螺桿泵的基本工作原理與結(jié)構(gòu)和性能計算公式
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。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,猶如一螺母在螺紋回轉(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:
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)運送液體的種類和粘度范圍寬廣;
3)因為泵內(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,安裝保養(yǎng)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(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,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電動機(jī)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,通常采用機(jī)械軸封,并可根據(jù)電動機(jī)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:
Q