很有可能你已經(jīng)聽說過或讀到過一些有關(guān)在擠出生產(chǎn)線上應(yīng)用熔體增壓計量齒輪泵的介紹和文章。而有關(guān)加裝這種泵的優(yōu)點，確實也有許多報道。但是，對于一個具體工藝，齒輪泵有哪些價值？實際的效益和成本如何？怎樣才能知道？這些問題都是人們所關(guān)心的。

對于在擠出機上應(yīng)用齒輪泵，這種興趣在過去十幾年來一直在不斷增長，特別是在薄膜及片材等相似的擠出應(yīng)用中。當(dāng)然，引起這種興趣的真正原因是齒輪泵能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、降低耗材，特別是當(dāng)熔體的密度或產(chǎn)品變化的時候。

但是應(yīng)如何獲得這些益處？這種益處對任何一種應(yīng)用又有多大？你如何能在生產(chǎn)線上見到這些益處？你能得到什么樣的回報？

在本文中，我們將探討這些問題及其他有關(guān)問題，并試圖來解釋這種齒輪泵對一條擠出生產(chǎn)線有什么影響。我們將主要討論生產(chǎn)線的改造?即在原擠出線上增加一臺計量泵后的效果如何。

在這篇文章中，我們將以美國Zenith工廠的PEP-II齒輪泵為例，說明齒輪泵的應(yīng)用原理及效果。

Zenith PEP－II型齒輪泵是專為聚合物的生產(chǎn)，特別是擠出生產(chǎn)工藝而設(shè)計的，其優(yōu)異的性能可用于多種工藝條件，PEP-II泵具有與目前市場上任何泵型相比的最高泵效。其制造材料為最新研制的工具鋼，并采用通體淬硬工藝，以期獲得更長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(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進(jìn)入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。

在術(shù)語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個齒進(jìn)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(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)。

實際上，在泵內(nèi)有很少量的流體損失，這使泵的運行效率不能達(dá)到100％，因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側(cè)，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(shù)擠出物料來說，仍可以達(dá)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(cè)放一個濾網(wǎng)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(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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，但當(dāng)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(jìn)入吸入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒有填充滿，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(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)能力及價格達(dá)到最優(yōu)。

PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長的工作壽命?！癉”型軸承結(jié)合了強制潤滑機理，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)計了一個環(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板子上，與整個泵無關(guān)。
齒輪泵由一個獨立的電機驅(qū)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(nèi)。在擠出生產(chǎn)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(nèi)的剪切及駐留時間，降低擠塑溫度及壓力脈動以提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量。

齒輪泵效用實驗分析

下面的分析將主要論證齒輪泵在擠出生產(chǎn)工藝上的獨特作用，這些分析是在一臺單螺桿擠出機上進(jìn)行的。

1.壓力均勻特性