图1 Verdergeat Process 系列带有可溶性聚四氟乙烯PFA涂层的齿轮泵已经经受了多种不同高要求应用的考验,例如在北莱茵-威斯法轮州的水处理设备中的应用。
水处理过程中某些工序所使用的添加剂对流程泵提出了很高的要求,因为这些添加剂会使某些种类的流程泵出现锈蚀,甚至出现泄露,而这时就是涂覆了可溶性聚四氟乙烯PFA涂层得齿轮泵大显身手的时机。
在水处理工艺流程中常使用离子交换器进行脱盐,使水质的阳离子杂质被氢离子所替代。由于这种反应不是等价的反应过程,因此离子交换器必须经常进行再生。这种再生是通过“弱离子”依靠其质量排斥强离子来实现的。离子交换器的这种再生可在同向流动或者在逆向流动的过程中来实现。交换器再生时所使用的盐酸有很强的腐蚀性,流程泵中与产品介质接触的金属零部件会在很短的时间里出现泄露,必须予以更换。
盐酸,一种反复无常的介质
盐酸有两种不同的品种等级,一种是市场上常见的工业盐酸,另一种是实验室用的盐酸试剂,市场上常见的普通盐酸不能达到盐酸试剂的纯净度。盐酸的腐蚀性取决于三个因素,浓度、温度和铁离子、氯离子的含量。
图2 带有可溶性聚四氟乙烯PFA涂层材料的齿轮泵中所有与被输送介质接触的零部件都涂覆了PAF涂层,因此具有很高的化学稳定性。
在流程工业企业中,输送盐酸时推荐使用的流程泵材料为哈斯特洛合金C(Hastelloy C)。当使用哈斯特洛合金 C材料制造的零部件与产品相互接触时,最重要的一点就是要确定盐酸的品种等级。例如经常用灰铸铁材料制造的管道运输盐酸,或者用灰铸铁材料制造的容器盛放盐酸。由于灰铸铁属于黑色金属材料,含有较高的铁,在与盐酸接触时会生成氯化铁——一种腐蚀性比盐酸还强的材料。许多用户不知道这一污染源,因此所使用的流程泵的寿命很短。经验告诉我们,市场上常见的工业盐酸在浓度为2%~37%时的腐蚀性最强。
人们可以在O型密封圈的安装部位看到典型的、能够导致泄露的裂纹腐蚀。根据流程泵的使用频率和停用时间的长短,大约在两个月之后即可看到腐蚀。经过大约4~6个月(取决于流程泵的工作时间长短),可以在隔离套和内磁铁处看到金属材料明显“变薄”,最终导致断裂。腐蚀发展到这种程度,一般来讲流程泵是无法修理了。
图3 齿轮泵的工作原理:齿轮泵由两个旋转方向相反的齿轮组成,在齿轮泵的吸入腔,两个齿轮的轮齿相互啮合。在泵体上有吸入腔连接接口和输出压力腔的连接接口。驱动轴与一个齿轮轴(驱动齿轮的轴)直接连接,从而驱动另一个齿轮旋转。被输送的液体介质被吸入到齿轮轮齿与泵体之间的空腔中,并被挤送到压力输出腔。在将被输送液体输送到压力输出腔之后,两齿轮的轮齿相互分开,被输送的液体介质在压力输出腔被泵送出去。基于齿轮泵的这一工作原理,它非常适合于用作无脉冲、高精度的定量泵。
输送有机酸、碱和盐的最佳选择
哈斯特洛C材料的另一种替代方案是不锈钢,且所有与化工介质相互接触的零部件都涂有一层塑料涂层。新型的Verderfear Process系列齿轮泵是涂有PFA可溶性聚四氟乙烯涂层的不锈钢,可以毫无问题地输送盐酸和其他腐蚀性介质,例如含有氯化铁的介质、次氯酸钠。因此,带有可溶性聚四氟乙烯涂层的齿轮泵是输送有机酸、碱和盐的最佳选择,否则,只能选用材料价格更高的、利用合金材料制造的流程泵,例如在输送硫酸、氢氟酸、次氯酸钠、硝酸、烧碱和铬酸。这种具有塑料涂层齿轮泵的另一个重要用途就是避免被输送介质与金属材料相互接触,从而可以保证被输送介质的高纯净度。
300系列的不锈钢齿轮泵体具有很高的耐腐蚀性能。在Verdergear Process系列涂有PFA涂层的齿轮泵中,泵体和隔离套都涂有了PFA涂层,齿轮泵的轴和轴承使用碳化硅(SiC)材料制成。该泵的输出流量为57L/min,工作压力最大可达7bar,最高工作温度至80℃。该系列齿轮泵有7种规格。齿轮泵输入侧和输出侧的接口可以互换,因此适合于各种不同的安装配置方式,也可采用法兰连接、符合卫生消毒要求的连接方式等等。基于齿轮泵的工作原理它也适合于当作定量泵使用,因为它输出的流量非常均匀,呈线性输出。
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