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KRACHT齿轮泵:外啮合正位移原理与模块化设计的技术解析

更新时间:2026-06-20      浏览次数:2
在流体输送与液压传动领域,齿轮泵以其结构简单、工作可靠和自吸能力良好的特点,成为应用广泛的容积式泵之一。KRACHT(克拉克)公司自1911年成立以来,在齿轮泵的设计与制造方面积累了丰富的技术经验。其KF系列输送泵、KP系列高压齿轮泵及BT系列低速齿轮泵等产品线,覆盖了从低压流体输送到高压液压系统的多种应用场景。本文从工作原理、结构特征、轴向间隙补偿技术及产品系列等角度,对该品牌齿轮泵的技术体系进行系统阐述。
 
外啮合齿轮泵的工作原理
 
KRACHT齿轮泵采用外啮合齿轮设计。其基本结构由泵体、主动齿轮、从动齿轮、前后泵盖、轴承及密封装置等零部件组成。两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转,壳体的内部呈“8”字形轮廓,齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。
 
在工作过程中,主动轮随电动机旋转并带动从动轮同步转动。当吸入室一侧的啮合齿逐渐分开时,吸入室容积增大、压力降低,将吸入管中的液体吸入泵内。吸入的液体分两路在齿槽内被齿轮推送至排出室。液体进入排出室后,由于两个齿轮的轮齿不断啮合,液体受挤压而从排出室进入排出管。主动齿轮和从动齿轮持续旋转,泵即连续不断地吸入和排出液体。
 
KRACHT齿轮泵除具有自吸能力、流量与排出压力无关等特点外,泵壳上无吸入阀和排出阀,结构简单。齿轮泵原则上是自启动的——只要泵体内有足够的液体介质,即可在启动时自行建立吸入能力。然而,齿轮泵的效率相对较低、噪音和振动较大、易磨损,主要适用于输送无腐蚀性、无固体颗粒且具有润滑能力的各种油类。
 
轴向间隙补偿与高压密封技术
 
齿轮泵实现高压运行的关键技术在于轴向间隙补偿。在齿轮泵的工作过程中,齿轮端面与泵盖之间的轴向间隙会导致高压侧介质向低压侧泄漏,从而降低容积效率。随着工作压力的升高,泄漏量增大,容积效率下降更为明显。
 
KRACHT齿轮泵通过在齿轮两侧安装浮动导套(亦称浮动侧板或压力补偿板)来实现轴向间隙的自动补偿。浮动导套的设计原理为:将出口侧的高压介质引入导套背面的压力腔,利用介质压力将导套推向齿轮端面,使轴向间隙在运行过程中始终保持在一个较小的范围内。浮动导套依据介质粘度进行浮动补偿设计,保证了泵在各个工作点保持较高的容积效率。位于齿轮两侧的密封轴承支撑着齿轮轴,同时在轴承密封圈范围内的压力反馈到重载多元合金平面轴承衬套上,实现轴向间隙的补偿。
 
这一技术使KRACHT齿轮泵能够在较高的工作压力下保持稳定的输出流量。以KP系列高压齿轮泵为例,其工作压力范围覆盖真空至300bar,瞬时峰值压力可达350bar。齿轮轴系采用大模数设计,配合特殊修形的齿廓,使困油现象产生的压力冲击得到有效抑制。
 
降噪设计与运行平稳性
 
齿轮泵的噪音主要来源于两个方面:一是齿轮啮合过程中困油现象引起的压力冲击,二是齿间容积周期性变化导致的流量脉动。KRACHT在多款齿轮泵中采用了斜齿啮合设计——斜齿齿轮的啮合重合度高于直齿齿轮,多个轮齿同时参与啮合的时间更长,传递力矩的过程更加平滑。这一设计结合特殊的齿轮构造,能够有效降低噪音和压力波动。
 
在KP 0型高压齿轮泵中,由于齿数较多(n=12)和特殊的齿形设计,与设计相关的体积流量波动和相关的压力脉冲得到了显著降低。齿轮装置由表面硬化的钢材制成,包括驱动轴轮和销轮,通过对齿面进行刮削保证了较高的制造质量。
 
产品系列与模块化设计
 
KRACHT齿轮泵产品线根据应用场景和性能要求划分为多个系列。
 
KF系列输送泵是应用范围广的齿轮泵系列。KF齿轮泵用于泵送各种流体,适用于化工和塑料行业、船舶应用、一般流体输送、润滑油技术和燃料等领域。KF系列的核心技术特征在于其模块化设计——泵体和可选组件可根据需要进行组合,并可后续扩展。模块化设计理念使泵的各个部件具有较高的通用性和互换性。标准泵壳采用灰铸铁制造,齿轮单元由高强度表层硬化钢制造,并通过特殊复合滑动轴承衬加固和安装。排量范围为0.5至3,150cm³/rev,温度范围为-40℃至200℃,最高工作压力为25bar。该泵也适用于润滑性能较弱的介质。
 
KP系列高压齿轮泵专为高压液压应用而设计。KP 0型外啮合齿轮泵属于压盖式泵类型——基本的功能元件(齿轮和轴承座)位于高强度挤压合金的铝制壳体内。流量范围为1.73至11.75L/min,最高工作压力为280bar。KP2/KP3系列采用大模数齿轮和特殊齿形,有效减少了容积误差和压力波动。
 
BT系列低速齿轮泵用于输送各种中高粘度液体,前提是液体具有一定的低润滑性、不含固体颗粒且具有化学相容性。排量范围为6.9至1,056cm³/rev,温度范围为-10℃至220℃,最高工作压力为8bar。
 
DT DuroTec®系列齿轮泵专门用于研磨性和润滑不良的流体。排量范围为3.0至250cm³/rev,温度范围为-20℃至150℃,最高工作压力为150bar。
 
应用领域与选型考量
 
KRACHT齿轮泵的应用覆盖了多个工业领域。在船用领域,用于舵机液压装置、船用齿轮箱润滑油供应和燃油供应模块。在风力发电领域,用于风电变桨系统和风力涡轮机的润滑油供应。在冶金行业,用于连铸机液压系统和润滑系统。在工程机械领域,用于混凝土泵车液压系统。在化工领域,用于各种流体的输送和计量。在可再生能源领域,作为燃料输送泵使用。
 
选型时需综合评估输送介质的特性(粘度、润滑性、腐蚀性、是否含固体颗粒)、工作压力与温度范围、所需流量与排量、安装空间与接口要求以及是否需要安全阀等附件。模块化设计允许用户根据具体工况选择泵体材质(灰铸铁、球墨铸铁或不锈钢)、密封形式、轴承类型和安装方式。