拓展外啮合齿轮泵操作的窗口

介绍

许多化学品生产商在他们的产品组合中，采取一不做二不休的方式。换句话说，没有公司会决定仅生产次氯酸钠或只生产硫酸。作为一个为相当一部分不同市场或行业提供化学品的全球供应商，在建立了大量的协同效应和声誉的同时，通过提供产品组合，公司可以拥有更广泛的受众人群，从而满足市场更广泛的需求。

然而，这种想法必须切实可行。也就是说，一个公司生产越多的化学品，产品变得越复杂，通常需要越多的生产线。投资新生产线是非常密集的资本支出，并且，当用完现有的生产设施空间，化学品生产商接下来要做一个选择：淘汰一些旧的产品，或开发新设施。

大约4年前，美国的一个化学品生产商，在打算扩展产品组合时，发现了公司所面临的窘境。

位于瑞士上格拉特的马格泵系统股份公司（Maag Pump Systems AG），是一家为化学生产开发齿轮泵技术的公司，该公司的一名资深工程专家，雷内•特里伯解释说：“他们当然明白，专用的小生产线需要更多的关注。所以，如果你有五条生产线，用于五种产品，你就需要五台齿轮泵，并对它们进行维护。”

挑战

具体而言，该公司想着手生产一种新的混合物，而现有生产线制造出的化合物粘度要比先前使用的低50-100倍。在这种情况下，让生产线开工生产此产品，就类似于先用喷嘴喷蜂蜜一分钟再用它来喷水。

于是，该公司只剩下两个选择：建立一条新生产线，专用于新配方；或者为现有生产线添加另外一个泵，配备必要的分离器和阀门，这样能使其处理额外的配方。尽管每个选择都伴随着潜在的操作隐患。

特里伯说：“为每个新产品添加一条生产线，并保证这些线路运转，比制造一条能在组件中转换的线路要贵的多。但是，另一方面，如果你为现有生产线添加组件，它们就必须能处理它们遇到的所有范围的产品。

马格泵系统的第六代（Gen 6）齿轮泵

化学品生产商建议为现有生产线添加一条旁通线和第二个泵，在输送低粘度材质时，原始泵处于闲置模式。然而，最终的情况是一台齿轮泵在无需添加额外泵、阀门或分离器、也不需要建立一条全新生产线的情况下就具有处理整个粘度范围的能力。

解决方案

来自马格泵系统的第六代（Gen 6）齿轮泵，能处理专业化生产线与添加了额外硬件而被修改的线路之间的冲突,从而使它们能处理各种配方。在齿轮泵的运行中，第六代泵开辟了革命性的新天地。因为马格重新思考和设计了泵的每一个组件——从齿轮和轴到轴承和密封件——在这个过程中调整所有组件如何相互作用。结果是，一个最先进的技术改变了一切以往与齿轮操作相关的规则:

•同样的泵壳尺寸，产出的流量提高了50%。

•较高的容积效率，减少了50%以上的回流。

•压力波动减小了十倍。

•比传统的齿轮泵的设计占有更小的空间，但是，也可以被设计为先前马格标准泵型号的完美替换。

•更重要的是，由于拓宽了泵的操作窗口，无需专门的生产线，只一个泵就可以输送粘度范围广泛变化的不同液体。

特里伯说：“基础创新是改变泵的核心，没有任何人在做这件事”；“通过做这件事，我们可以改变齿轮泵操作方面的类同，开创一种全新的思考范围。我们正在制作一个更小的泵，但是允许更高的流量；我们已经打破了齿轮泵操作的定律。”

最显著的设计变化是，更改了啮合齿轮之间液体流通的间隙。在输送时，高粘度液体产生了许多摩擦，所以，为了提供所需的流量速，必须优化流通路径。也就是说，由于第六代泵较高的内在效率，间隙要做的更宽，但是仍要充分密封低粘度的液体。另一方面，越宽的间隙能为较粘稠的液体创造更多的空间使其流通，而且不会产生太大的摩擦力，从而保持熔融温度有限的上升。

特里伯表示：“通常，因为容积一致的窗口是关紧的，所以一台齿轮泵能输送的液体很受限制。”；“使用第六代泵后，容积一致的窗口打开显著，可以输送更多的低粘度介质，不限制输送较高粘度介质的能力。”

总的来说，第六代泵输送给用户带来了以下好处：

•极大的提升了容积效率，从而可以在运转时降低泵转速、剪切率和温度，由此提高生产效率、产品质量，并延长了泵的使用寿命，电能消耗相应的减少了10%甚至更多——某些情况下，甚至可达50%。

•由于抗压能力的提升，允许使用更细的过滤网，进一步贴近了生产线，使得产品质量得到了全面提高。更少的脉动也将保证完成品的品质均衡。

•扩展了多种多样产品的生产范围，因为一台泵可以处理许多带有粘度的产品配方，粘度数量级变化可多达5个。

•匹配老一代泵接口的可供选择的泵壳体设计。生产商可以用最小的安装成本获得产品性能的提高。

第六代（Gen 6）齿轮泵提高了容积效率，减少了50%以上的回流。

特里伯还说：“第六代泵在生产广泛的产品过程中，运转表现良好，但同时该技术还可以用在低粘度单体和预聚合物的间歇法工艺中，并且循环整个混合物，直到完全起反应，然后当液体变得更粘稠时，即可使用相同的齿轮泵出料和推动其通过线路。”；“这样做可适应产品的多种变化，并为间歇式反应器提供更宽的操作范围，间歇式反应器可以为不同的应用打开窗口，这种情况下可以使用泵。这就是第六代泵的特别之处。在它之前，我们有不同的标准化间隙，但是所有泵的运转方式相同。关于模拟齿轮泵的性能，我们创造了一个新的方程式，这为我们提供了全新的机遇。”

结论

所以，总部位于美国的化学品生产商，为了处理新配方，在安装新生产线和改造现有生产线之间的艰难抉择中争论不休。

特里伯回忆说：“我们跟他们讲，‘伙计们，我们有一种新产品，无需任何分离器和额外的阀门，就可以处理整个范围，’”；“我们建立的第六代泵代替了它们的现有泵——具有相同的泵尺寸，与他们老的、现有的泵一样的连接法兰。在一天结束时，替代泵可以做的比原始泵更好，可以处理所有压力需求的新产品，无需额外的阀门和旁通线，显著降低了所需的成本支出。第六代泵工作时，没有遇到任何产品处理的限制。”