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三螺桿泵的工作原理
  • 發(fā)布日期:2018-06-20      瀏覽次數(shù):1396
    •   盡管三螺桿泵有諸多優(yōu)勢(shì),但若選型不當(dāng),則不僅得不到滿意的運(yùn)行效果,而且會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)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<50N>50
      K1.251.21.151.1

       

        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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)稱嚙合,故作用在主動(dòng)螺桿上的徑向力*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(duì)螺桿要產(chǎn)生軸向推力。對(duì)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*封閉時(shí),泵內(nèi)的壓力就會(huì)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。

      三、螺桿泵的性能

      3.1排量

        螺桿泵的理論排量可由下式計(jì)算:Qt=60Ftnm3/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(dòng)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(shí),其排量會(huì)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(shí)的排量;Q2—粘度為σ2時(shí)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(shí)間內(nèi)泵傳給液體的能量,也稱輸出功率,可用下式計(jì)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=Kn1.5D2σm千瓦

        式中:n—轉(zhuǎn)速;D—主動(dòng)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(shí),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(jì)算泵的軸功率時(shí),如采用理論排量,則泵的軸功率由下式表示: N=NfPQt10-3千瓦

      四、螺桿泵的管理

      4.1起動(dòng)

        螺桿泵應(yīng)在吸排停止閥全開的情況下起動(dòng),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(dòng),應(yīng)在吸排閥和旁通閥全開的情況下起動(dòng),讓泵起動(dòng)時(shí)的負(fù)荷低,直到原動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),再將旁通閥逐漸關(guān)閉。

        當(dāng)旁通閥開啟時(shí),液體是在有節(jié)流的情況下在泵中不斷循環(huán)流動(dòng)的,而循環(huán)的油量越多,循環(huán)的時(shí)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(shí),應(yīng)注意檢查壓力、溫度和機(jī)械軸封的工作。對(duì)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(shí)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(shí),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(duì)軸系的連接必須很好對(duì)中;對(duì)中工作max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(shí)應(yīng)獨(dú)立固定,盡可能減少對(duì)泵的牽連等。此外,備用螺桿,在保存時(shí)max采用懸吊固定的方法,避免因放置不平而造成的變形公元前三世紀(jì),阿基米德發(fā)明的螺旋桿,可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處,其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。

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