CN108131288A - 一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，它涉及熔体齿轮泵领域，主动齿轮轴和被动齿轮轴与前端盖和后端盖的连接处分别设置有右旋密封组件和左旋密封组件，主动齿轮轴和被动齿轮轴与壳体之间分别设置有前轴瓦和后轴瓦，壳体的中部安装有泵体测温探头，其两端分别安装有前轴承测温探头和后轴承测温探头，主动齿轮轴和被动齿轮轴的一端分别与主动轴旋转接头和被动轴旋转接头连接，壳体两端的前端盖和后端盖上分别设置有前压力探头和后压力探头。它温度控制精度高，效果好，采用特殊的腔体流道设计，最大限度的消除死角，避免物料碳化、变质，具有自润滑特性，且在物料润滑性极弱的情况下保证一定的寿命。

Description

一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵

技术领域

本发明涉及一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，属于熔体齿轮泵技术领域。

背景技术

Lyocell纤维（意即溶解性纤维）被誉为21世纪绿色纤维，它是以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂，用于湿法纺制的再生纤维素纤维。废弃物可自然降解，生产过程中的氧化胺溶剂可99.5%回收再用，生产排放污染极低和终端产品可自然降解是其主要特点。但由于其生产过程中作为溶剂的NMMO在特定的条件下会引发降解反应，并有可能引发剧烈的连锁反应（爆炸），所以对其生产设备有极为苛刻的技术要求。

用于输送、加压的熔体齿轮泵就是其中一种重要设备，Lyocell纤维的生产工艺要求输送泵具有一些特性：1、保证输送物料的温度恒定，泵要有主动加温、降温的动态温控能力；2、输送压力最高可达25Mpa、物料粘度达3000Pa.s；3、物料要求处于真空环境，隔绝空气；4、要求泵轴承靠物料自润滑，物料不可接触润滑脂肪、润滑油、铜离子；5、常年24小时无间断连续运行的可靠性。市场上常见的泵类产品主要有普通齿轮泵、离心泵、柱塞泵，例如普通齿轮泵无法主动加温降温，动态调整温度，也无法满足高粘度物料自润滑的要求；离心泵因为转速高，无法适应高粘度物料，同样无法动态调整温度；柱塞泵无法适应高粘度物料无间断连续生产，也无法动态调整温度。以上常见结构类型的泵皆不能满足输送Lyocell纤维高温溶液的要求，普遍不具备泵自身主动温控和输送高温高压高粘度物料的特性。目前，塑料、树脂、橡胶、化纤等行业高温高粘度聚合物熔体的输送、增压、计量主要用熔体泵来解决，熔体泵是一种正位移输送装置，流量与泵的转速呈严格的正比关系。主要由泵壳、主动齿轮、从动齿轮、滑动轴承、前后端板、填料密封等组成。由两个齿轮的齿廓、泵体、侧盖板构成了泵的进料区、输料区和排料区。工作时依靠主、从动齿轮的相互啮合造成的工作容积变化来输送熔体。当齿轮按规定方向旋转时，熔体即进入进料区两齿轮的齿槽中，随着齿轮转动，熔体从两侧被带入输料区，齿轮的再度啮合，使齿槽中的熔体被挤出，压送到出口管道。

但由于快速挤压高温塑料熔体时会产生很大的剪切力，导致被剪切物料温度急剧升高，对于对温度敏感的Lyocell纤维生产工艺，现有的熔体泵根本无法满足要求。同时对隔绝空气、物料接触部分的特殊材质要求等都是普通熔体泵无实现的。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵。

本发明的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，它包含壳体、主动齿轮轴、被动齿轮轴、前端盖、后端盖、右旋密封组件、左旋密封组件、前轴瓦、后轴瓦、泵体测温探头、前轴承测温探头、后轴承测温探头、主动轴旋转接头、被动轴旋转接头、前压力探头和后压力探头，壳体内设置有主动齿轮轴和被动齿轮轴，壳体的两端分别设置有前端盖和后端盖，主动齿轮轴和被动齿轮轴与前端盖和后端盖的连接处分别设置有右旋密封组件和左旋密封组件，主动齿轮轴和被动齿轮轴与壳体之间分别设置有前轴瓦和后轴瓦，壳体的中部安装有泵体测温探头，其两端分别安装有前轴承测温探头和后轴承测温探头，主动齿轮轴和被动齿轮轴的一端分别与主动轴旋转接头和被动轴旋转接头连接，壳体两端的前端盖和后端盖上分别设置有前压力探头和后压力探头。

