齒輪泵

    由兩個齒輪相互嚙合在一起形成的泵稱為齒輪泵。
    齒輪泵的流量公式為：
    Q=2qZnηv
    式中  Z——齒數；
          n——轉數，轉/分；
          ηv——容積效率，對一般的齒輪泵，其值可取為0.70~0.90；
          q——兩齒之間坑的容積，米3。
    當齒輪轉動時，被吸進來的液體充滿了齒與齒之間的齒坑，并隨著齒輪沿外殼壁被輸送到壓力空間中去。在這里，由于兩齒輪的相互嚙合，使齒坑內的液體擠出，排向壓力管。液體受擠壓時，壓力作用在齒輪上，給軸施加了一個徑向負荷。擠壓后封閉空間逐漸增大，形成負壓區，外界的液體就在大氣壓力的作用之下流進齒輪泵吸入口。另外，在負壓區由于封閉空間容積的增大，會使液體中的空氣和水蒸氣析出，發生與汽蝕現象類似的沖蝕作用，使齒輪表面受到破壞。正因為如此，有的齒輪泵上開有平衡孔或平衡槽。然而在大多數情況下，是采用斜齒輪；因為斜齒輪在嚙合時封閉空間的容積幾乎是不變的，即在其中一段容積增大時，另一段容積卻在縮小。所以上述現象并不嚴重。
    齒輪泵的特點是具有良好的自吸性能，且構造簡單、工作可靠。
    從上面的公式中可以看出，對一確定的齒輪泵（尺寸D、d、b和n都是定值），其排油量也亦確定，是一個不變的定值。因而它的特性曲線是一條垂直線（即不管外界壓力如何變化，它的排油量都是固定不變的）。又因為齒輪泵的出口和入口是隔絕的，所以在外界需用油量減少時，會引起出口管道的壓力急劇升高，致使出口管道和泵殼發生爆破。因此齒輪泵出口（或出口管道上）都設有安全閥，它在壓力升高到一定程度時動作，使出口管內的一部分油泄掉。特性曲線在高壓區域，流量向小的方向偏移，這主要是在壓力高時，泵內液體沿齒端間隙由出口向入口的漏泄造成的。
    齒輪泵在檢修時，主要測量間隙是：
    1、齒輪的端面與泵殼的軸向間隙，一般取0.20毫米左右。用壓鉛絲法測量。
    2、齒輪的外圓與泵殼的徑向間隙，一般半徑方向上取0.10~0.15毫米（但要比軸瓦間隙大些），也可按直徑的0.003~0.005選取（指總間隙）。用塞尺測量。
    3、兩齒輪嚙合處間隙一般取0.30毫米，如間隙過大會加速磨損，如過小則又會引起發熱咬住。用壓鉛絲法測量。
    4、軸瓦間隙，當軸徑為20~40毫米時，取0.06~0.12毫米。用塞尺或游標卡尺測量。
    齒輪嚙合的部位最好在檢修前后保持不變，為此拆泵時可在齒輪上打出記號。
    齒輪泵在運行時，不允許關閉出口閥門，在啟動和停止時，也應保持出口閥門處于開啟位置，這時只操作入口閥門即可。

齒輪泵的工作原理

    齒輪泵的結構是很簡單的，即它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內相互嚙合旋轉，這個殼體的內部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。

    在術語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內的活塞，當一個齒進入另一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現象就連續在發生，因而也就在泵的出口提供了一個連續排除量，泵每轉一轉，排出的量是一樣的。隨著驅動軸的不間斷地旋轉，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉速有關。實際上，在泵內有很少量的流體損失，這使泵的運行效率不能達到100％，因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側，而泵體也絕不可能無間隙配合，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行，對大多數擠出物料來說，仍可以達到93％～98％的效率。對于粘度或密度在工藝中有變化的流體，這種泵不會受到太多影響。如果有一個阻尼器，比如在排出口側放一個濾網或一個限制器，泵則會推動流體通過它們。如果這個阻尼器在工作中變化，亦即如果濾網變臟、堵塞了，或限制器的背壓升高了，則泵仍將保持恒定的流量，直至達到裝置中最弱的部件的機械極限(通常裝有一個扭矩限制器)。

    對于一臺泵的轉速，實際上是有限制的，這主要取決于工藝流體，如果傳送的是油類，泵則能以很高的速度轉動，但當流體是一種高粘度的聚合物熔體時，這種限制就會大幅度降低。推動高粘流體進入吸入口一側的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒有填充滿，則泵就不能排出準確的流量，所以PV值(壓力×流速)也是另外一個限制因素，而且是一個工藝變量。由于這些限制，齒輪泵制造商將提供一系列產品，即不同的規格及排量(每轉一周所排出的量)。這些泵將與具體的應用工藝相配合，以使系統能力及價格達到最優。

    PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長的工作壽命。“D”型軸承結合了強制潤滑機理，使聚合物經軸承表面，并返回到泵的進口側，以確保旋轉軸的有效潤滑。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密封結構與聚四氟唇型密封共同構成水冷密封。這種密封實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而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在軸封內表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反壓回到進口。為便于安裝，制造商設計了一個環形螺栓安裝面，以使與其它設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格相匹配的加熱元件，可供用戶選配，這可保證快速加溫和熱量控制。與泵體內加熱方式不同，這些元件的損壞只限于一個板子上，與整個泵無關。

    齒輪泵由一個獨立的電機驅動，可有效地阻斷上游的壓力脈動及流量波動。在齒輪泵出口處的壓力脈動可以控制在1％以內。在擠出生產線上采用一臺齒輪泵，可以提高流量輸出速度，減少物料在擠出機內的剪切及駐留時間，降低擠塑溫度及壓力脈動以提高生產率及產品質量。

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