螺桿泵工作原理與特點(diǎn)
一 螺桿泵的基本工作原理
螺桿泵是利用螺桿的回轉(zhuǎn)來(lái)吸排液體的。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，猶如一螺母在螺紋回轉(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。
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(dá)18600cm3/分；
2)運(yùn)送液體的種類(lèi)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。
二 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(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(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(lái)支承，因此，不需要在外端另設(shè)軸承，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，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(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電動(dòng)機(jī)過(guò)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，通常采用機(jī)械軸封，并可根據(jù)工作壓力的高低采取不同的形式。
三 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=60Ftnm3/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、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(chēng)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=Kn1.5D2σm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(jiàn)，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
四 螺桿泵的管理
4.1起動(dòng)
螺桿泵應(yīng)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(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(kāi)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(kāi)啟時(shí)，液體是在有節(jié)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(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(guò)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(guò)度磨損等原因引起。
4.3 停車(chē)
泵停車(chē)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。
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公元前三世紀(jì)，阿基米德發(fā)明的螺旋桿，可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處，其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。 |
