外嚙合齒輪泵的工作原理

 

KRACHT齒輪泵采用外嚙合齒輪設(shè)計(jì)。其基本結(jié)構(gòu)由泵體、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、前后泵蓋、軸承及密封裝置等零部件組成。兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，殼體的內(nèi)部呈“8”字形輪廓，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。

 

在工作過(guò)程中，主動(dòng)輪隨電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)從動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)吸入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開(kāi)時(shí)，吸入室容積增大、壓力降低，將吸入管中的液體吸入泵內(nèi)。吸入的液體分兩路在齒槽內(nèi)被齒輪推送至排出室。液體進(jìn)入排出室后，由于兩個(gè)齒輪的輪齒不斷嚙合，液體受擠壓而從排出室進(jìn)入排出管。主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)，泵即連續(xù)不斷地吸入和排出液體。

 

KRACHT齒輪泵除具有自吸能力、流量與排出壓力無(wú)關(guān)等特點(diǎn)外，泵殼上無(wú)吸入閥和排出閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。齒輪泵原則上是自啟動(dòng)的——只要泵體內(nèi)有足夠的液體介質(zhì)，即可在啟動(dòng)時(shí)自行建立吸入能力。然而，齒輪泵的效率相對(duì)較低、噪音和振動(dòng)較大、易磨損，主要適用于輸送無(wú)腐蝕性、無(wú)固體顆粒且具有潤(rùn)滑能力的各種油類。

 

軸向間隙補(bǔ)償與高壓密封技術(shù)

 

齒輪泵實(shí)現(xiàn)高壓運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)在于軸向間隙補(bǔ)償。在齒輪泵的工作過(guò)程中，齒輪端面與泵蓋之間的軸向間隙會(huì)導(dǎo)致高壓側(cè)介質(zhì)向低壓側(cè)泄漏，從而降低容積效率。隨著工作壓力的升高，泄漏量增大，容積效率下降更為明顯。

 

KRACHT齒輪泵通過(guò)在齒輪兩側(cè)安裝浮動(dòng)導(dǎo)套（亦稱浮動(dòng)側(cè)板或壓力補(bǔ)償板）來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償。浮動(dòng)導(dǎo)套的設(shè)計(jì)原理為：將出口側(cè)的高壓介質(zhì)引入導(dǎo)套背面的壓力腔，利用介質(zhì)壓力將導(dǎo)套推向齒輪端面，使軸向間隙在運(yùn)行過(guò)程中始終保持在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。浮動(dòng)導(dǎo)套依據(jù)介質(zhì)粘度進(jìn)行浮動(dòng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)，保證了泵在各個(gè)工作點(diǎn)保持較高的容積效率。位于齒輪兩側(cè)的密封軸承支撐著齒輪軸，同時(shí)在軸承密封圈范圍內(nèi)的壓力反饋到重載多元合金平面軸承襯套上，實(shí)現(xiàn)軸向間隙的補(bǔ)償。

 

這一技術(shù)使KRACHT齒輪泵能夠在較高的工作壓力下保持穩(wěn)定的輸出流量。以KP系列高壓齒輪泵為例，其工作壓力范圍覆蓋真空至300bar，瞬時(shí)峰值壓力可達(dá)350bar。齒輪軸系采用大模數(shù)設(shè)計(jì)，配合特殊修形的齒廓，使困油現(xiàn)象產(chǎn)生的壓力沖擊得到有效抑制。

 

降噪設(shè)計(jì)與運(yùn)行平穩(wěn)性

 

齒輪泵的噪音主要來(lái)源于兩個(gè)方面：一是齒輪嚙合過(guò)程中困油現(xiàn)象引起的壓力沖擊，二是齒間容積周期性變化導(dǎo)致的流量脈動(dòng)。KRACHT在多款齒輪泵中采用了斜齒嚙合設(shè)計(jì)——斜齒齒輪的嚙合重合度高于直齒齒輪，多個(gè)輪齒同時(shí)參與嚙合的時(shí)間更長(zhǎng)，傳遞力矩的過(guò)程更加平滑。這一設(shè)計(jì)結(jié)合特殊的齒輪構(gòu)造，能夠有效降低噪音和壓力波動(dòng)。

