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三螺桿泵工作原理
發(fā)布時(shí)間：2010-10-12 14:06:46 | 閱讀次數(shù)：2083次
螺桿泵盡管三螺桿泵有諸多優(yōu)勢(shì)，但若選型不當(dāng)，則不僅得不到滿意的運(yùn)行效果，而且會(huì)導(dǎo)致泵的噪音和振動(dòng)，甚至嚴(yán)重?fù)p壞泵的內(nèi)部零件，使泵系統(tǒng)不能正常工作，因此，選型人員應(yīng)多方慎重考慮，合理選型，必要時(shí)應(yīng)向我廠技術(shù)部門咨詢。三螺桿泵選型時(shí)，要盡可能詳盡地了解泵的使用條件，除了運(yùn)行參數(shù)，如流量，壓力需要清楚以耐腐蝕泵外，輸送介質(zhì)的特性如介質(zhì)的腐蝕性，含汽量，含固溶物的比率及固體顆粒的大小，以及介質(zhì)的工作溫度，粘度，比重，對(duì)材料的腐蝕性等和泵裝置的吸入條件，安裝條件均要了解，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，三螺桿泵選型時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1. 泵轉(zhuǎn)速的選擇
1.1 以輸送介質(zhì)粘度和泵的規(guī)格確定轉(zhuǎn)速范圍：
輸送高粘度介質(zhì)時(shí)，泵應(yīng)選低轉(zhuǎn)速，若粘度較低，相應(yīng)可選擇高轉(zhuǎn)速：
介質(zhì)粘度〉20°E時(shí)，對(duì)于大規(guī)格的泵（主桿外徑60mm以上），轉(zhuǎn)速以970rpm或720rpm為宜，如果粘度更高（粘度〉80°E）如粘膠液，可降低轉(zhuǎn)速使用，推薦200-500rpm；
對(duì)于小規(guī)格的泵，介質(zhì)粘度〉20°E時(shí)，轉(zhuǎn)速以1450rpm或970rpm為宜，如果粘度更高（粘度〉80°E），可降低轉(zhuǎn)速使用，推薦300-600rpm；
1.2 由于泵的轉(zhuǎn)速越高，自吸泵在相同性能參數(shù)下，泵的體積就越小，但由于轉(zhuǎn)速高，摩擦功率高，泵的磨損就大，壽命就短，如果輸送介質(zhì)的潤(rùn)滑性比較差或含有微量雜質(zhì)，應(yīng)選擇較低轉(zhuǎn)速，以使泵保持較長(zhǎng)的壽命，推薦在1450rpm以下。
2. 結(jié)構(gòu)的選擇可根據(jù)泵的安裝和使用條件參考三螺桿泵的系列和型式來進(jìn)行，原則上：
2.1 輸送潤(rùn)滑性油類，溫度在80°C以下選擇內(nèi)置結(jié)構(gòu)的泵；
2.2 溫度超過80°C或輸送介質(zhì)潤(rùn)滑性差時(shí)，選擇外置軸承結(jié)構(gòu)的泵；
2.3 輸送流動(dòng)性差，粘度較高的介質(zhì)或需要所輸送介質(zhì)進(jìn)行加熱或保溫時(shí)選擇雙層加熱泵體結(jié)構(gòu)的泵；
2.4 高溫輸送時(shí)，應(yīng)選擇耐高溫的材料所制成的泵，請(qǐng)與我廠聯(lián)系。
3. 泵材料組合的選擇：
詳見材料組合。
4. 關(guān)于泵的吸入能力可查閱我廠樣本提供的NPSHr或[HS]值。
5. 配套的選配
泵的選型確定后，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)可查到泵的軸功率N，該軸功率再加上一定的功率儲(chǔ)備后，作為選配電機(jī)的依據(jù)，一般電機(jī)功率Nm應(yīng)不小于泵軸功率N乘以功率儲(chǔ)備系數(shù)K后所得值，K值可參照下表取值：
N（KW) N<5 5 10 N>50
K 1.25 1.2 1.15 1.1
另外，選泵時(shí)還常由于樣本提供的泵性能參數(shù)均以表格形式或特定粘度、轉(zhuǎn)速下性能曲線的形式給出，所需泵的性能值有時(shí)不能直接讀出，這時(shí)可遵循以下原則作粗略估算，若需比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可向?qū)I(yè)人員咨詢。
三螺桿泵的流量、壓力在相同轉(zhuǎn)速、粘度時(shí)近似呈直線關(guān)系，壓力越高，流量越小。
相同粘度、壓力下，泵的流量與轉(zhuǎn)速近似成正比。
相同轉(zhuǎn)速、粘度下，軸功率與壓力近似成正比。
同一粘度、壓力下，軸功率與轉(zhuǎn)速近似成正比。
粘度增大時(shí)，流量和軸功率均增加，但由于其中關(guān)系較復(fù)雜，必要時(shí)可向?qū)I(yè)人員咨詢。
只要選型得當(dāng)，維護(hù)合理，三螺桿泵就可保證令人滿意的運(yùn)行
1 螺桿泵的基本工作原理
螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來吸排液體的。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(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)， 兩邊的螺桿為從動(dòng)螺桿，隨主動(dòng)螺桿作反向旋轉(zhuǎn)。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(nèi)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。隨著螺桿的轉(zhuǎn)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(xù)地推移至排出端，將封閉在 各空間中的液體不斷排出，猶如一在螺紋回轉(zhuǎn)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)曲面上存在著諸如ab或de之類的非密封區(qū)，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(gòu)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又沿著自己的螺線繞向背面， 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)相銜接的密封面上，也存在著類似于正面的三 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，則凹槽將順軸向盤饒螺桿， 將吸排口貫通，無法形成密封)。不難想象，在這樣的螺桿 上，將形成許多個(gè)獨(dú)立的“∞”形密封空間，每一個(gè)密封空間所占有的軸向長(zhǎng)度恰好等于累桿的導(dǎo)程t。因此，為了使螺桿 能吸、排油口分隔開來，螺桿的螺紋段的長(zhǎng)度至少要大于一個(gè)導(dǎo)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/cm 2，流量可達(dá)18600cm3/分；
