螺杆泵的结构及工作原理详细介绍

螺杆泵是容积泵的一种，是由几个相互啮合的螺杆间容积变化来输送液体的容积转子泵。根据互相啮合同时工作的螺杆数目的不同，螺杆泵通常可分为单螺杆泵和多螺杆泵（双螺杆、三螺杆、五螺杆等）。

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单螺杆泵

单螺杆泵是一种按回转内啮合容积式原理工作的泵，主要由偏心转子和固定的衬套定子构成。转子和定子都具有特殊的几何形状，它们在泵的内部形成多个密封的工作腔，随着转子的旋转，这些密封工作腔在一端不断地形成，在另一端不断地消失。各密封腔可连续无脉动地从一端吸入液体，并从另一端压出。单螺杆泵中的液体是沿轴向均匀流动的，且内部流速较低，由于容积保持不变，因而不会形成涡流和搅动，从而对所输送的液体无压损。典型的单螺杆泵结构如图1所示。

图1 单螺杆泵结构示意图

1—出料口；2—定子；3—螺杆轴；4—万向节总成；5—吸入口；6—连节轴；7—填料座；8—填料压盖；9—轴承座；10—轴承盖；11—电动机；12—联轴器；13—轴套；14—轴承；15—传动轴；16—底座

单螺杆泵由于独特的结构和工作特性，与活塞泵、离心泵、叶片泵、齿轮泵相比具有下列诸多优点：能输送高固体含量的介质；流量均匀，压力稳定，低转速时更为明显；流量与泵的转速成正比，因而具有良好的变量调节性；泵多用于输送不同黏度的介质；泵的安装位置可以任意倾斜，具有体积小、重量轻、噪声低、结构简单以及维修方便等特点。

单螺杆泵目前在石油钻采和石油输送中得到了广泛的应用。

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多螺杆泵

多螺杆泵有双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵，其中常见的是双螺杆泵和三螺杆泵。这种泵其中一根是主动螺杆，呈右旋凸螺杆，其余为从动螺杆，呈左旋凹螺杆。

1）双螺杆泵

双螺杆泵是外啮合的螺杆泵，它利用相互啮合、互不接触的两根螺杆来抽送液体，一根为主动杆，另一根为从动杆，其结构和工作原理如图2所示。双螺杆泵作为一种容积式泵，泵内吸入室应与排出室严密地隔开。当螺杆转动时，吸入腔容积增大，压力降低，液体在泵内外压差作用下沿吸入管进入吸入腔。随着螺杆转动，密封腔内的液体连续均匀地沿轴向移动到排出腔，由于排出腔一端容积逐渐缩小，将液体排出。

图2 双螺杆泵的结构组成及工作原理

1—齿轮箱盖；2—齿条；3—滚动轴承；4—后支撑；5—机械密封；6—螺套A、B；7—泵体；8—调节螺栓；9—衬套；10—主动轴；11—前支架；12—从动轴；13—滚动轴承；14—压盖

对于外置轴承的双螺杆泵，通过轴承定位，两根螺杆在衬套中互不接触，齿侧之间保持恒定的间隙（其间隙值由工况及泵本身规格决定），螺杆外圆与衬套内圆面也保持恒定的间隙不变。两根螺杆的传动由同步齿轮完成。齿轮箱中有独立的润滑，与泵工作腔隔开。这种结构的优点大大拓宽了双螺杆泵的使用范围，即除了输送润滑性良好的介质外，还可输送大量的非润滑性介质，各种黏度（最高黏度可达3x 106mm2/s）的介质以及具有腐蚀性（酸、碱等性质）、磨蚀性的液体。双螺杆泵由于其恒定间隙的存在以及型线上的特点，其属于非密封型容积泵，因此除了输送纯液体外，还可输送气体和液体的混合物，即气液混输，这也是双螺杆泵非常独特的优点之一。

双螺杆泵由于结构的独特设计，可以自吸而无需专门的自吸装置，而且由于轴向输送轴流速度较小而具备很强的吸上能力，即很小的NPSHr值。双螺杆泵还可干转。由于运动部件在工作时互不接触，因此短时的干转不会破坏泵元件，这种特点给自动控制的流程提供了极大的方便。但干运转时间受多种因素限制，一般很短。

2）三螺杆泵

三螺杆泵的内部由一根主动螺杆、两根从动螺杆和包容三根螺杆的衬套组成密封腔，腔内的液体随着螺杆的旋转做轴向移动，达到输送液体的目的。该泵的特殊结构保证了主从杆不受径向力的作用，轴向力采用液压平衡，轴承只承受螺杆的自重及很小的剩余轴向力，从动杆插入平衡套（平衡套起平衡轴向力的作用，又作滑动轴承使用），螺杆的几何尺寸保证主杆到从杆不传递扭矩。从动杆是由输送液体的压力作用而旋转的，从而保证了三螺杆具有很长的使用寿命和较高的机械效率，完美的线型设计及加工工艺，使各密封腔完全隔开，从而具有较高的容积效率。

三螺杆泵在油库和泵站中常作为辅助用泵来输送润滑油及中等黏度的原油，油气混输用的双吸卧式三螺杆泵广泛用于各油田的油气集输。三螺杆泵的结构如图3所示。

图3 双吸式三螺杆泵结构图

1—主动螺杆；2、7—从动螺杆；3—衬套；4—泵体；5—填料箱；6—轴承

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