 

在KP 0型高壓齒輪泵中，由于齒數(shù)較多（n=12）和特殊的齒形設(shè)計(jì)，與設(shè)計(jì)相關(guān)的體積流量波動(dòng)和相關(guān)的壓力脈沖得到了顯著降低。齒輪裝置由表面硬化的鋼材制成，包括驅(qū)動(dòng)軸輪和銷輪，通過(guò)對(duì)齒面進(jìn)行刮削保證了較高的制造質(zhì)量。

 

產(chǎn)品系列與模塊化設(shè)計(jì)

 

KRACHT齒輪泵產(chǎn)品線根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求劃分為多個(gè)系列。

 

KF系列輸送泵是應(yīng)用范圍廣的齒輪泵系列。KF齒輪泵用于泵送各種流體，適用于化工和塑料行業(yè)、船舶應(yīng)用、一般流體輸送、潤(rùn)滑油技術(shù)和燃料等領(lǐng)域。KF系列的核心技術(shù)特征在于其模塊化設(shè)計(jì)——泵體和可選組件可根據(jù)需要進(jìn)行組合，并可后續(xù)擴(kuò)展。模塊化設(shè)計(jì)理念使泵的各個(gè)部件具有較高的通用性和互換性。標(biāo)準(zhǔn)泵殼采用灰鑄鐵制造，齒輪單元由高強(qiáng)度表層硬化鋼制造，并通過(guò)特殊復(fù)合滑動(dòng)軸承襯加固和安裝。排量范圍為0.5至3,150cm³/rev，溫度范圍為-40℃至200℃，最高工作壓力為25bar。該泵也適用于潤(rùn)滑性能較弱的介質(zhì)。

 

KP系列高壓齒輪泵專為高壓液壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)。KP 0型外嚙合齒輪泵屬于壓蓋式泵類型——基本的功能元件（齒輪和軸承座）位于高強(qiáng)度擠壓合金的鋁制殼體內(nèi)。流量范圍為1.73至11.75L/min，最高工作壓力為280bar。KP2/KP3系列采用大模數(shù)齒輪和特殊齒形，有效減少了容積誤差和壓力波動(dòng)。

 

BT系列低速齒輪泵用于輸送各種中高粘度液體，前提是液體具有一定的低潤(rùn)滑性、不含固體顆粒且具有化學(xué)相容性。排量范圍為6.9至1,056cm³/rev，溫度范圍為-10℃至220℃，最高工作壓力為8bar。

 

DT DuroTec®系列齒輪泵專門用于研磨性和潤(rùn)滑不良的流體。排量范圍為3.0至250cm³/rev，溫度范圍為-20℃至150℃，最高工作壓力為150bar。

 

應(yīng)用領(lǐng)域與選型考量

 

KRACHT齒輪泵的應(yīng)用覆蓋了多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。在船用領(lǐng)域，用于舵機(jī)液壓裝置、船用齒輪箱潤(rùn)滑油供應(yīng)和燃油供應(yīng)模塊。在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，用于風(fēng)電變槳系統(tǒng)和風(fēng)力渦輪機(jī)的潤(rùn)滑油供應(yīng)。在冶金行業(yè)，用于連鑄機(jī)液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)。在工程機(jī)械領(lǐng)域，用于混凝土泵車液壓系統(tǒng)。在化工領(lǐng)域，用于各種流體的輸送和計(jì)量。在可再生能源領(lǐng)域，作為燃料輸送泵使用。

 

選型時(shí)需綜合評(píng)估輸送介質(zhì)的特性（粘度、潤(rùn)滑性、腐蝕性、是否含固體顆粒）、工作壓力與溫度范圍、所需流量與排量、安裝空間與接口要求以及是否需要安全閥等附件。模塊化設(shè)計(jì)允許用戶根據(jù)具體工況選擇泵體材質(zhì)（灰鑄鐵、球墨鑄鐵或不銹鋼）、密封形式、軸承類型和安裝方式。