三螺桿泵的工作原理

2009-10-13 鬼馬 真空技術(shù)論壇

  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(yùn)行效果,而且會導(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(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,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(jìn)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、溫度超過80°C或輸送介質(zhì)潤滑性差時(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。

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(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。

一 、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。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)長度都由泵缸襯套來支承,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(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)的壓力就會上升到使泵損壞或使電動(dòng)機(jī)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,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。