往复泵原理

齿轮泵
齿轮泵的分类
外啮合 内啮合
按啮合形式 { 分类
{
按齿形曲线 {
按齿面
渐开线 摆线
{
直齿 斜齿 人字齿
一、外啮合齿轮泵原理和结构
(一)外啮合齿轮泵的结构
1. 结构： 齿轮、壳体、端盖等
典型结构
CB齿轮泵 p = 2.5 MPa
卸荷槽 缩小压油口 减小端面间隙 0.03~0.04mm 增大吸油口 小槽 a (泄油） 小孔
图7-22 1DBM-1.2/10型隔膜式计量泵结构图

该型泵主要由传动部分、液缸部分、阀组、调节部分等组成。主要 用于石油、化工、轻工、医药、科研等部门输送带酸、碱性溶液及其 性质和上述溶液相近似的介质。介质温度不超过40℃。并可输送悬浮 液及粘度较大的介质。 该型泵系隔膜式单缸作用可调计量泵，是一种无级调节、液体流 量较精确的计量泵，它采用了N型轴调节机构、传动平稳、结构紧凑、 行程调节方便。泵系由电动机通过联轴器、蜗轮副减速传递至主轴 （N形轴），借偏心块带动连杆，将回转运动经十字头转化为柱塞的 往复运动。因而柱塞使隔膜腔内的油产生压力，推动隔膜从而实现泵 的吸液、排液作用。 液缸——隔膜头内装有耐腐蚀多向轧制的聚四氟乙烯隔膜，还装 有球阀或球面阀的吸、排阀室、安全阀、补偿阀，以保证泵的安全运 转和较精确的计量精度。 为实现流量无级调节，在水平主轴（N形轴）之一端装有调节机构， 传动调节手轮（装有调节表）带动与主轴相连调节螺杆，使主轴在水 平方向左右移动，借偏心块改变偏心的大小，使连杆及柱塞的行程长 度随之改变，从而实现流量的调节，因而获得所要求的流量值。 图4-23为3 DSL型三柱塞泵结构。它系无曲拐电动往复泵，主 要为高压容器里输送高纯度的液体。液体温度不得超过60℃。
往复泵的调节
旁路调节 改变转速和活塞行程
往复泵的维护保养
每日检查机内及油杯内润滑油液面 经常检查进出口阀及冷却水阀， 轴承、十字头等部位经常检查 检查活塞杆填料 定期更换润滑油，对泵各摩擦部位进行全面检查 定期大修，对所有零件进行拆洗、维护。

1－进水管；2-吸入阀；3-排出阀；4-出水管；5-隔膜头；6-前隔膜；7-隔膜限制版；8后隔膜；9-缸体；10-阀组；11-电机座；12-联轴器；13-电动机；14-传动箱；15-底 座；16-活塞；17-连杆；18-蜗杆；19-蜗轮；20-止推轴承；21-N形轴；22-调节螺杆； 23-调节流量小轮；24-调量表
1-电动机；2-排出阀；3-吸入阀；4-安全阀；5-斜盘；6-斜块；7-十字头； 8-填料箱；9-柱塞杆；10-液缸体
图7-23
3DSL型三柱塞泵结构图

该泵由立式交流电动机经斜块、斜盘、十字头，将电动机 的旋转运动转换为柱塞杆的直线往复运动，从而完成了液体的吸、 排作用。液缸部分由液缸体、三组装有柱塞杆的填料箱和三组阀 室所组成。为了便于检修，填料箱单独装入液缸体内，采用了具 有高耐磨性的有充填物的聚四氟乙稀作成的人字形密封圈。每组 阀有一个吸入阀和一个排出阀。排出阀为弹簧式重力锥形阀。吸 入阀是一个具有较大过流面积和很轻重量的特殊形式的弹簧重力 锥形阀。在阀室上装有放气阀，在起动时可放尽液缸内的气体。 传动部分由传动、斜块、斜盘、十字头等组成。电动机通过弹性 联轴节带动传动轴旋转时，轴上的斜盘作摇摆运动。十字头及十 字头套将这个摇摆运动转换为柱塞杆的直线往复运动。传动部分 的零件装在传动箱内。传动箱位于整个泵的最下部，固定于基础 上，并起支撑液缸和电动机的作用。 传动箱内的零件，除依靠油的飞溅润滑外，传动箱内还装 有足够量的工业油。箱内设有油位指示器，可指示出油位。泵经 过半个月使用运转之后，应更换传动箱内的润滑油，一般一个月 更换一次。靠近联轴器的滚动轴承，采用干油润滑，应定时加入 润滑油。联接在液缸体上的安全阀，是一种弹簧式安全阀。当泵 内工作压力达到额定压力的1.1～1.5倍时，安全阀就自动开启， 将高压水返回吸入腔，从而对泵起到安全保护作用。
2. 工作原理
密封工作腔： 齿间槽、壳体、端盖组成 啮合线、吸油腔、排油腔
吸油过程：轮齿脱开啮合→V ↑ → p ↓ →吸油； 排油过程：轮齿进入啮合→V ↓ → p ↑ →排油。
二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题
1. 困油现象
1) 产生原因： ε> 1，构成闭死容积Vb 压 Vb由大→小，p↑↑， 油液发热，轴承磨损。 Vb由小→大，p ↓↓， 汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。 2) 危害：影响工作、缩短寿命 3) 措施：开卸荷槽 原则： Vb由大→小，与压油腔相通 Vb由小→大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通
往复泵活塞的瞬时速度是变化的，不均匀的， 因此流量也是不均匀的、脉动的。 改善方法：双动泵、三动泵、设置空气室
泵入口
吸入
排出 泵出口
往复泵具有自吸能力，启动前可以不灌液， 实际操作中为避免干摩擦，一般在初次启动 前注满液体。
往复泵的运转
吸上高度有一定限制，应按泵性能确定实际安装高 度 启动前先用液体灌泵以排除泵内存留的空气，缩短 启动过程。 开动前，必须打开阀门。 注意： 进出口管线及阀门是否有堵塞 保持润滑油的高度 运转前打开泵的冷却水阀门 运转时应无冲击声，否则立即停车 冬季停车，水套内的冷却水放尽
曲柄转角和活塞运动
往复泵的总体结构可分为两大部分，一部分是液力端，它包 括液缸、柱塞或活塞、阀填料函、集流腔和缸盖等，另一部分为 动力端，它是由曲轴、连杆、十字头、中间杆、轴承和机架等组 成的。 其基本结构形式为具有滑动轴承或滚动轴承的卧式和立式两 种。
往复泵的运转和调节
往复泵却不能像其它泵那样用压水阀调节流量，更 不能像离心泵那样在关死状态下运行。因此在往复泵装 置中必须有安全阀及其它的安全设备， 另外还须特别注意活塞与泵缸接触部分以及柱塞杆 经过泵缸滑动部分的填料磨损与损坏的问题。

