螺杆泵是用钢材作转子,橡胶做定子。制作定子的材料一般是丁腈橡胶,这是因为丁腈橡胶具有很好的耐油性。钢材比橡胶耐磨,这就决定了螺杆泵的失效形式主要是胶套的磨损。也就是说,螺杆泵的使用寿命与定子的使用寿命关系最大。要延长定子的使用寿命,就需要减小橡胶的磨损。
单螺杆泵定子损坏的原因有以下几点:
1、螺杆泵定子橡胶脱壳。主要原因的粘结剂选择不当、粘结泵壳的内表面处理不当或内表面不洁等因素造成。
2、螺杆泵定子橡胶掉块。主要原因是选择的橡胶硬度过大、橡胶硫化时“过硫”、橡胶“早期硫化”或定子和转子配合的过盈量过大等。
3、螺杆泵定子橡胶不耐磨。螺杆泵大多输送含杂质的介质,而橡胶定子拉伸强度比压缩强度低得多,一旦有硬颗粒杂质嵌入后,嵌入橡胶的硬颗粒在受到转子旋转的拉力作用下,定子表面就会产生拉伸变形,使之出现分子链的断裂,即超过了分子链的强度,于是定子就出现裂纹、扩展直至破坏。此外,泵运行时定子受到硬颗粒的切削作用,产生的磨损也是定子破坏的一个重要原因。因此,正确选择胶料就显得尤为重要,选择不恰当则定子更易磨损。除了胶料配方不合理、含胶率太低、橡胶硬度选择不当外,定子和转子配合的过盈不均匀或过盈量太大,介质恶劣或橡胶已老化等也是定子不耐磨的一个重要原因。
4、螺杆泵定子齿形曲线形状变形。主要原因是橡胶抗压缩变形性能差、压制橡胶的生产工艺控制有问题造成硫化不够、压制用的定子型芯形状不准确、压制时定子型芯放置偏心、定子型芯表面质量或定子腔橡胶表面质量差等因素。要确保橡胶定子的质量,首要条件是根据使用的工况和介质情况正确选择橡胶品种。在保存定子时要避免阳光照射、零下20°c或高温的环境、以及粉尘或油污等污染和腐蚀性介质的接触,还要注意存放不要过期,避免老化(通常根据胶种存放期为半年到一年)。
5、螺杆泵定子型芯的体积 橡胶定子在压注橡胶时,必须知道压注一个定子所需的橡胶量,也就是说要知道定子内螺旋腔的容积,即定子型芯的体积。要准确地计算出它的容积都是非常困难的,而且必要性也不大,因此可采用近似的方法来计算,浇注时因还要考虑浇口、冒口等辅助用料,再增加些余量即可。
6、螺杆泵橡胶套定子不适应输送的介质,应根据所输送的介质对应选择橡胶套。
由此可见,螺杆泵橡胶套在流体输送时,一定要选对材质,在开机运行中严禁空转,正确使用螺杆泵是提高使用寿命的重要方法。
螺杆泵定子磨损的原因分析:
1、磨粒磨损,分干磨粒磨损和湿磨粒磨损。湿磨粒磨损就是在磨粒和橡胶之间存在液体介质;干磨粒磨损就是在磨粒和橡胶之间不存在液体介质。在螺杆泵正常工作条件下,湿磨粒磨损是螺杆泵磨损的主要形式之一。
2、冲蚀磨损,也叫侵蚀磨损,这是由于螺杆泵转子和定子之间液流所引起的。在螺杆泵正常工作条件下,这也是螺杆泵磨损的主要形式之一。
3、疲劳磨损,是定子橡胶与转子上圆钝的对偶表面之间的摩擦力和接触应力都不太大的条件下产生的。与磨粒磨损相比,这是一种低强度的磨损。由于这种磨损和磨粒磨损在很多方面相似,有的学者把它看作磨粒磨损的一种形式,即圆钝磨粒磨损。
4、摩擦磨损,只在摩擦因数很大而橡胶的撕裂强度很低的条件下才会发生。发生这种磨损时,橡胶表层被撕裂、卷曲、拉伸,并从橡胶表层脱落,形成卷曲的橡胶碎屑。当螺杆泵干摩擦时,转子与定子摩擦发热,使橡胶温度升高,降低橡胶的撕裂强度,使橡胶表层树脂老化、发黏,从而使摩擦磨损加剧,定子迅速损坏。
以上4种磨损形式往往是同时发生的,但在不同工况下,以某种磨损形式为主。螺杆泵在正常工况下工作时,以湿磨粒磨损和冲蚀磨损为主,疲劳磨损也存在,但其磨损强度很低。在螺杆泵干摩擦状态或高温状态,以摩擦磨损为主。因此,应当针对丁腈橡胶磨粒磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损的规律,设计合理的螺杆泵结构,使定子的磨损率降到最低,从而延长其使用寿命。
