三螺桿泵工作原理
發(fā)布時間:2010-10-12 14:06:46 | 閱讀次數(shù):2054次
螺桿泵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,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)向我廠技術(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(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,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,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,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(jìn)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)選擇耐高溫的材料所制成的泵,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 10 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?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?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,中間螺桿為主動螺桿,由原動機(jī)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, 就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(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(dú)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(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。
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完全平衡,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(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,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, 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)泵的排出口完全封閉時,泵內(nèi)的壓力就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,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、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(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(yùn)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,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)荷最低,直到原動機(jī)達(dá)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,應(yīng)注意檢查壓力、溫度和機(jī)械軸封的工作。對軸封應(yīng)該允許有微量的泄漏,如泄漏量不超過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(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,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度較大, 剛性較差,容易引起彎曲,造成工作失常。油桶泵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(jìn)行,以免管路牽連造成變形;連接管路時應(yīng)獨(dú)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。