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螺桿泵的結構及工作原理
螺桿泵的結構及工作原理
1 、螺桿泵的基本工作原理
螺桿泵是利用螺桿的回轉來吸排液體的。圖1表示三螺桿 泵的剖視圖。圖中，中間螺桿為主動螺桿，由原動機帶動回轉， 兩邊的螺桿為從動螺桿，隨主動螺桿作反向旋轉。主、從動螺 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， 就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉動和嚙合，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被不斷 向前推進的情形那樣，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空間曲面。 在這個曲面上存在著諸如ab或de之類的非密封區，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，使主動螺桿凹槽A與從動螺桿上的 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“∞” 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，將形成許多個獨立的“∞”形密封空間，每一個密封空間所占有的軸向長度恰好等于累桿的導程t。因此，為了使螺桿 能吸、排油口分隔開來，螺桿的螺紋段的長度至少要大于一個導程。
從上述工作原理可以看出，螺桿泵有以下優點：
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18600cm3/分；
2)運送液體的種類和粘度范圍寬廣；
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，振動小，噪音低；
6)與其它回轉泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感；
7)結構堅實，安裝保養容易。
螺桿泵的缺點是，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螺桿和與其嚙合的兩根從動螺桿所組成。三根互相 嚙合的螺桿，在泵缸內按每個導程形成為一個密封腔，造成 吸排口之間的密封。
泵工作時，由于兩從動螺桿與主動螺桿左右對稱嚙合， 故作用在主動螺桿上的徑向力完全平衡，主動螺桿不承受彎曲負荷。從動螺桿所受徑向力沿其整個長度都由泵缸襯套來支承，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，兩端分別作用著液體的吸排壓力，因此對螺桿要產生軸向推力。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，還通過主動螺桿的中央油孔將 高壓油引入各螺桿軸套的底部，從而在螺桿下端產生一個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，泵內的壓力就會上升到使泵損壞或使電動機過載的危險程度。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=60Ftn m3/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 螺桿直徑和有效長度有關的系數；m=0.3-0.5。
泵在壓送不同粘度的液體時，其排量會發生變化。排量和 粘度的關系可由下式表示：
Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m
式中：Q1—粘度為σ1時的排量；Q2—粘度為σ2時的排量。
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是指單位時間內泵傳給液體的能量，也稱輸出 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 際排量，m3/s。
摩擦功率是指液體粘性阻力產生的摩擦損失，可由下式表示：
Nf=Kn1.5D2 σm 千瓦
式中：n—轉速；D—主動螺桿的外徑；—粘度；K—與螺桿長度有關的系數；m=0.3-0.5。
由上可見，當泵運送的液體粘度不同時，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，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
螺桿泵應在吸排停止閥全開的情況下起動，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，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，應在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動，讓泵起動時的負荷最低，直到原動機達到額定轉速時，再將旁通閥逐漸關閉。
當旁通閥開啟時，液體是在有節流的情況下在泵中不斷循環流動的，而循環的油量越多，循環的時間越長，液體的發熱也就越嚴重，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，以產生一定的吸排。
泵工作時，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20-30秒/滴，則認為正常。假如泵在工作時產生噪音，這往往是因油溫太低，油液粘度太高，油液中進入空氣，聯軸節失中或泵過度磨損等原因引起。
4.3 、停車
泵停車時，應先關閉排出停止閥，并待泵完全停轉后關閉吸入停止閥。 4.4 、螺桿泵因工作螺桿長度較大，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；對中工作最好是在安裝定位后進行，以免管路牽連造成變形；連接管路時應獨立固定，盡可能減少對泵的牽連等。此外，備用螺桿，在保存時最好采用懸吊固定的方法，避免因放置不平而造成的變形。 |
