齿轮泵在塑料橡胶生产中的应用

　　从1978年开始，齿轮泵就被运用到热塑性塑料的挤出线上，其中最典型的几个运用领域为塑料制片、塑料型材、浇铸薄膜或吹膜。如今，齿轮泵在这些实际生产过程中已经成为必不可少的设备，以至于仪器生产商们一般都会把齿轮泵与单螺杆挤出设备打包出售。齿轮泵能得到广泛使用的原因很多，包括：提高吞吐量；更好的质量；更高的产量；有效节约原料和降低能耗，使得投资的回收期缩短至6个月以内。

　　当齿轮泵用于橡胶产品的混合及挤出加工时，以上这些优势自然就被带入到该产业中。本文主要讨论齿轮泵运用于橡胶挤出中的基本知识及由此带来的优势和挑战。讨论主要集中在橡胶市场的两块领域：即型材挤出和定制混合/复合。在型材挤出领域，我们引用一个现实中的例子，即一位终端用户利用齿轮泵改进已有生产线后获得了一系列生产上的利好（如图1所示）。

图1、齿轮泵实际应用案例

齿轮泵的基本结构

　　挤出齿轮泵是一种正排量装置，通常被安装于挤出机与口模之间。齿轮泵由两个对称的轴组成，每个轴又包含有啮合齿轮和经向轴承，整个泵外面有机壳包覆，如图2所示。其中的齿轮直接提供了泵送动作，而轴承决定了齿轮泵轴的位置并支撑起整个泵轴。齿轮和轴采用一体化的设计，因为当产品粘度较高或在特殊的压力条件下，作用在齿轮泵上的扭矩和剪切负荷会很大，这种设计可以使得装置能够承受更大的力。其中一个齿轮为驱动轮，与它相连的轴很长，可以通过密封圈穿出齿轮泵的机壳，与泵外的变速箱相连，而变速箱则由一个电动机驱动。齿轮泵中的轴承由橡胶润滑。齿轮泵的机架上安装了一种叫做Visco Seals的反向螺纹迷宫类密封圈，以防止挤出机中的橡胶泄露出来。不过在典型的橡胶生产过程中，为了避免橡胶在泵中烧焦或过早地发生固化（如果橡胶复合物中有固化剂的话），这些密封圈在设计上允许有少量的橡胶产品从泵中渗出。

图2、挤出齿轮泵结构

工作原理

　　如图3所示，当齿轮泵轴转动时，在泵入口端处的齿轮齿相互分开，这使得入口端的橡胶产品可以进入到齿轮齿之间的空隙中。然后，随着齿轮的转动，橡胶被带到齿轮的另一侧。当两个齿轮的齿在那一侧啮合时，原先齿轮间的橡胶就被释放出来，于是就完成了一个泵送的过程。

图3、橡胶在齿轮泵的输送原理图

　　一个典型的齿轮泵系统应该含有一个由交流电驱动的泵，该泵的驱动装置包括齿轮减速器、主动轴和以压力回路控制为主的专用控制体系。该驱动装置接在挤出机的输出接口上（电压一般为0-10伏），于是挤出机就成了这个泵的电力来源。压力传感器分别安装在齿轮泵的进料口和出料口，其作用不仅仅是一个控制体系，也是用来防止齿轮泵的供料不足或体系的压力过大。图4展示了应用在一个管道装置中的齿轮泵及其驱动装置。

图4、硅橡胶泵管及其驱动装置