三螺桿泵的工作原理

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三螺桿泵的工作原理

來源:泊頭特種泵閥 發布時間:2010/12/27 10:50:50 點擊:1 
三螺桿泵的工作原理

盡管三螺桿泵有諸多優勢,但若選型不當,則不僅得不到滿意的運行效果,而且會導致泵的噪音和振動,甚至嚴重損壞泵的內部零件,使泵系統不能正常工作,因此,選型人員應多方慎重考慮,合理選型,必要時應向我公司技術部門咨詢。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,如流量,壓力需要清楚以外,輸送介質的特性如介質的腐蝕性,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,根據我們的經驗,三螺桿泵選型時應注意以下幾點:

1. 泵轉速的選擇

1.1 以輸送介質粘度和泵的規格確定轉速范圍:

輸送高粘度介質時,泵應選低轉速,若粘度較低,相應可選擇高轉速:

介質粘度〉 20°E 時,對于大規格的泵(主桿外徑60mm 以上),轉速以970rpm 或720rpm 為宜,如果粘度更高(粘度>80°E )如粘膠液,可降低轉速使用,推薦 200-500rpm ;

對于小規格的泵,介質粘度>20°E 時,轉速以1450rpm 或970rpm 為宜,如果粘度更高(粘度>80°E ),可降低轉速使用,推薦300-600rpm ;

1.2由于泵的轉速越高,在相同性能參數下,泵的體積就越小,但由于轉速高,摩擦功率高,泵的磨損就大,壽命就短,如果輸送介質的潤滑性比較差或含有微量雜質,應選擇較低轉速,以使泵保持較長的壽命,推薦在1450rpm 以下。

2. 結構的選擇可根據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 以下選擇內置結構的泵;

2.2 溫度超過80°C 或輸送介質潤滑性差時,選擇外置軸承結構的泵;

2.3 輸送流動性差,粘度較高的介質或需要所輸送介質進行加熱或保溫時選擇雙層加熱泵體結構的泵;

2.4 高溫輸送時,應選擇耐高溫的材料所制成的泵,請與我廠聯系。

3. 泵材料組合的選擇: 詳見材料組合。

4. 關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,根據樣本數據可查到泵的軸功率 N ,該軸功率再加上一定的功率儲備后,作為選配電機的依據,一般電機功率Nm 應不小于泵軸功率N 乘以功率儲備系數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均以表格形式或特定粘度、轉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,若需比較準確的數據可向專業人員咨詢。

三螺桿泵的流量、壓力在相同轉速、粘度時近似呈直線關系,壓力越高,流量越小。

相同粘度、壓力下,泵的流量與轉速近似成正比。

相同轉速、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,但由于其中關系較復雜,必要時可向專業人員咨詢。

只要選型得當,維護合理,三螺桿泵就可保證令人滿意的運行

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 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過載的危險程度。所以,在泵的吸排口處,就必須設置安全閥。 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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