2)運(yùn)送液體的種類和粘度范圍寬廣；
3)因?yàn)楸脙?nèi)的回轉(zhuǎn)部件慣性力較低，故可使用很高的轉(zhuǎn)速；
4)吸入性能好，具有自吸能力；
5)流量均勻連續(xù)，振動(dòng)小，噪音低；
6)與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感；
7)結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)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(duì)液體的粘度變化比較敏感。
2 三螺桿泵的結(jié)構(gòu)
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(nèi)按每個(gè)導(dǎo)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(duì)稱嚙合， 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(fù)荷。從動(dòng)螺桿所受徑向力沿其整個(gè)長(zhǎng)度都由泵缸襯套來支承，因此，不需要在外端另設(shè) 基本上也不承受彎曲負(fù)荷。在運(yùn)行中，螺桿外圓表面和 泵缸內(nèi)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)，兩端分別作用著液體的吸排壓力，因此對(duì)螺桿要產(chǎn)生軸向推力。對(duì)于壓差小于10千克力/cm2 的小型泵， 上海正奧泵業(yè)制造有限公司可以采用止推軸承。此外，還通過主動(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(dāng)泵的排出口完全封閉時(shí)，泵內(nèi)的壓力就會(huì)上升到使泵損壞或使過載的危險(xiǎn)程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設(shè)置安全閥。
螺桿泵的軸封，液下泵通常采用機(jī)械軸封，并可根據(jù)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(jì)算：
Qt=60Ftn m3/h
式中：F—泵缸的有效截面積，cm2；t—螺桿螺紋的導(dǎo)程， m；n—主動(dòng)螺桿的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。
螺桿泵的內(nèi)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(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)；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、隔膜泵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(nèi)泵傳給液體的能量，也稱輸出 功率，可用下式計(jì)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=Kn1.5D2 σm 千瓦
式中：n—轉(zhuǎn)速；D—主動(dòng)螺桿的外徑；—粘度；K—與螺桿長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)；m=0.3-0.5。
由上可見，當(dāng)泵運(yùn)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(dāng)計(jì)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(yīng)在吸排停止閥全開的情況下起動(dòng)，以防過載或吸空。
螺桿泵雖然具有干吸能力，但是必須防止干轉(zhuǎn)，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(yīng)在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動(dòng)，讓泵起動(dòng)時(shí)的負(fù)荷最低，直到原動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將旁通閥逐漸關(guān)閉。
當(dāng)旁通閥開啟時(shí)，液體是在有節(jié)流的情況下在泵中不斷流動(dòng)的，而循環(huán)的油量越多，循環(huán)的時(shí)間越長(zhǎng)，液體的發(fā)熱也就越嚴(yán)重，甚至使泵因高溫變形而損壞，必須引起注意。
4.2 運(yùn)轉(zhuǎn)螺桿泵必須按既定的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生一定的吸排。
泵工作時(shí)，應(yīng)注意檢查壓力、溫度和機(jī)械軸封的工作。對(duì)軸封應(yīng)該允許有微量的泄漏，如泄漏量不超過20-30秒/滴，則認(rèn)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(jié)失中或泵過度磨損等原因引起。
4.3 停車
泵停車時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉排出停止閥，并待泵完全停轉(zhuǎn)后關(guān)閉吸入停止閥。
4.4 螺桿泵因工作螺桿長(zhǎng)度較大， 剛性較差，容易引起彎曲，造成工作失常。油桶泵對(duì)軸系的連接必須很好對(duì)中；對(duì)中工作最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(yīng)獨(dú)立固定，盡可能減少對(duì)泵的牽連等。此外，備用螺桿，在保存時(shí)最好采用懸吊固定的方法，避免因放置不平而造成的變形。