齿轮泵结构简单，而且价格比其它高压泵便 宜，所以广泛使用在液压技术方面。由于齿轮和 泵体之间的间隙较小，因此所抽送的液体一般不 宜含有腐蚀性颗粒或其他类型的颗粒杂质。典型 结构见图7-25所示。 图7-25是中压大流量高速油泵的示图。主动 轴和从动轴采用由输送介质润滑的滑动轴承。由 于填料函处于吸入管的压力之下，因此，只要吸 入压力同外界的大气压力没有显著的差别，则填 料函几乎处于无载荷状态。主动轴的端面受载情 况也是如此。这里就达到了压力平衡。从动轴通 过其平衡孔，也可达到压力平衡。 图7-26是这种泵的特性曲线。随着泵的压力的 提高，体积流量仅仅略微下降点。在给定的最高 压力为15Pa (14.72bar表压)下，由于转数高 达1450r/min（24.17r/s），该泵就未能达 到最佳效率。
吸
2. 泄漏问题
1) 泄漏途径：轴向间隙 80% ql 径向间隙 15% ql 啮合处 5% ql 2) 危害：ηv↓ 3) 防泄措施： a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套
防泄措施：
a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙0.04-0.06 mm
往复式：活塞或柱塞在缸体中作往复运动； 回转式：各种形状的转子在壳体中作回转运动
往复泵
往复泵
但是近年来，由于离心泵性能的大大提高，适用范围扩
大，而且已扩大到了往复泵的使用范围，所以现在很少将 往复泵当作通用水泵来使用，而更多的是把它当作油泵来 使用。 适用于流量小而压力高和高黏度液体的场合。在这种小 流量范围内，往复泵具有比离心泵优越的特性： 往复泵的效率高，能自吸，运转过程中几乎没有噪音； 能在高压下输送小流量；适用于输送粘稠物料，而且能 够提供精确计量的体积流量等。根据这些特性，往复泵特 别适合于小流量供水，化学工业，产生驱动水压机加压水， 输送油类，以及做成计量泵等。
按流体与机械相互作用方式 叶片式： 能量转换是在带有叶片的叶轮及连续 绕流叶片的介质之间进行的；叶片与流体的相 互作用力是惯性力。
包括叶片泵、风机、水轮机、汽轮机等。
容积式： 利用封闭工作腔中容积周期变化来输送流 体的机械（机械与流体间的相互作用力主要是 静压力）。
容积式流体机械又可按运动方式分为：
图7-26 图7-25所示的齿轮泵特性曲线 (Kracht)
旋涡泵示意图：
液体中旋涡泵中获得的能量与液体在流动过程中进入叶轮的次 数有关。当流量减小时，流道内认体的运动速度减小，液体流入叶 轮的平均次数增多，泵的压头必然增大；流量增大时，则情况反。 因此，其H~Q曲线呈陡降形。旋涡泵的特点如下：
二）、回转泵结构及用途

回转泵在原理上与往复泵 同属于容积式泵，它与往复泵不 同的是往复泵使用做往复运动的 活塞或柱塞，而回转泵则使用做 回转运动的转子，并且在往复泵 上，阀门是泵工作不可缺少的部 件，但在回转泵上却没有使用阀 门的必要，同时回转泵的液体流 量是连续的，没有液体流量的加 速和减速情况的存在。在结构上 取消了曲柄传动机构，使得回转 泵的结构较为简单，其结构型式 大致可分为齿轮式及滑片式两种。
V

4
D L AL
2
再假设活塞每分钟往复的次数为n，则往复 泵的理论流量为： Qt=Vn/60=ALn/60 由于存在活塞和泵缸之间的泄漏以及吸水阀与 压水阀滞后泵的动作所导致的倒流，每秒钟所 损失掉的液体体积为Q L，故往复泵的实际流量 Q=Qt-QL，引入容积效率，
V Q Q tt Qt Ql Qt 1 Ql Qt
则往复泵的实际流量Q为 Q=ηVQt=ηvALn/60
扬程
往复泵依靠 活塞将压能给予液体，理论上扬程与流量元 关，可以达到无限大。 实际由于往复泵的扬程增加时，容积效率减小，所以流量 随扬程的增加而略有降低。 往复泵的排出压力取决要 管路特性，泵的强度、密 封和配备的电机功率。 流量与排出压力无关，取 决于泵缸的结构尺寸，活 塞的行程、及运动往复的 频率。
b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套