雙螺桿泵
關(guān)注創(chuàng)建者：Engineering 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-30
雙螺桿泵的實(shí)例教程
目前，對(duì)螺桿泵的研究大多是圍繞螺桿轉(zhuǎn)子型線和轉(zhuǎn)子機(jī)械性能進(jìn)行的，關(guān)于螺桿內(nèi)部流場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和動(dòng)態(tài)特性的研究很少報(bào)道。泵內(nèi)流體為復(fù)雜、不穩(wěn)定、不可壓縮的粘性流，直接影響螺桿泵的性能。用試驗(yàn)方法驗(yàn)證幾何設(shè)計(jì)的合理性需要大量的人力和物力，而CFD方法則可以節(jié)約成本，加速設(shè)計(jì)周期。
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圖10 徑向的熱膨脹
04
小結(jié)
基于Simerics-MP+軟件，提出了一種求解共軛傳熱的混合時(shí)間尺度耦合方法，并成功地應(yīng)用于雙螺桿壓縮機(jī)的建模計(jì)算；
將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，誤差在5%以內(nèi)，驗(yàn)證了該方法的可行性和準(zhǔn)確性；
對(duì)有無(wú)共軛傳熱的模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)于該給定模型，耦合傳熱對(duì)壓縮機(jī)性能的影響很小；
基于溫度結(jié)果的單相耦合，對(duì)固體熱膨脹程度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
下載地址：基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
這就要求泵體與螺桿外圓表面及螺桿與螺桿間隙應(yīng)盡可能小些。同時(shí)螺桿與泵體、螺桿與螺桿間又相互形成密封腔，保證密閉，否則就可能有液體從間隙中倒流回去。
雙螺桿泵獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)攪拌、無(wú)脈動(dòng)、平穩(wěn)的輸送各種介質(zhì)；由于泵體結(jié)構(gòu)保證泵的工作元件內(nèi)始終存有泵送液體作為密封液體，因此雙螺桿泵有很強(qiáng)的自吸能力，且能汽液混輸。雙螺桿泵的特殊設(shè)計(jì)還保證了泵有高的吸入性能即很小的NPSHr值。
雙螺桿泵又可分為內(nèi)置軸承和外置軸承兩種形式。在內(nèi)置軸承的結(jié)構(gòu)型式中軸承由輸送物進(jìn)行潤(rùn)滑。外置軸承結(jié)構(gòu)的雙螺桿泵則是工作腔同軸承分開。這種泵的結(jié)構(gòu)和螺桿間存在側(cè)間隙，獨(dú)立潤(rùn)滑的外置軸承允許其輸送各種非潤(rùn)滑性介質(zhì)。
此外，調(diào)整同步齒輪使得螺桿不接觸，同時(shí)將輸出扭矩的一半傳給從動(dòng)螺桿。如所有螺桿泵一樣，外置軸承式雙螺桿泵也有自吸能力，而且多數(shù)泵輸送元件本身都是雙吸對(duì)稱布置，可消除軸向力，也有很大的吸高。
外置軸承的雙螺桿泵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)大大拓寬了雙螺桿泵的使用范圍，即：除了輸送潤(rùn)滑性良好的介質(zhì)外，還可輸送大量的非潤(rùn)滑性介質(zhì)，各種粘度（最高粘度可達(dá)3*106mm/s）的介質(zhì)以及具有腐蝕性（酸、堿等性質(zhì)），磨蝕性的液體；
另外雙螺桿泵由于其恒定間隙的存在以及型線上的特點(diǎn)，其屬于非密封型容積泵，因此除了輸送純液體外，還可輸送氣體和液體的混合物，即汽液混輸，這也是雙螺桿泵非常獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)之一；
雙螺桿泵還可干轉(zhuǎn)：由于運(yùn)動(dòng)部件在工作時(shí)互不接觸，因此短時(shí)的干轉(zhuǎn)不會(huì)破壞泵元件，這種特點(diǎn)給自動(dòng)控制的流程提供了極大的方便，但干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間受多種因素限制，一般很短。
另外雙螺桿泵在輸送過程中無(wú)剪切，無(wú)乳化作用，因此不會(huì)破壞分子鏈結(jié)構(gòu)和工況流程中所形成的特定的流體性質(zhì)，并且由于傳動(dòng)依靠同步齒輪，泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低，振動(dòng)小，工作平穩(wěn)。
