螺桿泵工作原理與特點(diǎn)

        螺桿泵是一種單螺桿式輸運泵,它的主要工作部件是偏心螺旋體的螺桿（稱(chēng)轉子）和內表面呈雙線(xiàn)螺旋面的螺桿襯套（稱(chēng)定子）。其工作原理是當電動(dòng)機帶動(dòng)泵軸轉動(dòng)時(shí),螺桿一方面繞本身的軸線(xiàn)旋轉,另一方面它又沿襯套內表面滾動(dòng),于是形成泵的密封腔室。螺桿每轉一周,密封腔內的液體向前推進(jìn)一個(gè)螺距,隨著(zhù)螺桿的連續轉動(dòng),液體螺旋形方式從一個(gè)密封腔壓向另一個(gè)密封腔,后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機械,具有結構簡(jiǎn)單、工作安全可靠,使用維修方便、出液連續均勻、壓力穩定等優(yōu)點(diǎn)。

    一種利用螺桿的旋轉來(lái)吸排液體的泵，它適于吸排黏稠液體.

    1.螺桿泵的基本工作原理

    螺桿泵是利用螺桿的回轉來(lái)吸排液體的。圖1表示三螺桿泵的剖視圖。圖中，中間螺桿為主動(dòng)螺桿，由原動(dòng)機帶動(dòng)回轉，兩邊的螺桿為從動(dòng)螺桿，隨主動(dòng)螺桿作反向旋轉。主、從動(dòng)螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。

    由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內壁的緊密配合，在泵的吸入口和排出口之間，就會(huì )被分隔成一個(gè)或多個(gè)密封空間。隨著(zhù)螺桿的轉動(dòng)和嚙合，這些密封空間在泵的吸入端不斷形成，將吸入室中的液體封入其中，并自吸入室沿螺桿軸向連續地推移至排出端，將封閉在各空間中的液體不斷排出，猶如一螺母在螺紋回轉時(shí)被不斷向前推進(jìn)的情形那樣，這就是螺桿泵的基本工作原理。

    螺桿與殼體之間的密封面是一個(gè)空間曲面。在這個(gè)曲面上存在著(zhù)諸如ab或de之類(lèi)的非密封區，并且與螺桿的凹槽部分形成許多三角形的缺口abc、def。這些三角形的缺口構成液體的通道，使主動(dòng)螺桿凹槽A與從動(dòng)螺桿上的凹槽B、C相連通。而凹槽B、C又沿著(zhù)自己的螺線(xiàn)繞向背面，并分別和背面的凹槽D、E相連通。由于在槽D、E與槽F(它屬于另一頭螺線(xiàn))相銜接的密封面上，也存在著(zhù)類(lèi)似于正面的三角形缺口a’b’c’，所以D、F、E也將相通。這樣，凹槽ABCDEA也就組成一個(gè)“∞”形的密封空間(如采用單頭螺紋，則凹槽將順軸向盤(pán)饒螺桿，將吸排口貫通，無(wú)法形成密封)。不難想象，在這樣的螺桿上，將形成許多個(gè)獨立的“∞”形密封空間，每一個(gè)密封空間所占有的軸向長(cháng)度恰好等于累桿的導程t。因此，為了使螺桿能吸、排油口分隔開(kāi)來(lái)，螺桿的螺紋段的長(cháng)度至少要大于一個(gè)導程。

    從上述工作原理可以看出，螺桿泵有以下優(yōu)點(diǎn)：

    1)壓力和流量范圍寬闊。壓力約在3.4-340千克力/cm2，流量可達18600cm3/分；

    2)運送液體的種類(lèi)和粘度范圍寬廣；

    3)因為泵內的回轉部件慣性力較低，故可使用很高的轉速；

    4)吸入性能好，具有自吸能力；

    5)流量均勻連續，振動(dòng)小，噪音低；

    6)與其它回轉泵相比，對進(jìn)入的氣體和污物不太敏感；

    7)結構堅實(shí)，安裝保養容易。

    螺桿泵的缺點(diǎn)是，螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對液體的粘度變化比較敏感。

2三螺桿泵的結構

    它主要是由固定在泵體中的襯套(泵缸)以及安插在泵缸中的主動(dòng)螺桿和與其嚙合的兩根從動(dòng)螺桿所組成。三根互相嚙合的螺桿，在泵缸內按每個(gè)導程形成為一個(gè)密封腔，造成吸排口之間的密封。

    泵工作時(shí)，由于兩從動(dòng)螺桿與主動(dòng)螺桿左右對稱(chēng)嚙合，故作用在主動(dòng)螺桿上的徑向力完全平衡，主動(dòng)螺桿不承受彎曲負荷。從動(dòng)螺桿所受徑向力沿其整個(gè)長(cháng)度都由泵缸襯套來(lái)支承，因此，不需要在外端另設軸承，基本上也不承受彎曲負荷。在運行中，螺桿外圓表面和泵缸內壁之間形成的一層油膜，可防止金屬之間的直接接觸，使螺桿齒面的磨損大大減少。

