單螺桿泵的工作原理、特點及選用方法

螺桿泵是一種單螺桿式輸運泵,它的主要工作部件是偏心螺旋體的螺桿（稱轉子）和內表面呈雙線螺旋面的螺桿襯套（稱定子）。其工作原理是當電動機帶動泵軸轉動時,螺桿一方面繞本身的軸線旋轉,另一方面它又沿襯套內表面滾動,于是形成泵的密封腔室。螺桿每轉一周,密封腔內的液體向前推進一個螺距,隨著螺桿的連續轉動,液體螺旋形方式從一個密封腔壓向另一個密封腔,最后擠出泵體。螺桿泵是一種新型的輸送液體的機械,具有結構簡單、工作安全可靠,使用維修方便、出液連續均勻、壓力穩定等優點。

一種利用螺桿的旋轉來吸排液體的泵，它適于吸排黏稠液體.

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，猶如一螺母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/cm2，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，不需要在外端另設軸承，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電動機過載的危險程度。所以，在泵的吸排口處，就必須設置安全閥。

螺桿泵的軸封，通常采用機械軸封，并可根據工作壓力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=60Ftnm3/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=Kn1.5D2σm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循環流動的，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公元前三世紀，阿基米德發明的螺旋桿，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺桿泵所利用。