作为优选，所述的前端盖和后端盖均由端盖基体、流道、第一出口法兰、第一入口法兰组成，端盖基体内设置有流道，端盖基体的上端设置有第一出口法兰，端盖基体的下端设置有第一入口法兰，端盖基体采用不锈钢材质制成，沿端盖四周内部分布若干孔洞，且孔与孔互相联通，形成流道，工作时，液态媒介从第一入口法兰进入，从第一出口法兰流出，同样控制媒介的温度、流量来实现端盖的温度控制。

作为优选，所述的壳体是由泵壳本体、流道孔、夹套、第二出口法兰、第二入口法兰组成，泵壳本体内设置有流道孔，泵壳本体的上下两端分别焊接有夹套，其上方的夹套上设置有第二出口法兰，下方的夹套上设置有第二入口法兰，泵壳本体采用不锈钢材质铸造而成，在一定的体积下，保证压力等级所需壁厚的同时，尽可能的扩大表面积，必要是可再上下表面加焊导流板，增大导热面积，夹套采用压力容器不锈钢钢板折弯后焊接在泵壳本体的上下面，形成两个独立的腔体，两个腔体由四个流道孔连通，工作时，液态媒介从第二入口法兰进入，经下腔体到上腔体，从第二出口法兰流出，同样控制媒介的温度、流量来实现端盖的温度控制。

作为优选，所述的主动齿轮轴和被动齿轮轴采用优质氮化钢表面氮化耐磨处理，表面硬度可达900HV，基体同时具有良好的韧性，高负载下不易断裂、有一定的耐冲击能力，轴心中空设计，使用时配合轴用旋转接头，在轴心不通液态媒介，通过控制媒介的温度来控制齿轮轴的温度，进而抵消齿轮剪切物料产生的剪切热，避免物料温度超出工艺要求而变质、碳化，这一特性是普通熔体齿轮泵所不具备的。

作为优选，所述的右旋密封组件和左旋密封组件为针对此类工况专门设计的特殊密封组件，初级密封段主要利用反螺旋迷宫式机械密封，利用轴旋转时螺旋产生的反向推力来抵消一定泄漏压力，在合适的粘度、转速、螺旋设计参数下可完全阻挡物料泄漏，一般转速受制于管路流量设计、螺旋参数出厂后无法改变，因此设法动态改变密封段的物料粘度来获取更宽的工况范围，本方案的螺旋外套有中空腔体，使用过程中腔体内通液态媒介（可以是水、油等），通过控制媒介的温度、流量来干涉螺旋位置的温度从而改变物料的粘度（物料粘度和温度呈反向特性），后段密封为四氟密封圈组合，主要用于粘度特别低、防止空气从轴密封进入泵内，必要的时候还可加装封液装置（常见于机械密封）来提升封气能力。

作为优选，所述的前轴瓦和后轴瓦的齿端面结合面高压腔侧均设置有卸荷槽、导流槽、过度面、端面润滑槽和内孔润滑螺旋槽，过度面为非规则面，目的是让泵入口口径和齿轮齿部轮廓相对平滑过度，防止形成死角，引起物料长期滞留导致变质、碳化，内孔润滑螺旋槽25是针对轴承自润滑的要求而设计的大导程螺旋槽，槽深度由齿端面向外渐渐变浅；工作时，物料由高压腔侧挤入卸荷槽，经导流槽进入内孔润滑螺旋槽，在逐渐变浅的内孔润滑螺旋槽中形成一个反向压力，使物料在内孔短暂滞留，在轴旋转带动的情况下形成润滑膜，从而利用物料本身自润滑，端面润滑槽的作用是润滑齿轮端面和轴承端面之间的摩擦。

