，即输送液体，那么，我们如何来选择适合的容积泵呢？绝大多数的容积泵均可以通过改造以适应大范围的应用，但针对给定的环境来说，某些类型的泵使用起来比其它类型更好。幸运的是，对于基本液体的输送来说，有少数泵已经取得了超出其它类型。在以下章节内，我们将叙述内齿轮泵和外齿轮泵，以及叶轮泵的性能特点。

内齿轮泵

　　内齿轮泵包含一个被称为转子的外齿轮部件，转子用于驱动惰轮的内齿轮（图2）。惰轮比转子小一些，运行时绕着一个固定不动的销子旋转，并在转子内部运转。当这些部件从啮合状态分离时，会产生一定的空隙空间，而液体就会流入泵内。当这些部件进入啮合状态时，空间的容积会逐渐减少，从而强制液体从排放口流出。液体可通过转子的齿轮及泵头的下凹处流入正在扩张中的空腔内。此类泵设计的最后一个关键部件是月牙形挡体，这个月牙形挡体与泵头是一体化的。月牙形挡体通过将处于惰轮与轮子齿间的一定体积的液体围堵起来，起到了吸入口与排放口之间的密封作用。

　　转子齿轮固定在一根齿轮轴上，齿轮由轴颈或减磨轴承来支持（图3）。惰轮齿轮组件中也包含了一个位于泵送液体内的，并围绕着一根固定销转动的轴颈轴承。根据轴封的布置方式，转子轴支撑轴承可以运行在泵送的液体之内。在输送腐蚀性液体时，要对这方面进行重点考虑，因为腐蚀性液体会腐蚀支撑轴承。此类泵的实际压力限值取决于转子轴支撑轴承的运转情况。绝大多数的内齿轮泵的差压额定值均为200 psi，尽管它们可以在正确的应用情况下用于更高的压力。

　　内齿轮泵的转速比起离心泵来说相对较慢。一般来说最高为1150 rpm，但有些小型设计方案可达到3450 rpm。由于内齿轮泵可以在低转速下运行，所以能够很好地适用于高粘度流体的输送，尽管也能非常成功地应用于稀薄液体。内齿轮泵已经可以成功地泵送粘度超过1000000 cSt的液体以及粘度非常低的液体，诸如液态丙烷和氨水。

　　此类泵机的流量范围从0.5加仑/分到1500加仑/分。材质包括铸铁和一系列不同的耐腐蚀合金，包括哈合金。

　　内齿轮泵在制造过程中采用了紧公差设计，氏会在泵送较大的固体时发生损坏。此类泵机可以在腐蚀性应用环境下输送体积较小的悬浮颗粒，但会发生磨损且导致性能逐渐下降。在腐蚀性应用环境下，通过选择耐腐蚀性材质，可以大幅度地延长泵的使用寿命。在这种情况下，碳化钨、硬化钢或多种涂层均能起到很好的效果。

　　内齿轮泵的应用范围非常宽广，甚至可以很好地应用于对剪切敏感的液体。应用领域包括：废水、聚合物、对剪切敏感的油漆、沥青乳液以及某些食品，例如蛋黄酱。使用此类泵时，任何时刻都只有非常少量的液体会受到剪切力作用。而且在必要时，可以对间隙和转速进行调整，以便更大程度地减小剪切力的影响。

外齿轮泵

　　外齿轮泵在泵送动作上与内齿轮泵有着相似之处，也是通过两个齿轮的进入和脱离啮合来带动液体流动的（图4）。但是，外齿轮泵采用了两个相互啮合转动的完全一致的齿轮。每个齿轮均由一根齿轮轴支撑，每个齿轮两侧均有轴承。在典型情况下，这四个轴承均工作于所泵送的液体内。

　　由于齿轮的两侧都得到了支撑，所以外齿轮泵可适用于高压应用领域，例如液压装置内。设计用于液压供应的泵可以承受每平方英寸数千磅的压力。工业输送泵可以承受更高的压力，但液体的特性有可能对压力范围产生限制。较稀薄的液体可以达到数百psi，而较粘稠的液体可以接近液压泵的压力。通常情况下，小型的外齿轮泵应运行在1750~3450 rpm的范围内，较大型的外齿轮泵运行在最高640rpm的转速下。