聚合物熔体齿轮泵的齿轮设计问题事项

聚合物熔体齿轮泵在聚合物加工业的应用已有很长历史了，熔体齿轮泵在聚合物加工中通常与单螺杆或者双螺杆挤出机一起使用，它可以使物料进一步均化，确保输送过程压力稳定，物料输出无脉动，从而提高制品的质量。熔体齿轮泵的工作原理及主要结构与液压系统中的熔体齿轮泵近似，但由于聚合物加工工艺的特殊性，其选材及结构设计业存在一定独特性。 齿轮设计过程中需要考虑以下因素：

1、熔体齿轮泵的近似流量公式为Q=2π㎡ZBn，其中m为模数，Z为齿数。当熔体齿轮泵的体积一定时，增大模数对流量的贡献比增大齿数要大，因此熔体齿轮泵一般采取较大模数（1.5~4.5）。熔体齿轮泵输送聚合物熔体的过程中，齿轮是一对一对相互啮合的，因此其瞬间流量是脉动的。脉动程度取决于轮齿的弹性模量和轮齿的多少，齿数越少，齿间越深，脉动越大。为了减少脉动，可增加齿数，通常齿轮都多于16个，这也符合避免轮齿根切的原则。

2、常用齿形有渐开线，阿基米德螺线，圆弧等，圆弧齿形的熔体齿轮泵与渐开线齿形的熔体齿轮泵相比，具有齿数少，体积小，无根切，传动平稳，噪声低和寿命长等特点，被认为是当前佳的齿形。圆弧齿形具有一点连续啮合的特点，所以不会出现困油现象。圆弧齿形在少齿数的情况下，不会产生干涉现象，但由于其啮合的断面重叠系数为1/2，所以不能做成直齿，必须在整个齿宽方向错开1/2个节距，也就是必须采用螺旋齿轮，由于齿形是对称的，所以齿轮的两端面仅需错开1/4周节的整数倍，就可以达到消除流量波动的目的。

考虑到熔体齿轮泵输送的液体为高压，高粘度的聚合物熔体，采用既易于加工，又可承受较高载荷的渐开线斜齿轮非常合适。这样就能增加齿轮啮合的重合度，啮合时能对物料进行连续，平稳地挤压，减少压力的波动。同时，斜齿轮还具有一定的自洁作用，可以避免物料的沉积分解

3、采用剖分错位齿轮的熔体齿轮泵。采用剖分错位齿轮的熔体齿轮泵，实质上相当于将原来的每个齿轮垂直与轴线剖分成两个齿轮，并将两只齿轮彼此错开半个齿距安装在同一个轴上，成为双副啮合的熔体齿轮泵。为了避免两齿轮的封液区在轴向沟通，在两齿轮之间需用平板隔开。

值得注意的是：在轮齿离开啮合区与熔体齿轮泵体封闭的这段时间内，如果物料没有足够的能量充满齿谷，熔体齿轮泵就会处在“饥饿”喂料状态。随着齿轮的旋转，未充满的齿槽就会产生负压，形成空穴，产生气蚀。为了避免这种情况的发生，一方面可以改变操作条件，提高入口压力或降低熔体齿轮泵的转速，另一方面可在几何参数上予以改进，其中切实可行的办法是增大开放角，给物料足够的时间去充满齿谷。