正排量泵

11月 23, 2020

什么是正排量泵?

正排量泵通过系统机械化地进行流体输送。在进气(吸气)侧,体积膨胀,而在出气(排气)侧,体积收缩。因此,无论出口压力、进口真空度或流体特性如何,每转的体积是固定的,且理论上保持恒定。正排量泵也是自吸式的,在入口处形成强大的真空。这可以简化整个系统设计,并允许维护,而无需手动重新吸气。

正排量泵的行为与离心泵有很大不同,离心泵依靠加速流体的动量在压力下提供流量,对压力变化非常敏感。右图比较了外齿轮泵(普通正排量泵)和使用相同尺寸电机的离心泵。虽然离心泵可以达到相当高的流量,但它们对压力极为敏感。

DPP centrifugal versus precision gear pump flow rate graph

DPP离心泵与齿轮泵流量对比图

 

流量与压力无关只是理论上的。材料弯曲、内部泄漏(”吹气”)、磨损和其他变量会导致轻微的压力依赖性。压力依赖性的大小是泵的类型和泵组件精度的函数。在选择泵的类型时,必须经常在精度、寿命和系统响应之间进行权衡。通过与泵的设计者紧密合作,并使用高精度、高质量的部件,可以最大限度地减少这种权衡的负面影响。

正排量泵可分为两个子类别,它们具有非常不同的泵特性和应用。

  • 往复式
  • 旋转式

往复式正排量泵。

往复式正排量泵通过机械装置的重复线性运动来操作。这种运动通常被称为一个冲程,泵的大小通常被指定为每个冲程的体积。由于往复泵每转一次的排量,其流量曲线是脉冲式的。如果实施不当,脉动流量可能会引起过大的振动和/或液压系统的损坏,有时被称为 “水锤”。脉冲流还会造成峰值流量高于平均流量,需要对液压回路进行精心设计。往复泵是精确、可重复的流体计量和定量的理想选择。最常见的往复泵类型有。

  • 隔膜泵
  • 活塞泵
  • 柱塞泵隔膜泵

隔膜泵使用一个向内和向外弯曲的柔性膜(通常称为膜片)。膜片的运动改变了泵的内部容积,当与阀门连接时,允许流体流入和流出泵。隔膜泵是真空、空气和低压腐蚀性流体的理想选择。

Check Valve Examples in a Diaphragm Pump

隔膜泵中的单向阀示例

活塞泵

在活塞泵中,活塞在一个紧密配合的气缸内滑动。当活塞缩回时,体积膨胀。通常情况下,入口处的阀门打开,允许流体在体积膨胀时进入泵内。当活塞反转时,体积收缩,出口上的阀门打开,允许流体离开泵。

 

DPP diagram piston pump

活塞泵DPP图例

无阀活塞泵

这种特殊版本的活塞泵是无阀的,有时也被称为无阀计量泵。该泵有一个正弦线性运动,加上活塞的360°旋转。活塞末端有一个平面,与活塞运动同步打开/关闭入口和出口端口。这种类型的泵取消了可能会磨损和粘连的阀门,大大简化了整体设计。

DPP Valveless Piston Pump

DPP无阀活塞泵

柱塞泵

柱塞泵的工作方式与活塞泵几乎相同。不同的是,柱塞通过密封圈移动到泵的体积中。柱塞的位移体积改变了泵内的流体体积,从而导致泵的动作。

DPP diagram of plunger pump

柱塞泵的DPP图例

旋转式正排量泵

 

旋转式正排量泵使用一系列旋转体积来输送流体,而不是往复式泵的直线运动。旋转元件对泵壳或其他旋转元件进行密封。通常情况下,每转一圈有多个容积,导致比往复泵更平稳的流动。然而,体积通常没有往复泵那么精确,这使得它们不太适合计量或分配应用。最常见的旋转式正排量泵的类型有。

  • 外齿轮泵
  • 内部齿轮泵
  • 叶片泵
  • 蠕动泵
  • 凸轮泵

外齿轮泵

外啮合齿轮泵是旋转齿轮泵中最简单、最常见的一种。它们通常有两个齿轮分别装在不同的轴上,其中一个轴与电机相连。齿轮的不啮合在泵的入口处形成真空。当齿轮转动时,流体被困在齿轮齿和壳体的空腔壁之间。然后,它被旋转到出口并排出。由于齿轮啮合,流体不能倒流到入口,因此必须从出口排出。泵送的流体能够润滑齿轮网和相关的轴颈轴承。

DPP External Gear Pump Cycle

DPP外啮合齿轮泵循环

内部齿轮齿槽

内啮合齿轮泵采用不同大小的齿轮,齿数不同,其中一个齿轮有内齿。齿轮与泵壳偏心,当齿轮旋转时,齿轮啮合处可以打开一个间隙。各卷之间由一个月牙形元件隔开,起到密封作用。通过月牙形后,齿轮网开始关闭,将体积排放到出口。更高的功率要求,月牙形的复杂性,以及更难的齿轮制造,使得内啮合齿轮泵成为一个相对专业的类别。

 

DPP Internal Gear Pump

DPP外啮合齿轮泵循环

Gerotor

内转子是一种特殊的内齿轮泵,不使用月牙形元件。内转子通常由电机驱动。不使用月牙形元件从而简化了设计,但要求高精度和低间隙。平滑的外形和操作允许使用其他传统齿轮泵无法实现的特殊材料。

DPP diagram of Gerotor Pump

格罗托泵的DPP图例

叶片泵

叶片泵只有一个偏心于泵腔的旋转元件。该旋转元件包含多个叶片,可以滑动或变形以适应腔壁的轮廓。叶片对泵腔壁形成一个紧密的滑动密封,将流体的体积截留在入口处,并将其排出到出口。叶片泵对压力变化非常不敏感,因为叶片与空腔壁接触。然而,叶片和腔壁之间的滑动会产生功率、噪音和寿命问题。

 

DPP Diagram of Vane Pump

叶片泵的DPP图例

蠕动泵

蠕动泵有时也被称为滚子泵,通过使用滚子将液体截留在柔性管中并将其从入口移动到出口来移动液体。这种设计的结果是,流体只与管内接触。这一特点加上易于更换的管子,使蠕动泵成为一次性使用的理想应用,如透析机中的血液接触。然而,由于转子频繁地挤压管子也需要频繁地更换管子,这使得它们在许多应用中都很麻烦。蠕动泵的流量是脉冲式的,很像往复泵。

DPP Diagram of Peristaltic Pump

蠕动泵的DPP示意图

凸轮泵

凸轮泵类似于外齿轮泵,但有叶形元件而不是齿轮。每个叶形元件都由一个带有定时齿轮的电机驱动。这消除了两个叶子之间的接触,减少了磨损,并将流体剪切力降至最低。由于齿数少,叶泵能够处理比其他正排量泵更大的固体。

DPP Diagram of Lobe Pump

凸轮泵的DPP图例

泵的选择

为液压系统选择正确的泵的类型是创造一个可靠和高效设备的第一步。建议您与我们的泵设计工程师密切配合,以确保选择最佳的泵,以保证系统的长寿命和稳定性。在设计过程的一开始就选择正确的泵的类型和质量,可以大大简化整个系统,节省时间、空间、金钱和头痛的问题。

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