单螺杆泵属于转子式容积泵,它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的。
它是一种内啮合的密闭式螺杆泵,主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套(定子)和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆(转子)组成。
当输入轴通过万向节驱动转子绕定子中心作行星回转时,定子-转子副就连续地啮合形成密封腔;
这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动,把输送介质从吸入端经定子-转子副输送至压出端,吸入密闭腔内的介质流过定子而不被搅动和破坏。
单螺杆泵分类:整体不锈钢单螺杆泵,轴不锈钢单螺杆泵。
工作原理
螺杆具有单头螺纹,其任意截面皆为半径为R的圆,截面的中心位于螺旋线上且与螺杆的轴心线偏离一个偏心距e,绕轴旋转且沿轴向移动而形成的
头数比Lobes:螺杆的定子的头数T1比转子的头数T2多一个,即T1=T2+1。他们的比值成为头数比。螺杆泵可以分为单头(1:2)和多头(2:3,3:4)等。
头数比越多,螺杆泵的输出扭矩越大,转速越低。反之,输出的扭矩越小,转速越高。
衬套内表面具有双螺纹,其任意截面为一长圆,两端是半径为R(等于螺杆截面半径)的半圆,中间是长为4e的直线段。
衬套的任意截面都是相同的长圆,只是彼此互相错开一个角度。
螺杆装入衬套后,单螺杆泵表面与衬套内螺纹表面之间形成一个个封闭的腔室,同时任意截面也被分成上下两个月牙形工作室。
当螺杆旋转时,靠近吸入室的第一个工作室的容积逐渐增大,形成负压,在压差的作用下液体被吸入工作室。
随着螺杆的继续转动,工作腔容积不断增至最大后,这个工作室封闭,并将液体沿轴向推向压出室。
与此同时上下两个工作室交替循环地吸入和排出液体,因此液体被连续不断地从吸入室沿轴向推向压出室。
螺杆泵选型前首先要对其性能参数先作了解,单螺杆泵的性能参数主要有流量、电机转速、排出压力、效率、流量调节、使用寿命等几种。
单螺杆泵流量:单螺杆泵流量即每小时通过介质的量,通常以m?/h表示。
单螺杆泵的流量决定其转子和定子的尺寸以及泵的转速。螺杆每转一次的理论排液量为过流面积与定子导程的乘积,螺杆泵的理论流量为螺杆每转一转的理论排液量与转速的乘积。
单螺杆泵转速:当按液体黏度确定单螺杆泵转速时。
单螺杆泵的转速,还可以根据被送液体在泵工作腔内的轴向流动速度(亦称转子、定子间的相对平均滑动速度)来确定;
特别是在输送含有固体颗粒物的液体,且可能对泵的转子或定子产生磨损时.必须以液体在泵工作腔内的轴向流动速度值确定泵的转速。
单螺杆泵排出压力:
单螺杆泵的排出压力取决于泵的排出管路系统的特性,螺杆泵的螺杆直径和转速不能改变泵的排出压力。单螺杆泵的排出压力为每个定子导程长度能达到的压力与导程的乘积。
一般每一个定子导程长度能达到的排出压力为0.3~0.6MPa。为了尽量减小螺杆泵的轴向尺寸,通常取螺杆泵能达到的排出压力为0.6(MPa)。
单螺杆泵效率:
单螺杆泵工作时,其转子(螺杆)和定子(泵套)相接触,并存在相对滑移,因此,单螺杆泵的机械损失较大,泵的效率较低,一般为螺杆泵转速的50%~80%。每一转排液量较大的螺杆泵效率较高。
单螺杆泵使用寿命:
单螺杆泵的转子和定子的相对滑移,将引起转子和定子的磨损,主要是定子磨损;
因此,单螺杆泵的使用寿命较低。一般要求:在输送清水或类似清水的液体时,定子的使用寿命不低于2000h。
单螺杆泵流量调节:
单螺杆泵可在保持排出压力不变的工况下,通过改变泵的转速调节流量,泵的流量与转速成正比,故在一定范围内可用作定量泵或计量泵。