作为优选，所述的前轴瓦和后轴瓦均采用轴承工具钢材质加工而成。

作为优选，所述的主动轴旋转接头和被动轴旋转接头的作用是将液体从管道的这边输入到旋转或往复运动的设备中，再从其中排出的连接用的密封装置，流向分单向流通、双向流通，内管的结构分内管固定、内管旋转，本方案选用的是内管固定双向流通型，液态媒介由内管进入轴心部，再由管外中空层返回，用于配合实现旋转运动中的轴内部通液态媒介。

作为优选，所述的前压力探头和后压力探头用于检测轴密封处的泄漏压力，然后反馈到密封组件辅助冷却装置，动态调整冷却装置的冷却量，进而达到一个临界点，既保持由内向外的一个压力组合空气进入泵内，又防止压力过大造成密封处泄漏。

本发明的有益效果：它专门针对类似Lyocell纤维生产工艺的特殊要求而进行特殊设计的熔体齿轮泵，具有现有其他类型熔体泵不具备性能特性，经过实际案例验证，满足了工艺要求，达到了预期效果，温度控制精度高，效果好，采用特殊的腔体流道设计，最大限度的消除死角，避免物料碳化、变质，具有自润滑特性，且在物料润滑性极弱的情况下保证一定的寿命，特殊的材质以适应Lyocell纤维生产工艺要求，轴密封泄漏量动态可调，能保持真空，隔绝空气，输送压力稳定，且寿命更长。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中前、后端盖的结构示意图；

图3为本发明中壳体的结构示意图；

图4为本发明中前、后轴瓦的结构示意图；

图5为本发明中前、后轴瓦的俯视图。

1-壳体；1-1-泵壳本体；1-2-流道孔；1-3-夹套；1-4-第二出口法兰；1-5-第二入口法兰；2-主动齿轮轴；3-被动齿轮轴；4-前端盖；5-后端盖；6-后端盖；7-左旋密封组件；8-前轴瓦；9-后轴瓦；10-泵体测温探头；11-前轴承测温探头；12-后轴承测温探头；13-主动轴旋转接头；14-被动轴旋转接头；15-前压力探头；16-后压力探头；17-端盖基体；18-流道；19-第一出口法兰；20-第一入口法兰；21-卸荷槽；22-导流槽；23-过度面；24-端面润滑槽；25-内孔润滑螺旋槽。

具体实施方式

如图1-图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含壳体1、主动齿轮轴2、被动齿轮轴3、前端盖4、后端盖5、右旋密封组件6、左旋密封组件7、前轴瓦8、后轴瓦9、泵体测温探头10、前轴承测温探头11、后轴承测温探头12、主动轴旋转接头13、被动轴旋转接头14、前压力探头15和后压力探头16，壳体1内设置有主动齿轮轴2和被动齿轮轴3，壳体1的两端分别设置有前端盖4和后端盖5，主动齿轮轴2和被动齿轮轴3与前端盖4和后端盖5的连接处分别设置有右旋密封组件6和左旋密封组件7，主动齿轮轴2和被动齿轮轴3与壳体1之间分别设置有前轴瓦8和后轴瓦9，壳体1的中部安装有泵体测温探头10，其两端分别安装有前轴承测温探头11和后轴承测温探头12，主动齿轮轴2和被动齿轮轴3的一端分别与主动轴旋转接头13和被动轴旋转接头14连接，壳体1两端的前端盖4和后端盖5上分别设置有前压力探头15和后压力探头16。