展開 螺桿泵屬子容積泵的一種，根據(jù)螺桿數(shù)目可分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和五螺桿泵等幾種，它們的工作原理基本相似，區(qū)別在于螺桿數(shù)目、螺桿的幾何形狀和輸送介質(zhì)有所不同。
1螺桿泵的工作原理及結(jié)構(gòu)
螺桿泵是依靠相互嚙合的螺桿與泵殼間形成的封閉空間容積的變化來(lái)完成吸、排液體的。圖1為三螺桿泵的結(jié)構(gòu)圖，它由主動(dòng)螺桿和兩根從動(dòng)螺桿組成，主動(dòng)螺桿與驅(qū)動(dòng)機(jī)連接，兩從動(dòng)螺桿對(duì)稱布置于主動(dòng)螺桿兩側(cè)。三根螺桿相互嚙合地組裝在泵套之內(nèi)就形成若干個(gè)彼此相隔的密封腔，把泵吸人口與排出口隔開。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，吸人腔容積產(chǎn)生變化，將輸送介質(zhì)吸人腔內(nèi)，通過各密封腔帶著介質(zhì)連續(xù)、勻均地沿軸向移動(dòng)到排出口。
(1)殼體部分 由泵體、泵套、密封壓蓋、一泵蓋組成一個(gè)封閉體，承受泵的壓力。
圖1 三螺桿泵結(jié)構(gòu)圖
1-泵體；2-泵套；3-主動(dòng)螺桿；
4-從動(dòng)螺桿；5-安全閥套；6-止推墊；
7-從桿襯套；8-主桿襯套；
9-滾動(dòng)軸承；10-機(jī)械密封
(2）轉(zhuǎn)子部分 由一根主動(dòng)螺桿和二根從動(dòng)螺桿組成。由于泵出口端壓力較高，使螺桿產(chǎn)生軸向力。該力把螺桿推向吸人端，并使螺桿端部磨損。為了消除軸向力，通常在泵套上鉆深孔，將排出端的高壓液體引到主、從 螺桿端部平衡活塞背面來(lái)平衡螺桿上的軸向力、作用在螺桿上的徑向力是由液體壓力產(chǎn)生的，從動(dòng)螺桿對(duì)稱配置于主動(dòng)螺桿兩側(cè)，使主動(dòng)螺桿的徑向力得到平衡。對(duì)于從動(dòng)螺桿上的徑向力，通常不設(shè)置液力平衡裝置，只是在考慮泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)泵的進(jìn)、出口壓力值和被輸送液體的特性，確定一個(gè)合適的螺桿工作長(zhǎng)度即可。
(3)軸承部分 螺桿伸出端裝有滾動(dòng)軸承，主動(dòng)螺桿上未被平衡掉的剩余軸向力由它來(lái)承受，從動(dòng)螺桿的剩余軸向力由止推墊來(lái)承受。
展開 圖1 SCORG+Pumplinx聯(lián)合解決方案
螺桿機(jī)械數(shù)值分析案例
在進(jìn)行螺桿機(jī)械的性能分析時(shí)，客戶往往不能滿足于一維的熱力學(xué)預(yù)測(cè)，而希望能對(duì)螺桿壓縮機(jī)或泵進(jìn)行更為詳細(xì)的三維CFD數(shù)值分析，獲得螺桿機(jī)械流場(chǎng)的壓力、速度、溫度以及空化預(yù)測(cè)，以及更為精確的性能特性曲線。
聯(lián)合SCORG與PumpLinx即可實(shí)現(xiàn)螺桿機(jī)械的三維非定常數(shù)值分析。
下圖為某雙螺桿壓縮機(jī)的三維模型，提取后的流體域部分由吸入段、排出段和轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成。
圖2 雙螺桿壓縮機(jī)幾何模型
SCORG為專業(yè)的雙螺桿機(jī)械型線分析和前處理軟件，通過輸入雙螺桿機(jī)械陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線數(shù)據(jù)和齒數(shù)、節(jié)距及軸徑等相關(guān)參數(shù)，即可自動(dòng)生成雙螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
圖3 轉(zhuǎn)子區(qū)域網(wǎng)格
圖4 嚙合間隙處網(wǎng)格
SCORG與PumpLinx實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，SCORG生成的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可直接輸入至PumpLinx。PumpLinx內(nèi)置有螺桿壓縮機(jī)的數(shù)值分析模板，通過輸入螺桿壓縮機(jī)的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)中心等運(yùn)行參數(shù)，即可自動(dòng)設(shè)置螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子部分的動(dòng)網(wǎng)格，進(jìn)而進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值分析。
