现在在市场上畅销的旋转活塞泵大部分都是使用二叶或三叶的旋转活塞。本文指出:好事成“四"!因为四叶的旋转活塞和三叶的相比,其内部密封性能更好,特别在磨损方面这一点是很有用的,最终会明显延长泵的寿命。
旋转活塞泵主要用于输送黏性的介质,因为它作为容积式泵相对来说不太受增压比的影响,可以保证恒定的体积流量。和其它形式的容积式泵,例如偏心螺杆泵比较,旋转活塞泵的活塞排量越大,它输送能力的优越性就越大。大容积的旋转活塞泵的输送能力可能达到400m3/h 以上。此外,旋转活塞泵的优点还包括结构紧凑及无润滑运转的安全性高等等。
作为输送能力超过约50m3/h的泥浆泵的应用,大多选用旋转活塞泵而不是螺杆泵的一个原因是因为其结构长度小。因为泥浆中常常含有磨蚀性的杂质,泵的易损件会受到磨蚀,因此在达到一定的磨损程度时必须更换。用户经常根据到需要更换易损件时的泵的预期操作寿命来对泵的质量进行评价。当由于裂缝扩大、内部回流量增加而输送量降低到所要求的能力之下时,就需要更换易损件。所有的制造厂商都作出巨大努力,以改善输送磨蚀性流体的泵的寿命。
延长寿命的一个着眼点是为旋转活塞的复面层或机壳装甲选择一种耐磨的材料。通过减小装甲和/ 或橡胶复面层的磨损,使得造成回流的机壳和活塞之间的裂缝不会很快地扩大。在这方面目前进展不是太大,因为在最佳的材料配对时-软的橡胶涂层对硬的机壳部件-才可以减小磨损,以使在输送有磨耗性物质的泥浆时要充分利用转速调节达到在数年内不需更换易损件进行操作。另一种办法是采用二级泵结构的介质的双通道方法。这是一种马拉松的结构方式,一种有效的,但是昂贵的办法。
如果泵长翅膀
Vogelsang 公司现在成功地通过一种简单的结构上的窍门可以进一步提高旋转活塞泵的寿命,即是通过增加旋转活塞的叶片的数量。
目前在市场上销售的旋转活塞泵大多数采用二叶或三叶的旋转活塞。正是二叶的旋转活塞具有较好的和异物相容性的优点。这种结构形式的缺点是在输送过程中的不均匀性,致使特别在高转速时会出现压力波动。Vogelsang公司研制的具有高流量(HiFlo)几何形状的三叶活塞消除了这一缺点。因此目前大多数旋转活塞泵都采用三叶的螺旋形的旋转活塞。现在旋转活塞泵的专家们又前进了一步,他们研制了四叶的高流量旋转活塞,它比三叶的活塞具有更好的内部密封性能。一般来说是这样:叶片数目越多,密封线的数目也就越多,因此内部回流的阻力也就越大,因为顶部裂缝的尺寸和数目对于泵的密封性是起决定性作用的。试验结果表明泵的密封性提高了。在一定的操作条件下泵的输送量可能会提高50%以上。
图2所示为模拟由于扭转活塞尖端而产生的磨损的结果。顶部裂缝对旋转活塞泵的密封性的影响特别大。2mm 直径的值表示,顶部裂缝扩大了1mm。从图中可以看出,泄漏流量和理论上的可输送的体积流量的比越大,也就是说转速越小,输送压力越高,对有效体积流量的改善作用就越大。特别对于磨损的泵来说更是如此。磨损越大,采用四叶活塞的收益就越大。
机壳尺寸保持不变
Vogelsang公司的泵的性能改进对所有的结构系列来说都不需改变机壳尺寸,因为结构设计规定的顶圆直径和轴距的比允许在基圆上增加一个叶片,而可以达到啮合界限需要的数据值。如果达不到啮合界限所需要的数据的值的话,就不得不忍受在旋转活塞之间的中部部位的有害的回流输送。
在理论上关于泵的输送量改善的预测通过制造厂商的试验结果得到了验证。正是在高压下,在用户所需要的相对较低的转速下,输送量的改善达到了50%。这意味着,和三叶活塞相比,使用寿命也可以得到同样程度的延长。Vogelsang 泵的用户随时都可以加装这种新的活塞-由于其快捷服务的结构形式,甚至可以在现场加装到已经在生产中使用的泵上。
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