其中，所述的前端盖4和后端盖5均由端盖基体17、流道18、第一出口法兰19、第一入口法兰20组成，端盖基体17内设置有流道18，端盖基体17的上端设置有第一出口法兰19，端盖基体17的下端设置有第一入口法兰20，端盖基体17采用不锈钢材质制成，沿端盖四周内部分布若干孔洞，且孔与孔互相联通，形成流道18，工作时，液态媒介从第一入口法兰20进入，从第一出口法兰19流出，同样控制媒介的温度、流量来实现端盖的温度控制；所述的壳体1是由泵壳本体1-1、流道孔1-2、夹套1-3、第二出口法兰1-4、第二入口法兰1-5组成，泵壳本体1-1内设置有流道孔1-2，泵壳本体1-1的上下两端分别焊接有夹套1-3，其上方的夹套1-3上设置有第二出口法兰1-4，下方的夹套1-3上设置有第二入口法兰1-5，泵壳本体1-1采用不锈钢材质铸造而成，在一定的体积下，保证压力等级所需壁厚的同时，尽可能的扩大表面积，必要是可再上下表面加焊导流板，增大导热面积，夹套1-3采用压力容器不锈钢钢板折弯后焊接在泵壳本体1-1的上下面，形成两个独立的腔体，两个腔体由四个流道孔1-2连通，工作时，液态媒介从第二入口法兰1-5进入，经下腔体到上腔体，从第二出口法兰1-4流出，同样控制媒介的温度、流量来实现端盖的温度控制；所述的主动齿轮轴2和被动齿轮轴3采用优质氮化钢表面氮化耐磨处理，表面硬度可达900HV，基体同时具有良好的韧性，高负载下不易断裂、有一定的耐冲击能力，轴心中空设计，使用时配合轴用旋转接头，在轴心不通液态媒介，通过控制媒介的温度来控制齿轮轴的温度，进而抵消齿轮剪切物料产生的剪切热，避免物料温度超出工艺要求而变质、碳化，这一特性是普通熔体齿轮泵所不具备的；所述的右旋密封组件6和左旋密封组件7为针对此类工况专门设计的特殊密封组件，初级密封段主要利用反螺旋迷宫式机械密封，利用轴旋转时螺旋产生的反向推力来抵消一定泄漏压力，在合适的粘度、转速、螺旋设计参数下可完全阻挡物料泄漏，一般转速受制于管路流量设计、螺旋参数出厂后无法改变，因此设法动态改变密封段的物料粘度来获取更宽的工况范围，本方案的螺旋外套有中空腔体，使用过程中腔体内通液态媒介（可以是水、油等），通过控制媒介的温度、流量来干涉螺旋位置的温度从而改变物料的粘度（物料粘度和温度呈反向特性），后段密封为四氟密封圈组合，主要用于粘度特别低、防止空气从轴密封进入泵内，必要的时候还可加装封液装置（常见于机械密封）来提升封气能力；所述的前轴瓦8和后轴瓦9的齿端面结合面高压腔侧均设置有卸荷槽21、导流槽22、过度面23、端面润滑槽24和内孔润滑螺旋槽25，过度面23为非规则面，目的是让泵入口口径和齿轮齿部轮廓相对平滑过度，防止形成死角，引起物料长期滞留导致变质、碳化，内孔润滑螺旋槽25是针对轴承自润滑的要求而设计的大导程螺旋槽，槽深度由齿端面向外渐渐变浅；工作时，物料由高压腔侧挤入卸荷槽21，经导流槽22进入内孔润滑螺旋槽25，在逐渐变浅的内孔润滑螺旋槽25中形成一个反向压力，使物料在内孔短暂滞留，在轴旋转带动的情况下形成润滑膜，从而利用物料本身自润滑，端面润滑槽24的作用是润滑齿轮端面和轴承端面之间的摩擦；所述的前轴瓦8和后轴瓦9均采用轴承工具钢材质加工而成；所述的主动轴旋转接头13和被动轴旋转接头14的作用是将液体从管道的这边输入到旋转或往复运动的设备中，再从其中排出的连接用的密封装置，流向分单向流通、双向流通，内管的结构分内管固定、内管旋转，本方案选用的是内管固定双向流通型，液态媒介由内管进入轴心部，再由管外中空层返回，用于配合实现旋转运动中的轴内部通液态媒介；所述的前压力探头15和后压力探头16用于检测轴密封处的泄漏压力，然后反馈到密封组件辅助冷却装置，动态调整冷却装置的冷却量，进而达到一个临界点，既保持由内向外的一个压力组合空气进入泵内，又防止压力过大造成密封处泄漏。

