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三螺桿泵的工作原理

來源：泊頭市鴻海泵業(yè)有限公司發(fā)布時間：2012/2/21 11:01:37

三螺桿泵的工作原理

盡管三螺桿泵有諸多優(yōu)勢，但若選型不當(dāng)，則不僅得不到滿意的運行效果

，而且會導(dǎo)致泵的噪音和振動

，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

，必要時應(yīng)向我公司技術(shù)部門咨詢

。三螺桿泵選型時，要盡可能詳盡地了解泵的使用條件

，除了運行參數(shù)

，如流量，壓力需要清楚以外

，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

，三螺桿泵選型時應(yīng)注意以下幾點：
       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

，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

，對于大規(guī)格的泵（主桿外徑60mm 以上），轉(zhuǎn)速以970rpm 或720rpm 為宜

，如果粘度_（粘度>80°E ）如粘膠液

，可降低轉(zhuǎn)速使用，推薦 200-500rpm

；
對于小規(guī)格的泵

，介質(zhì)粘度>20°E 時，轉(zhuǎn)速以1450rpm 或970rpm 為宜，如果粘度_（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

，在相同性能參數(shù)下

，泵的體積_越小，但由于轉(zhuǎn)速高

，摩擦功率高

，泵的磨損_大，壽命_短

，如果輸送介質(zhì)的潤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行，原則上：
2.1 輸送潤滑性油類

，溫度在80°C 以下選擇內(nèi)置結(jié)構(gòu)的泵

；
2.2 溫度_80°C 或輸送介質(zhì)潤滑性差時，選擇外置軸承結(jié)構(gòu)的泵

；
2.3 輸送流動性差

，粘度較高的介質(zhì)或需要所輸送介質(zhì)進行加熱或保溫時選擇雙層加熱泵體結(jié)構(gòu)的泵；
2.4 高溫輸送時

，應(yīng)選擇_的材料所制成的泵

，請與我廠聯(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_的功率儲備后

，作為選配電機的依據(jù)，一般電機功率Nm 應(yīng)不小于泵軸功率N 乘以功率儲備系數(shù)K 后所得值

， K 值可參照下表取值：

N （ KW)	N<5	5<N<10	10<N<50	N>50
K	1.25	1.2	1.15	1.1

另外

，選泵時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不能直接讀出

，這時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_人員咨詢

。
三螺桿泵的流量

、壓力在相同轉(zhuǎn)速、粘度時近似呈直線關(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

，流量和軸功率均增加

，但由于其中關(guān)系較復(fù)雜，必要時可向_人員咨詢

。
只要選型得當(dāng)

，維護合理，三螺桿泵_可_令人滿意的運行
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，中間螺桿為主動螺桿

，由原動機帶動回轉(zhuǎn)

，兩邊的螺桿為從動螺桿，隨主動螺桿作反向旋轉(zhuǎn)

。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(nèi)壁的緊密配合

，在泵的吸入口和排出口之間

， _會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉(zhuǎn)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(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)時被不斷向前推進的情形那樣，這_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(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_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(dǎo)程 t

。因此，為了使螺桿能吸

、排油口分隔開來

，螺桿的螺紋段的長度至少要大于一個導(dǎo)程。
從上述工作原理可以看出

，螺桿泵有以下優(yōu)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(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)

，振動小

，噪音低

；
6) 與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對進入的氣體和污物不太敏感

；
7) 結(jié)構(gòu)堅實

，安裝保養(yǎng)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(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(nèi)按每個導(dǎo)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_平衡

，主動螺桿不承受彎曲負(fù)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(shè) 基本上也不承受彎曲負(fù)荷。在運行中

，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

，兩端分別作用著液體的吸排壓力，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(chǎn)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(dāng)泵的排出口_封閉時

，泵內(nèi)的壓力_會上升到使泵損壞或使過載的危險程度。所以

，在泵的吸排口處

，__設(shè)置安全閥。 0 Y p7 U) K6 m) w
螺桿泵的軸封

，通常采用機械軸封

，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，其排量會發(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(nèi)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(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— 主動螺桿的外徑

； — 粘度； K— 與螺桿長度有關(guān)的系數(shù)

； m=0.3-0.5

。
由上可見，當(dāng)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(dāng)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(yīng)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_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

，應(yīng)在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動，讓泵起動時的負(fù)荷低

，直到原動機達到額定轉(zhuǎn)速時

，再將旁通閥逐漸關(guān)閉。
當(dāng)旁通閥開啟時

，液體是在有節(jié)流的情況下在泵中不斷流動的

，而循環(huán)的油量越多，循環(huán)的時間越長

，液體的發(fā)熱也_越嚴(yán)重

，甚至使泵因高溫變形而損壞，_引起注意

。
4.2 運轉(zhuǎn)螺桿泵_按既定的方向運轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生_的吸排

。
泵工作時

，應(yīng)注意檢查壓力、溫度和機械軸封的工作

。對軸封應(yīng)該允許有微量的泄漏

，如泄漏量不_ 20-30 秒 / 滴，則認(rèn)為正常

。假如泵在工作時產(chǎn)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(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

，應(yīng)先關(guān)閉排出停止閥

，并待泵_停轉(zhuǎn)后關(guān)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_很好對中

；對中工作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(yīng)獨立固定

，盡可能減少對泵的牽連等。此外

，備用螺桿

，在保存時采用懸吊固定的方法

，避免因放置不平而造成的變形。

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