干吸

干吸泵应用常用于将低于泵体的流体提升上来。一般来讲,这对于引灌好流体的正向位移泵不是一个问题。然而,使泵能够自吸,不仅依赖于泵的特性,也与系统设计和操作条件有关。为了对自吸泵应用有更好的了解。让我们对一些泵的基本原理和优秀设计实践进行探讨。

自吸泵自吸下方液位需要提升流体。这意味着泵必须形成足够的负压力(或真空),从而将流体拉升到通往泵的入口管路中。在此,应特别注意的是,Micropump®的产品在高真空流体条件下具有出色的运行性能。然而,当泵内部无流体时,会形成空吸。虽然Micropump的齿轮泵被作为液压泵使用,但归功于其相对较小的内间隙,因而也能够推动空气。

泵能推动的空气量取决于系统设计、泵类型、内间隙量、内间隙的密封程度、运行转速和泵送的流体特性。

在自吸应用中应重点考虑是否绝对必要让泵执行此类功能。优秀的设计实践总是避免让泵出现干吸。最佳的方式是浸没入口处。然而,如果有必要让泵进行干吸,建议将提升高度限制在最小。

在某些情况下,入口处被浸没是不够的。抽空冷凝器或排空储存器可能需要额外的能量,以使流体进入到泵中。一般应将储存器提升10米(30英尺)或以上,并提供充灌泵需要的足够入口压力。

泵的出口状态也会对泵的自吸能力产生影响。如果泵出口堵塞或受到限制,从入口侧吸入的空气只能通过泵的内间隙漏出,在此情况下,会对已形成的真空状况造成影响。

在自吸应用中,需要考虑到的另一个因素是泵的类型。Micropump生产两类正向位移齿轮泵:传统的优化型腔设计泵和“suction shoe”设计泵。一般情况下,首选传统的优化型腔设计,比如:GJ系列。该系列具有较小内间隙的固定型腔,从而具备出色的密封性。

优化型腔设计泵具有三种齿轮材料:PTFE、Ryton和PEEK。与不锈钢相比,PTFE齿轮的热膨胀系数相对较高。这意味着如果泵空转时间过长,齿轮会受热而导致膨胀超出内间隙。一般情况下,泵将产生去耦,并造成齿轮边缘磨损。同时,也会降低泵的容积效率以及自吸性能。

如果不需要PTFE齿轮,可考虑采用Ryton或PEEK齿轮。与PTFE相比,此类材料具有更好的耐磨性。同时,可以空转更长时间而不出现损坏。Micropump建议不要让泵空转。然而,我们曾听说过含有Ryton齿轮的泵因疏忽而被空转了过长时间,随后引灌流体重启后,未发现产品性能有明显影响。

由Micropump生产的第二类正向位移齿轮泵具有专利“Suction Shoe”设计。在此设计中,泵形成的进出口压差对浮动的“Shoe”施加压力,从而对齿轮进行密封。该设计中泵自吸所面临的问题是在泵送空气时,泵形成的进出口压差非常小。同时,齿轮的动态运动趋向于将“Suction Shoe”推开,从而进一步降低了齿轮和“Suction Shoe”的定标性能。目前,具有两类“Suction Shoe”泵:含石墨部件的泵与含Ryton或PEEK的泵。

GA系列泵产品采用碳石墨齿轮(X21、V21和V23)以及“suction shoes”,其具有紧密公差。这类低位移量、高精度泵具有非常小的内间隙,并采用了偏置弹簧,从而在自吸时,可机械性地将“suction shoe”靠在齿轮上。在此情况下,设计中通过这些特性可解决固有的自吸问题。因此,GA系列产品具有十分优良的自吸性能。

另一方面,含T23齿轮组的GB系列、GC系列和GA系列采用Ryton或PEEK齿轮和“suction shoe”,其自吸性能不佳。虽然此类产品的内间隙较小,但齿轮的动态作用使得“suction shoe”无法获得合适密封,并形成压力。在经过短期磨合后,齿轮和“suction shoe”的密封性能均得到了改善。然而,不建议采用这类产品进行持续自吸。

在多数情况下,湿度会改善内间隙的密封性。在发运前,所有Micropump的泵产品均经过测试,从而在其内部会有一些流体残留。然而,如果在启动前能对齿轮进行湿润,则泵的自吸性能会达到显著提升。

在自吸时,运行转速也同样重要。一般来讲,在较高转速下运行的小位移泵,其提升性能要优于较低转速下运行的较大位移泵。然而,这一关系不是线性的。

有几种类型的流体无法被泵和系统提升。这些流体包括挥发性、低粘滞流体或高温下的流体,其在达到泵之前,在入口管路内即会形成蒸气压。对于比重大于水的流体,提升相同的高度,需要更高的真空。同时,具有高粘度的流体需要更高真空以克服入口管路内的粘性阻力。

应当注意的是当泵送挥发性液体时,比如从桶中进行泵送时,流体路径应始终保持接地。因为可能会产生静电放电,从而导致火花或火灾。

最后,选择正确的泵设计和驱动器,以及了解流体的属性和遵照良好设计原则,是实现成功应用自吸泵的保证。在选择泵时,应考虑材料和自吸能力以及运行性能。在设计系统时,应将提升高度降至最低,并且泵的出口不受限制。


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