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真空设备/泵 |
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应用于制药和食品工业的齿轮泵 |
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作者：Dipl.-ing. Holger Kremer 来源：PROCESS《流程工业》 |
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齿轮泵在许多工业领域中得到了非常广泛的应用。既包括只有几个mPas的低粘度介质，也包括粘度值高达几千mPas的高粘度聚合物溶液。在输送这些不同粘度的介质时，工作压力可以超过几百bar。如何才能在制药和食品工业中正确地使用齿轮泵呢？
在壳体、轴承、齿轮之间存在大量细小狭长的缝隙，虽然最大的也只是一些几微米的间隙，但这很容易使人们认为齿轮泵不适合用于无菌的生产领域。事实上，很多情况下并不一定需要符合CIP在位清洗的高等级卫生水平等级；每天一次（多次）的拆卸齿轮泵，手工清理各个部件是非常不实际的，而且，还往往会带来其他意想不到的问题。另一方面，使用齿轮泵生产的产品也往往是一些不敏感的产品，例如生产人造黄油或者人造脂肪的油-水调配的乳化剂，以及生产护肤膏的脂-水混合液。在完成上述工作任务时，选择齿轮泵是非常合适的。通过精心设计和精心制造，世界各地有大量的不同齿轮泵成功进入了这些市场。
CHEM型化工齿轮泵
通常情况下，齿轮泵泵体使用的材料是奥氏体不锈钢1.4571号，但也有一些齿轮泵的泵体采用了与产品特性相对应的特殊不锈钢。齿轮泵齿轮的材料，通常选用的是马氏体铬钢1.4112（X90CrMoV18）。为了获得最佳的效果，应注意对齿轮泵进行整体淬火。齿轮泵的滑动轴承通常采用的是碳纤维材料，除了有很好的耐化学腐蚀性能以外，碳纤维轴承材料的另一个特点是很好的（失油）运行性能。
在食品和医药产品生产领域中所使用的齿轮泵通常是在10～30bar压力之间工作的。如果流程工业设备要求的工作压力更高时，则需用金属材料的滑动轴承替代碳纤维材料的滑动轴承。由于齿轮泵所输送的介质中大多都含有水分或者稀释剂等成分，因此普通的工具钢不适合于制造齿轮泵，必须绝对避免由于锈蚀带来的生产系统污染。另外，锈蚀还会导致齿轮泵运行不平稳，影响滑动轴承的工作性能，在输送油-水乳化液的过程中，可导致齿轮轴卡死在滑动轴承中的情况。而由镍-银合金制造的齿轮泵滑动轴承则完全不同。不论从化学腐蚀性能还是从其运行性能方面来讲，镍-银合金都是最好的滑动轴承材料。只要没有固体物质进入齿轮泵，尤其是没有固体颗粒进入滑动轴承中，这种镍-银合金的齿轮泵滑动轴承不会出现齿轮轴、传动轴卡死的现象。
CHEM型化工齿轮泵的CAD模型，带有单向密封的滑动密封件
含盐量较高时的问题
而含有较高盐分的液体溶液，为齿轮泵带来了新的问题。碳纤维滑动轴承和钢制齿轮轴不同的化学电动势在输送含盐量较高的液体介质时会产生电化学接触腐蚀，使钢轴生锈。因为在这一电化学反应中钢与碳的电势不同，钢制的轴将慢慢出现腐蚀。这种腐蚀现象的表现是碳纤维滑动轴承材料转化为陶瓷二氧化锆（ZrO2）。齿轮泵泵体处可以看到的轴端通常采用简单的、内置滑动密封件进行密封。这种O型密封件的常用材料是碳化硅（SiC）/碳。
齿轮泵的工作温度一般为25～75℃，因此不需对泵体进行单独加热，但是，如果齿轮泵所输送的介质对剪应力比较敏感时，或者可能对产品造成损伤时，应注意齿轮泵的转速不要过高。为了避免使用允许转速作为衡量齿轮泵的参数，在相互比较时，比较的是轴承的圆周速度。例如：与粘度有关的油-水乳化液输送时齿轮泵轴承的最大圆周速度为2～3m/s。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(3/23/2007) |
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