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1、流 体 机 械 342001年第29卷第11期3单螺杆泵几种型线的分析及工艺探讨石家庄水泵厂 陈金海石家庄宝石电气硝子玻璃有限公司 陈德伟摘 要 分析了几种2/3型面和1/2型面单螺杆泵型线的优缺点及工艺途径,并介绍了CAD型线设计实例。关键词螺杆泵 型线 工艺 在牛顿流体、非牛顿流体和气2液两相流体输送中,螺杆泵有其独特的优势。而应用最广泛的单、双和三螺杆泵的结构、工作原理截然不同。从经济适用角度考虑,此三类螺杆泵都有其它泵不能取代的应用领域。单螺杆泵由于型线简单、型面精度要求不高,可采用无屑加工的高效工艺,所以价格低,在其结构及适应
2、性等方面也有诸多优点,在非润滑介质、含固体介质和腐蚀性介质的输送方面独树一帜。目前,国内生产单螺杆泵的企业远多于生产双、三螺杆泵企业。单螺杆泵中单头单螺杆泵(即1/2型面)占绝大多数,而国际上已逐步推广先进的双头单螺杆泵(即2/3型面)。本文分析了它们的优缺点并探讨其工艺途径和横截面型线(各公式推导过程从略),为新型线的推广和应用提供参考。图1 横截面型线及展成1 型线种类B型转子截形为半径a,圆心相距4e的长111 常规型线(1/2型面)圆,其直径D=2a,偏心距e,节距t,双头。C型横截面型线如图1(a)所示,简称A型,是最转子截形是类椭圆,其直径D=2a
3、,偏心距e,最古老的型线,由法国工程师Myano首先提出。转大半径b=a+2e,节距t,双头。子截形为圆。其直径D=2a,偏心距e,节距t,定子截形的形成如图1(d)所示。如前述卡单头。定子截形是两半径为a,圆心相距4e的长丹诺圆运动,滚动半径为115e,以e为半径的圆圆。其参数:节距T=2t,双头。转子运动轨迹是上一点运动轨迹谓之骨线(图2的三棱状内摆线转子截面重心以e为半径在2e为半径的圆内滚K)。转子运动时,其对称轴线4e间线段与骨线动(即所谓卡丹诺圆问题)的行星运动。转子头数共轭,运动过程中转子外廓的展成线即为定子型与定子头数之比为1∶2。线。虽运动轨
4、迹相同,由于转子截形不同,所展成112 新型线(2/3型面)的定子型线差异甚大,B型为三瓣花形;C型为类横截面如图1(b)、(c)所示,简称B型、C型,三角形。其节距T=115t,三头。转子头数与定是近几年国内外提出的新型线。子头数之比为2∶3。3收稿日期:2001—05—14Vol.29,No.11,2001FLUIDMACHINERY35子多采用模具加工的橡胶制品。然而在高压情况,因橡胶受压变形,使介质回流,泵效率急剧下降,有的高压泵效率仅10%左右。解决此问题,刚性套是一个有效途径。因A型定子型线简单,使其刚性套的制造较容易(图3左)。图2 骨线形成2
5、型线方程A、B型转子型线方程相同;C型转子型线方图3 转子、定子实物照片程为类椭圆。缺点:由于转子和定子接触面的相对运动并新型线定子方程与骨线相关。图2中,滚圆非纯滚动,尤其在定子两直线段滑动速率较大,易上的A1点,当圆心转过φ角时运动至A2点,其骨磨损。线方程为式(1)。B型定子廓形是以a为半径的(2)2/3型骨线等距线(侣线)与以a为半径的圆弧组成。同参数情况下,2/3型较A型流量大,因而同侣线方程为式(2)。纯圆弧段是圆心不在原点的流量时体积较小。例如:e=012cm,D=1175cm,理论流量Q(ml/r):圆方程为式(3)。X0和Y0为骨线尖点坐标。
6、CA型:Q=1136T型定子型线方程与B型类似,故略。φB型:Q=11612TX=ecosφ+2ecos2C型:Q=116041T(1)2φ同参数情况下,B型理论流量较A型大2πeY=esinφ-2esin2值;C型流量略小于B型。sinφ+sinφ转子是双头,因而其重心偏移率是A型的一φ2X=ecosφ+2ecos+acos(arctg)半。从而可允许较高的转速,且噪声较小。每转2φcosφ-cos2的腔室由2×3代替1×2,使泵脉动降低较多。腔φ室的增加也使滑动速率较大的区间瞬时速度比Asinφ+sinY=esinφ-2esinφ-asin(arctg2)
7、型低,由此可减少磨损,提高寿命。此外,新型面2φcos-cosφ密封性强,可提高容积效率。2在新型线中,由于B型定子型线是由非连续(2)222方程曲线展成,廓形存在6个硬过渡点(骨线侣线(X-X0)+(Y-Y0)=a(3)与尖点圆弧过渡处),显然对运转寿命有所影响。然而C型定子廓形是由连续方程曲线展成,故无3 各型面优缺点此现象。综合分析,目前我国宜推广C型泵。据悉,C(1)A型型在一些国家已商品化,如德国阿尔维勒AG公优点:转子和定子型线简单,生产历史长,加司推出的AED系列等泵。工经验丰富,有高效、经济的工艺方法。如转子采用连续冲压工艺制造空心螺杆(图3右
8、),不仅高4 工艺探讨效、省材,而且可