    螺桿泵工作時(shí)，兩端分別作用著(zhù)液體的吸排壓力，因此對螺桿要產(chǎn)生軸向推力。對于壓差小于10千克力/cm2的小型泵，可以采用止推軸承。此外，還通過(guò)主動(dòng)螺桿的中央油孔將高壓油引入各螺桿軸套的底部，從而在螺桿下端產(chǎn)生一個(gè)與軸向推力方向相反的平衡推力。

    螺桿泵和其它容積泵一樣，當泵的排出口完全封閉時(shí)，泵內的壓力就會(huì )上升到使泵損壞或使電動(dòng)機過(guò)載的危險程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設置安全閥。

    螺桿泵的軸封，通常采用機械軸封，并可根據工作壓力的高低采取不同的形式。

    3螺桿泵的性能

    3.1排量

    螺桿泵的理論排量可由下式計算：

    Qt=60Ftnm3/h

    式中：F—泵缸的有效截面積，cm2；t—螺桿螺紋的導程，m；n—主動(dòng)螺桿的每分鐘轉數。

    螺桿泵的內部泄漏量Qs：

    Qs=αp/σm

    式中：p—泵的工作壓力；σ—所排送的液體的粘度；α—與螺桿直徑和有效長(cháng)度有關(guān)的系數；m=0.3-0.5。

    泵在壓送不同粘度的液體時(shí)，其排量會(huì )發(fā)生變化。排量和粘度的關(guān)系可由下式表示：

    Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m

    式中：Q1—粘度為σ1時(shí)的排量；Q2—粘度為σ2時(shí)的排量。

    3.2功率

    泵的軸功率一般為水功率、摩擦功率和泄漏損失功率這三部分的總和。

    水功率Nc是指單位時(shí)間內泵傳給液體的能量，也稱(chēng)輸出功率，可用下式計算：

    Nc=PQ×10-3千瓦

    式中：P—泵的排出壓力和吸入壓力之差，帕；Q—泵的實(shí)際排量，m3/s。

    摩擦功率是指液體粘性阻力產(chǎn)生的摩擦損失，可由下式表示：

    Nf=Kn1.5D2σm千瓦

    式中：n—轉速；D—主動(dòng)螺桿的外徑；—粘度；K—與螺桿長(cháng)度有關(guān)的系數；m=0.3-0.5。

    由上可見(jiàn)，當泵運送的液體粘度不同時(shí)，泵的軸功率也將不同。

    泄漏損失是指液體從高壓處漏回低壓處所造成的功率損失。

    所以，當計算泵的軸功率時(shí)，如采用理論排量，則泵的軸功率由下式表示：

    N=NfPQt10-3千瓦

    4螺桿泵的管理

    4.1起動(dòng)

    螺桿泵應在吸排停止閥全開(kāi)的情況下起動(dòng)，以防過(guò)載或吸空。

    螺桿泵雖然具有干吸能力，但是必須防止干轉，以免擦傷工作表面。

    假如泵需要在油溫很低或粘度很高的情況下起動(dòng)，應在吸排閥和旁通閥全開(kāi)的情況下起動(dòng)，讓泵起動(dòng)時(shí)的負荷低，直到原動(dòng)機達到額定轉速時(shí)，再將旁通閥逐漸關(guān)閉。

    當旁通閥開(kāi)啟時(shí)，液體是在有節流的情況下在泵中不斷循環(huán)流動(dòng)的，而循環(huán)的油量越多，循環(huán)的時(shí)間越長(cháng)，液體的發(fā)熱也就越嚴重，甚至使泵因高溫變形而損壞，必須引起注意。

    4.2運轉

    螺桿泵必須按既定的方向運轉，以產(chǎn)生一定的吸排。

    泵工作時(shí)，應注意檢查壓力、溫度和機械軸封的工作。對軸封應該允許有微量的泄漏，如泄漏量不超過(guò)20-30秒/滴，則認為正常。假如泵在工作時(shí)產(chǎn)生噪音，這往往是因油溫太低，油液粘度太高，油液中進(jìn)入空氣，聯(lián)軸節失中或泵過(guò)度磨損等原因引起。

    4.3停車(chē)

    泵停車(chē)時(shí)，應先關(guān)閉排出停止閥，并待泵完全停轉后關(guān)閉吸入停止閥。

    4.4螺桿泵因工作螺桿長(cháng)度較大，剛性較差，容易引起彎曲，造成工作失常。對軸系的連接必須很好對中；對中工作好是在安裝定位后進(jìn)行，以免管路牽連造成變形；連接管路時(shí)應獨立固定，盡可能減少對泵的牽連等。此外，備用螺桿，在保存時(shí)好采用懸吊固定的方法，避免因放置不平而造成的變形公元前三世紀，阿基米德發(fā)明的螺旋桿，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺桿泵所利用。

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