螺杆泵定义,原理,国家标准_高工在线-工程师的搜索引擎

螺杆泵是一种单螺杆式输运泵,它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆（称转子）和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套（称定子）。其工作原理是当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转,另一方面它又沿衬套内表面滚动,于是形成泵的密封腔室。螺杆每转一周,密封腔内的液体向前推进一个螺距,随着螺杆的连续转动,液体螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。螺杆泵是一种新型的输送液体的机械,具有结构简单、工作安全可靠,使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。
一种利用螺杆的旋转来吸排液体的泵，它最适于吸排黏稠液体.

1. 螺杆泵的基本工作原理
    螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。
    由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。
    螺杆与壳体之间的密封面是一个空间曲面。在这个曲面上存在着诸如ab或de之类的非密封区，并且与螺杆的凹槽部分形成许多三角形的缺口abc、def。这些三角形的缺口构成液体的通道，使主动螺杆凹槽A与从动螺杆上的凹槽B、C相连通。而凹槽B、C又沿着自己的螺线绕向背面，并分别和背面的凹槽D、E相连通。由于在槽D、E与槽F(它属于另一头螺线)相衔接的密封面上，也存在着类似于正面的三角形缺口a’b’c’，所以D、F、E也将相通。这样，凹槽ABCDEA也就组成一个“∞” 形的密封空间(如采用单头螺纹，则凹槽将顺轴向盘饶螺杆，将吸排口贯通，无法形成密封)。不难想象，在这样的螺杆上，将形成许多个独立的“∞”形密封空间，每一个密封空间所占有的轴向长度恰好等于累杆的导程t。因此，为了使螺杆能吸、排油口分隔开来，螺杆的螺纹段的长度至少要大于一个导程。

从上述工作原理可以看出，螺杆泵有以下优点：
1)压力和流量范围宽阔。压力约在3.4-340千克力/cm 2，流量可达18600cm3/分；
2)运送液体的种类和粘度范围宽广；
3)因为泵内的回转部件惯性力较低，故可使用很高的转速；
4)吸入性能好，具有自吸能力；
5)流量均匀连续，振动小，噪音低；
6)与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；
7)结构坚实，安装保养容易。
螺杆泵的缺点是，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能对液体的粘度变化比较敏感。

2 三螺杆泵的结构
它主要是由固定在泵体中的衬套(泵缸)以及安插在泵缸中的主动螺杆和与其啮合的两根从动螺杆所组成。三根互相啮合的螺杆，在泵缸内按每个导程形成为一个密封腔，造成吸排口之间的密封。泵工作时，由于两从动螺杆与主动螺杆左右对称啮合，故作用在主动螺杆上的径向力完全平衡，主动螺杆不承受弯曲负荷。从动螺杆所受径向力沿其整个长度都由泵缸衬套来支承，因此，不需要在外端另设轴承，基本上也不承受弯曲负荷。在运行中，螺杆外圆表面和泵缸内壁之间形成的一层油膜，可防止金属之间的直接接触，使螺杆齿面的磨损大大减少。
螺杆泵工作时，两端分别作用着液体的吸排压力，因此对螺杆要产生轴向推力。对于压差小于10千克力/cm2 的小型泵，可以采用止推轴承。此外，还通过主动螺杆的中央油孔将高压油引入各螺杆轴套的底部，从而在螺杆下端产生一个与轴向推力方向相反的平衡推力。螺杆泵和其它容积泵一样，当泵的排出口完全封闭时，泵内的压力就会上升到使泵损坏或使电动机过载的危险程度。所以，在泵的吸排口处，就必须设置安全阀。螺杆泵的轴封，通常采用机械轴封，并可根据工作压力的高低采取不同的形式。

3 螺杆泵的性能

1）排量
螺杆泵的理论排量可由下式计算：Qt=60Ftn m3/h
式中：F?D泵缸的有效截面积cm2；t?D螺杆螺纹的导程m；n?D主动螺杆的每分钟转数。
螺杆泵的内部泄漏量Qs：Qs=αp/σm
式中：p?D泵的工作压力；σ?D所排送的液体的粘度；α?D与螺杆直径和有效长度有关的系数；m=0.3-0.5。
泵在压送不同粘度的液体时，其排量会发生变化。排量和粘度的关系可由下式表示：Q2=Qt-(Qt-Q1)(σ1/σ2)m

式中：Q1?D粘度为σ1时的排量；Q2?D粘度为σ2时的排量。
2）功率
泵的轴功率一般为水功率、摩擦功率和泄漏损失功率这三部分的总和。
水功率Nc是指单位时间内泵传给液体的能量，也称输出功率，可用下式计算：
Nc=PQ×10-3 千瓦
式中：P?D泵的排出压力和吸入压力之差，帕；Q?D泵的实际排量，m3/s。
摩擦功率是指液体粘性阻力产生的摩擦损失，可由下式表示：
Nf=Kn1.5D2σm千瓦
式中：n?D转速；D?D主动螺杆的外径；σ?D粘度；K?D与螺杆长度有关的系数；m=0.3-0.5。
由上可见，当泵运送的液体粘度不同时，泵的轴功率也将不同。
泄漏损失是指液体从高压处漏回低压处所造成的功率损失。
所以，当计算泵的轴功率时，如采用理论排量，则泵的轴功率由下式表示：
N=NfPQt10-3 千瓦

