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GM Manufucture
转子泵设计的新思路
耐驰(兰州)泵业有限公司(甘肃730010)李锡芹石永锋
【摘要】述了凸轮转子(以下简称转子」生吸力将介质吸入空腔。当介质充满空腔时,随转子转
系)传动机构由同营轮指变为月齿形带,持子和系动,向排出端移动。随着转子的续转动,排出端容积
内社橡胶件与全属件功能互換,机构设计改变对装配、「变小,介质被强行挤出(见图1)。
维护的影响,机封部位的改进的设计思想及其在方便维
传统转子泵一般转子都是橡胶制造的,转子尖与
护、降低成本、提高寿命等方面的意义。
泵壳体接触,很容易磨损。转子热胀冷缩较大,如果介
【关词】凸轮转子泵同步齿形转子
质温度高,转子膨胀,导致两个转子顶在一起,使轴弯
曲,严重影响泵的寿命。同步齿轮箱制造困难,其价格
前言
占整台泵价格的一半以上。转子泵进出口都是从系的侧
凸轮转子系是一种容积式泵,由于其能输送高浓面开口的,传统的开口都是方口,与管路進接时必须要
度、高黏度和高含固量的介质,并且体积小,占用空间有从方到圆的过渡管路。转子泵的空腔打开是突然打开
少,在工业生产中有越来越多的应用。然而由干传统的「的,尤共二叶转子泵,压力陡变产生较大脉动。
转子泵的驱动是采用同步齿轮箱的,制造困难,成本
高,在污水处理行业价格不占优勢。另外转子是橡胶材
料的,易受热膨胀,两个转子顶在一起,易使轴弯曲产
生振动、噪声等损坏,并且不能输送較高温度的介质
两个转子由于接触的压力过大磨损加剧,导致损坏。如
何解决转子的膨胀问题,同步齿轮箱的向题,还有操作
(a)0°时转子相对位置(b)90°时转子相对位置
维护方使性、节省成本等,是本文论述的重点。
转子泵的原理
转子泵是旋转容积式泵,由两个旋向相反的转子
组成,开始起动时,吸入端容积变大,压力降低,产
(c)180时转子相对位置
图1凸轮转子泵原理图
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传统转子泵的特点
上盖
和其他泵相比,转子泵以其可以输送较高浓度、
较高含固量、低扬程、大流量的特点,广泛应用于污水
处理、矿业及食品工业等领域。但由于其结构的限制
往往只能用6bar(1bar=0.1MPa)以下,介质温度低于
60℃,一般的设计市政污泥含固量不超过6%。传统转
了泵结构如图2所示。
下盖
图4上下分体式结构
外売下降
泵外壳转子
磨损后间隙
重新密封
0
图5磨损后间隙调整补偿示意图
图2传统转子泵结构
1.前盖2.密封3.齿轮箱4、7耐磨板5.牛圆泵体6转子
(1)橡胶转子和铸铁外壳传统转子泵的转子轴
是悬臂结构的,在工作中易受到固体含量、介质温度、
管路回压等的影响。温度高时,转子的橡胶会径向膨
胀,两个转子尖顶在一起,会把悬臂的转子轴别弯(见
图3),从而引起两轴的偏心运动,发生振动、噪声
导致轴上的机械密封等部件损坏,并最终导致压力下
降、流量下降,轴封泄漏,甚至泵损坏停机
图6泵出口方法兰
转子转子轴
图3转子轴悬臂结构受力弯曲示意图
(2)泵腔采用上下分体式或一体式传统转子泵
采用分体式的结构,其目的是拆装检修容易,并且如果
转子磨损,调整上下盖的间隙,也可以进行补偿(见图
4、图5)。
图7方法兰与圆法兰过渡管
(3)法兰连接采用由方法兰到圆法兰的过渡传
(4)带同步齿轮箱为了使转子组能同步运转,
统转子泵出口是方法兰,方法兰由于面积大,紧固螺栓传统的转子泵采用了同步齿轮箱。同步齿轮箱加工难度
孔多,加工平整及调整压紧平衡很困难,很容易造成泄大,成本高,重量大。如果故障发生,更换齿轮箱等后
漏,增加了过渡管(见图6、图7)。
续维护费用将非常大,甚至超过更换转子的费用。如果
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泵腔介质沿着轴泄漏进入齿轮箱,齿轮箱会很快损坏,
齿轮箱也需要加齿轮油润滑及维护。
(5)转子的固定靠端部螺钉拉紧传统转子泵安
装时转子头部拉紧的紧固螺钉部位,有凹槽,不易拔出
转子。更因为长期浸在介质中,转子端部的螺钉凹槽会
被沉积物填平或螺钉锈蚀,非常难取下。
四、转子泵设计新思路
设计的新思路有如下几点:
图10齿形带传动
1)转子为金属,外壳为整体橡胶衬里,静止件和
泵出口改方法兰为圆法兰,可直接与管路连接
旋转件功能互换,让静止的橡胶件成为易磨损件(见图
见图11)。
8)。对于腐蚀金属的介质,壳体不用更换,橡胶衬里
就可以完全解决问题,相对来说,只要选用合适的转子
材质,就容易得多,成本也会大大降低。转子主体改为
金属件,仅在两个转子副互相接触的侧面,贴上橡胶
(见图9)。这样既能保证摩擦面永远是金属对橡胶
又保证转子尖等易磨损部位是金属的,大大延长其寿
命
图11管道式连接
4)橡胶衬里中,预先压制成形缓神槽,减小压
力突变,减小脉动,增加输送平稳性。当转子顺时针
旋转时,高压端为A腔(见图12),低压惴为B腔,当
转子尖转至C点时,高压介质会沿缓冲槽流向B腔,使
得A、B两腔的压力差降低,从而使得输送平稳。通过
这种改进,普通的双叶转子可以达到4叶转子接近的平
图8改进后转子泵结构
稳输送效果。改进双叶转子和传统4叶转子的压力变化
1转子调整装置2齿形带传动3轴承箱4,转子箱5.泵体内衬
图,大部分可以重合(见图13)。
6.密封7.转子8.前盖衬垫9.前盖
5)机械密封的安装采用集装式机封,整体套在转
子轴上,可以与转子轴一体安装和拆卸(见图14)。转
转子侧面贴橡胶
子轴是空心轴,和驱动轴通过锁紧锥套连接。紧固锁紧
橡胶内衬
转子
图9金属对橡胶配合
2)用双面齿形带代替同步齿轮箱。动力足够,也
可以正反转(见图10)。
图12缓冲槽降压示意图
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