在PumpLinx中調(diào)用雙螺桿壓縮機(jī)模板并設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格后，設(shè)置該分析模型的邊界條件和介質(zhì)參數(shù)，即可對(duì)該壓縮機(jī)進(jìn)行熱流體分析預(yù)測(cè)，部分參數(shù)如下圖所示。
圖5 邊界條件及物性參數(shù)
通過對(duì)該雙螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行6000rpm和8000rpm兩個(gè)工況的預(yù)測(cè)分析，并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)也為雙螺桿壓縮機(jī)的產(chǎn)品優(yōu)化及性能分析提供了一種更為便利和經(jīng)濟(jì)的手段。
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雙螺桿泵的最新內(nèi)容
CFD技術(shù)應(yīng)用之雙螺桿泵
分析是一項(xiàng)高技術(shù)含量的工作，目前來(lái)看，具有相當(dāng)大的技術(shù)難點(diǎn)：
1、轉(zhuǎn)子區(qū)域?yàn)榇笞冃螀^(qū)域，需要建立高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；
2、需要考慮陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子之間極微小的嚙合間隙；
3、需要設(shè)置轉(zhuǎn)子部分的動(dòng)網(wǎng)格，描述由于轉(zhuǎn)子流體域大變形所引起的流場(chǎng)變化；
4、對(duì)于雙螺桿壓縮機(jī)，需要同時(shí)對(duì)流場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性（泄露、傳熱，排氣孔口流動(dòng)）的過程進(jìn)行研究；
5、對(duì)于雙螺桿泵則需要考慮流場(chǎng)內(nèi)部的空化效應(yīng)
雙螺桿泵獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)攪拌、無(wú)脈動(dòng)、平穩(wěn)的輸送各種介質(zhì)；由于泵體結(jié)構(gòu)保證泵的工作元件內(nèi)始終存有泵送液體作為密封液體，因此雙螺桿泵有很強(qiáng)的自吸能力，且能汽液混輸。雙螺桿泵的特殊設(shè)計(jì)還保證了泵有高的吸入性能即很小的NPSHr值。
雙螺桿泵又可分為內(nèi)置軸承和外置軸承兩種形式。在內(nèi)置軸承的結(jié)構(gòu)型式中軸承由輸送物進(jìn)行潤(rùn)滑。外置軸承結(jié)構(gòu)的雙螺桿泵則是工作腔同軸承分開。
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螺桿泵
雙螺桿泵與齒輪泵十分相似，一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)另一個(gè)螺桿，液體被攔截在嚙合室內(nèi)，沿桿軸方向推進(jìn)，然后被擠向中央排出。
性能特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
（1）壓力和流量范圍寬闊。
下載地址：基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
其他類型泵
增強(qiáng)聚丙烯耐腐蝕泵
化工專用泵
2CY型雙齒輪式齒輪泵
NCB型內(nèi)嚙合齒輪泵
QB型球形轉(zhuǎn)子泵
氣動(dòng)隔膜泵
圓弧泵
內(nèi)環(huán)式高粘度泵
RY型熱油泵
2W.W型雙螺桿泵
螺桿泵屬子容積泵的一種，根據(jù)螺桿數(shù)目可分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵和五螺桿泵等幾種，它們的工作原理基本相似，區(qū)別在于螺桿數(shù)目、螺桿的幾何形狀和輸送介質(zhì)有所不同。
1螺桿泵的工作原理及結(jié)構(gòu)
螺桿泵是依靠相互嚙合的螺桿與泵殼間形成的封閉空間容積的變化來(lái)完成吸、排液體的。
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螺桿泵
工作原理
雙螺桿泵與齒輪泵十分相似
螺桿泵
工作原理：雙螺桿泵與齒輪泵十分相似
四、螺桿泵
雙螺桿泵與齒輪泵十分相似，一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)另一個(gè)螺桿，液體被攔截在嚙合室內(nèi)，沿桿軸方向推進(jìn)，然后被擠向中央排出
。
性能特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
1)壓力和流量范圍寬闊。