4 螺杆泵的管理
1）起动
   螺杆泵应在吸排停止阀全开的情况下起动，以防过载或吸空。
   螺杆泵虽然具有干吸能力，但是必须防止干转，以免擦伤工作表面。
   假如泵需要在油温很低或粘度很高的情况下起动，应在吸排阀和旁通阀全开的情况下起动，让泵起动时的负荷最低，直到原动机达到额定转速时，再将旁通阀逐渐关闭。
   当旁通阀开启时，液体是在有节流的情况下在泵中不断循环流动的，而循环的油量越多，循环的时间越长，液体的发热也就越严重，甚至使泵因高温变形而损坏，必须引起注意。
  2）运转
螺杆泵必须按既定的方向运转，以产生一定的吸排。
泵工作时，应注意检查压力、温度和机械轴封的工作。对轴封应该允许有微量的泄漏，如泄漏量不超过20-30秒/滴，则认为正常。假如泵在工作时产生噪音，这往往是因油温太低，油液粘度太高，油液中进入空气，联轴节失中或泵过度磨损等原因引起。
3）停车
泵停车时，应先关闭排出停止阀，并待泵完全停转后关闭吸入停止阀。
4）螺杆泵因工作螺杆长度较大，刚性较差，容易引起弯曲，造成工作失常。对轴系的连接必须很好对中；对中工作最好是在安装定位后进行，以免管路牵连造成变形；连接管路时应独立固定，尽可能减少对泵的牵连等。此外，备用螺杆，在保存时最好采用悬吊固定的方法，避免因放置不平而造成的变形公元前三世纪，阿基米德发明的螺旋杆，可以平稳连续地将水提至几米高处，其原理仍为现代螺杆泵所利用。

参数定义：

1.流量：(flowrate, capacity, discharge)单位时间内泵排出液体的体积叫流量，流量用Q表示，计量单位：立方米/小时（m3/h）,升/秒（l/s）, L/s=3.6 m3/h=0.06 m3/min=60L/min,立方米(Cubic meter),升(lite).

2.扬程：(Lifting)水泵的扬程是指水泵能够扬水的高度，通常用H表示，单位是m。离心泵的扬程以叶轮中心线为基准，分由两部分组成。从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度，即水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程；从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度，即水泵能把水压上去的高度，叫做压水扬程，简称压程。
即水泵扬程= 吸水扬程+压水扬程,应当指出，铭牌上标示的扬程是指水泵本身所能产生的扬程，它不含管道水流受摩擦阻力而引起的损失扬程。在选用水泵时，注意不可忽略。否则，将会抽不上水来.

3.转速:(pump speed)转速是指水泵轴或叶轮每分钟旋转的次数。通常用符号n表示，单位为转每分（r/min）。水泵的转速与其它的性能参数有着密切的关系，一定的转速，产生一定的流量、扬程，并对应一定的轴功率，当转速改变时，将引起其它性能参数发生相应的变化。
水泵是按一定转速设计的，因此配套的动力机除功率应满足水泵运行的工况要求外，在转速上也应与水泵转速相一致。
目前，我国常用的水泵转速为：中、小型离心泵一般在730~2950r/min的范围；中、小型轴流泵一般在250~1450r/min的范围，大型的轴流泵的转速则更低，在100~250 r/min的范围。

4.电机功率:(matched power of motive power machine)动力机配套功率为与水泵配套的原动机的输出功率，考虑到水泵运行时可能出现超负荷情况，所以动力机的配套功率通常选择得比水泵轴功率大。

5.轴功率:(shaft power，input power)轴功率是指动力机经过传动设备后传递给水泵主轴上的功率，亦即水泵的输入功率。通常水泵铭牌上所列的功率均指的是水泵轴功率。

6.效率:(efficiency)水泵传递能量的有效程度称为效率。水泵的输入功率(即轴功率P)，由于机械损失、水力损失和容积损失，不可能全部传递给液体，液体经过水泵只能获得有效功率Pe.效率是用来反映泵内损失功率的大小及衡量轴功率P的有效利用程度的参数，即有效功率Pe与轴功率P之比的百分数.

7.必须气蚀余量：(net positive suction head required)必须气蚀余量和允许吸上真空高度(permitted suction vacuum lift)是表征水泵在标准状态下的汽蚀性能(吸入性能)的参数,水泵工作时，常因装置设计或运行不当，会出现水泵进口处压力过低，导致汽蚀发生，造成水泵性能下降甚至流动间断、振动加剧的现象。泵内出现汽蚀现象后，水泵便不能正常工作，汽蚀严重时甚至不能工作。为了避免水泵汽蚀的发生，就必须通过泵的汽蚀性能参数来正确确定泵的几何安装高度和设计水泵装置系统。