本具体实施方式专门针对类似Lyocell纤维生产工艺的特殊要求而进行特殊设计的熔体齿轮泵，具有现有其他类型熔体泵不具备性能特性，经过实际案例验证，满足了工艺要求，达到了预期效果，温度控制精度高，效果好，采用特殊的腔体流道设计，最大限度的消除死角，避免物料碳化、变质，具有自润滑特性，且在物料润滑性极弱的情况下保证一定的寿命，特殊的材质以适应Lyocell纤维生产工艺要求，轴密封泄漏量动态可调，能保持真空，隔绝空气，输送压力稳定，且寿命更长。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：它包含壳体(1)、主动齿轮轴(2)、被动齿轮轴(3)、前端盖(4)、后端盖(5)、右旋密封组件(6)、左旋密封组件(7)、前轴瓦(8)、后轴瓦(9)、泵体测温探头(10)、前轴承测温探头(11)、后轴承测温探头(12)、主动轴旋转接头(13)、被动轴旋转接头(14)、前压力探头(15)和后压力探头(16)，壳体(1)内设置有主动齿轮轴(2)和被动齿轮轴(3)，壳体(1)的两端分别设置有前端盖(4)和后端盖(5)，主动齿轮轴(2)和被动齿轮轴(3)与前端盖(4)和后端盖(5)的连接处分别设置有右旋密封组件(6)和左旋密封组件(7)，主动齿轮轴(2)和被动齿轮轴(3)与壳体(1)之间分别设置有前轴瓦(8)和后轴瓦(9)，壳体(1)的中部安装有泵体测温探头(10)，其两端分别安装有前轴承测温探头(11)和后轴承测温探头(12)，主动齿轮轴(2)和被动齿轮轴(3)的一端分别与主动轴旋转接头(13)和被动轴旋转接头(14连接，壳体(1)两端的前端盖(4)和后端盖(5)上分别设置有前压力探头(15)和后压力探头(16)。

2.根据权利要求1所述的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：所述的前端盖(4)和后端盖(5)均由端盖基体(17)、流道(18)、第一出口法兰(19)、第一入口法兰(20)组成，端盖基体(17)内设置有流道(18)，端盖基体(17)的上端设置有第一出口法兰(19)，端盖基体(17)的下端设置有第一入口法兰(20)，端盖基体(17)采用不锈钢材质制成，沿端盖四周内部分布若干孔洞，且孔与孔互相联通，形成流道(18)。

3.根据权利要求1所述的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：所述的壳体(1)是由泵壳本体(1-1)、流道孔(1-2)、夹套(1-3)、第二出口法兰(1-4)、第二入口法兰(1-5)组成，泵壳本体(1-1)内设置有流道孔(1-2)，泵壳本体(1-1)的上下两端分别焊接有夹套(1-3)，其上方的夹套(1-3)上设置有第二出口法兰(1-4)，下方的夹套(1-3)上设置有第二入口法兰(1-5)，泵壳本体(1-1)采用不锈钢材质铸造而成，夹套(1-3)采用压力容器不锈钢钢板折弯后焊接在泵壳本体(1-1)的上下面，形成两个独立的腔体，两个腔体由四个流道孔(1-2)连通。

4.根据权利要求1所述的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：所述的主动齿轮轴(2)和被动齿轮轴(3)采用优质氮化钢表面氮化耐磨处理。

5.根据权利要求1所述的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：所述的前轴瓦(8)和后轴瓦(9)的齿端面结合面高压腔侧均设置有卸荷槽(21)、导流槽(22)、过度面(23)、端面润滑槽(24)和内孔润滑螺旋槽(25)，过度面(23)为非规则面，内孔润滑螺旋槽(25)的槽深度由齿端面向外渐渐变浅。

6.根据权利要求1所述的一种用于Lyocell纤维装置专用熔体齿轮泵，其特征在于：所述的前轴瓦(8)和后轴瓦(9)均采用轴承工具钢材质加工而成。