熔體增壓計(jì)量泵在擠出生產(chǎn)線上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2016-08-08 17:58
在這篇文章中，我們將以美國(guó)Zenith工廠的PEP-II齒輪泵為例，說(shuō)明齒輪泵的應(yīng)用原理及效果。 Zenith PEP－II型齒輪泵是專(zhuān)為聚合物的生產(chǎn)，特別是擠出生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的，其優(yōu)異的性能可用于多種工藝條件，PEP-II泵具有與目前市場(chǎng)上任何泵型相比的高泵效。其制造材料為新研制的工具鋼，并采用通體淬硬工藝，以期獲得更長(zhǎng)的壽命以及更佳的承壓能力。
Zenith工廠處理高硬度材料的工藝與其他泵制造商相比，在尺寸誤差方面更為精密。
齒輪泵的工作原理
齒輪泵的概念是很簡(jiǎn)單的，即它的基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類(lèi)似“8”字形，兩個(gè)齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來(lái)自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿(mǎn)這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，后在兩齒嚙合時(shí)排出。
在術(shù)語(yǔ)上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個(gè)缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來(lái)。因?yàn)橐后w是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。
實(shí)際上，在泵內(nèi)有很少量的流體損失，這使泵的運(yùn)行效率不能達(dá)到100％，因?yàn)檫@些流體被用來(lái)潤(rùn)滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無(wú)間隙配合，故不能使流體100％地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運(yùn)行，對(duì)大多數(shù)擠出物料來(lái)說(shuō)，仍可以達(dá)到93％～98％的效率。
對(duì)于粘度或密度在工藝中有變化的流體，這種泵不會(huì)受到太多影響。如果有一個(gè)阻尼器，比如在排出口側(cè)放一個(gè)濾網(wǎng)或一個(gè)限制器，泵則會(huì)推動(dòng)流體通過(guò)它們。如果這個(gè)阻尼器在工作中變化，亦即如果濾網(wǎng)變臟、堵塞了，或限制器的背壓升高了，則泵仍將保持恒定的流量，直至達(dá)到裝置中弱的部件的機(jī)械極限(通常裝有一個(gè)扭矩限制器)。 對(duì)于一臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)際上是有限制的，這主要取決于工藝流體，如果傳送的是油類(lèi)，泵則能以很高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)流體是一種高粘度的聚合物熔體時(shí)，這種限制就會(huì)大幅度降低。
推動(dòng)高粘流體進(jìn)入吸入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒(méi)有填充滿(mǎn)，則泵就不能排出準(zhǔn)確的流量，所以PV值(壓力×流速)也是另外一個(gè)限制因素，而且是一個(gè)工藝變量。由于這些限制，齒輪泵制造商將提供一系列產(chǎn)品，即不同的規(guī)格及排量(每轉(zhuǎn)一周所排出的量)。這些泵將與具體的應(yīng)用工藝相配合，以使系統(tǒng)能力及價(jià)格達(dá)到優(yōu)。 PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長(zhǎng)的工作壽命。“D”型軸承結(jié)合了強(qiáng)制潤(rùn)滑機(jī)理，使聚合物經(jīng)軸承表面，并返回到泵的進(jìn)口側(cè)，以確保旋轉(zhuǎn)軸的有效潤(rùn)滑。這一特性減少了聚合物滯留并降解的可能性。精密加工的泵體可使“D”型軸承與齒輪軸精確配合，確保齒輪軸不偏心，以防齒輪磨損。Parkool密封結(jié)構(gòu)與聚四氟唇型密封共同構(gòu)成水冷密封。這種密封實(shí)際上并不接觸軸的表面，它的密封原理是將聚合物冷卻到半熔融狀態(tài)而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在軸封內(nèi)表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反壓回到進(jìn)口。為便于安裝，制造商設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)形螺栓安裝面，以使與其它設(shè)備的法蘭安裝相配合，這使得筒形法蘭的制造更容易。
PEP－II齒輪泵帶有與泵的規(guī)格相匹配的加熱元件，可供用戶(hù)選配，這可保證快速加溫和熱量控制。與泵體內(nèi)加熱方式不同，這些元件的損壞只限于一個(gè)板子上，與整個(gè)泵無(wú)關(guān)。
齒輪泵由一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可有效地阻斷上游的壓力脈動(dòng)及流量波動(dòng)。在齒輪泵出口處的壓力脈動(dòng)可以控制在1%以?xún)?nèi)。在擠出生產(chǎn)線上采用一臺(tái)齒輪泵，可以提高流量輸出速度，減少物料在擠出機(jī)內(nèi)的剪切及駐留時(shí)間，降低擠塑溫度及壓力脈動(dòng)以提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量。
ZenithPEP-II泵中的齒輪采用了冠狀齒根形設(shè)計(jì)，與常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)齒型相比降低了剪切能量及功率消耗。此外，低長(zhǎng)徑比齒形的利用還減少了聚合物從齒輪中部排出所須通過(guò)的距離，這些都大大降低了被傳遞給物料的能量，保護(hù)了其機(jī)械性能，并在整個(gè)過(guò)程中維持了較低溫度，同時(shí)，泵的壽命也得到了延長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)裝置被減小，為大多數(shù)擠出系統(tǒng)提供了一個(gè)高效、節(jié)能、穩(wěn)定的裝置。冠狀齒根齒形在效果上可使輸出量增長(zhǎng)5％～10％。 具有冠狀齒根的齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪在一條PS生產(chǎn)線上對(duì)比的結(jié)果。此曲線顯示其增長(zhǎng)約為30％。
