雙螺桿泵的案例
CFD技術(shù)應(yīng)用之雙螺桿泵
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。
雙螺桿壓縮機(jī)流固共軛傳熱CFD分析 附基于SCORG和Simerics MP 的CFD雙螺桿泵數(shù)值模
=
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
螺桿泵的工作原理及選型
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(kāi)。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(guò)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(kāi) 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。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(kāi)。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(guò)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(kāi) 
【技術(shù)分享】獨(dú)一無(wú)二的螺桿機(jī)械仿真技術(shù)！
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(guò)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(guò)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(guò)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。
展開(kāi) WORKBENCH流固耦合案例#292-螺桿（單）擠出機(jī)流場(chǎng)和應(yīng)力仿真
06
雙螺桿泵的情況
像下圖的雙螺桿的情形也可以使用類似的方式作簡(jiǎn)單處理。
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壓縮機(jī)
展開(kāi) 詳細(xì)解讀煉油及化工用泵的分類、原理和選型
04
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。壓力約在3.4~340kg/cm2，流量可達(dá)100cm3/min；
（2）運(yùn)送液體的種類和粘度范圍寬廣；
（3）因?yàn)?em>泵內(nèi)的回轉(zhuǎn)部件慣性力較低，故可使用很高的轉(zhuǎn)速；
（4）吸入性能好，具有自吸能力；
（5）流量均勻連續(xù)，振動(dòng)小，噪音低；
（6）與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感；
（7）結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)容易。
缺點(diǎn)：
螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對(duì)液體的粘度變化比較敏感。
05
往復(fù)泵
活塞右移，腔內(nèi)壓力降低，將上活門壓下，下活門頂起，液體吸入；活塞左移，腔內(nèi)壓力增高，將上活門頂起，下活門壓下，液體排出。
性能特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
（1）可獲得很高的排壓，且流量與壓力無(wú)關(guān)，吸入性能好，效率較高，其中蒸汽往復(fù)泵可達(dá)80%~95%；
（2）原則上可輸送任何介質(zhì)，幾乎不受介質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)的限制；
（3）泵的性能不隨壓力和輸送介質(zhì)粘度的變動(dòng)而變動(dòng)。
其他的泵都不具有往復(fù)泵的上述突出優(yōu)點(diǎn)，但它們的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用操作比較方便，而且還有體積小、重量輕、流量均勻，并能系列化批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn)：
流量不是很穩(wěn)定。同流量下比離心泵龐大；機(jī)構(gòu)復(fù)雜；資金用量大；不易維修等。
06
往復(fù)泵旁路調(diào)節(jié)
往復(fù)泵是正位移泵。當(dāng)泵提供的流量大于管路需求流量時(shí)，要求一部分回流到往復(fù)泵進(jìn)口，及旁路調(diào)節(jié)。
07
雙動(dòng)往復(fù)泵
活塞右移，左下吸液，右上排液。
展開(kāi) [泵的選型差異]
三、離心泵
液體注滿泵殼，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，液體在離心力作用下產(chǎn)生高速度，高速液體經(jīng)過(guò)逐漸擴(kuò)大的泵殼通道，動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓頭。
性能特點(diǎn)：
1、高效節(jié)能：采用CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，分析計(jì)算出泵內(nèi)壓力分布和速度分布關(guān)系、優(yōu)化泵的流道設(shè)計(jì)，確保泵有高效的水力形線，提高了泵的效率。
2、安裝、維修方便：立式管道式結(jié)構(gòu)，泵的進(jìn)出口能象閥門一樣安裝在管路的任何位置及任何方向，安裝維修極為方便。
3、運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠：電機(jī)軸和水泵軸為同軸直聯(lián)、同心度高，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。
4、不銹鋼軸套：軸的機(jī)封位置是相對(duì)易被銹蝕之處，直聯(lián)式泵軸一旦被銹蝕，易造成機(jī)械密封失效。STG泵此處采用鑲配不銹鋼軸套，避免銹蝕發(fā)生，提高了軸壽命，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。
5、軸承：泵所配電機(jī)中，Y〔Y2〕280以下軸伸端軸承〔包括Y180以下風(fēng)葉端軸承〕采用封閉式軸承，正常使用時(shí)，免電機(jī)軸承的維護(hù)保養(yǎng)。
6、機(jī)封：機(jī)械密封基件一般選用橡膠波紋管結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)機(jī)械密封中軸上密封由O形圈的線密封改為橡膠件的兩道面密封，在清水介質(zhì)時(shí)提高了密封效果。
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。
展開(kāi) 詳細(xì)解讀煉油及化工用泵的分類、原理和選型
性能特點(diǎn)
多級(jí)離心泵與單級(jí)泵相比，其區(qū)別在于多級(jí)泵有兩個(gè)以上的葉輪，能分段地多級(jí)次地吸水和壓水，從而將水揚(yáng)到很高的位置，揚(yáng)程可根據(jù)需要而增減水泵葉輪的級(jí)數(shù)。多級(jí)泵主要用于礦山排水、城市及工廠供水，農(nóng)業(yè)灌溉用的很少，僅適用于高揚(yáng)程、小流量的高山區(qū)提水來(lái)解決人畜飲水的困難。多級(jí)高心泵有立式和臥式兩種型式多級(jí)離心泵的泵軸上裝有串聯(lián)的兩個(gè)亦上的葉輪，它相對(duì)于一般的單級(jí)離心泵，可亦實(shí)現(xiàn)更高的揚(yáng)程；相對(duì)于活塞泵、隔膜泵等往復(fù)式泵，可亦泵送較大的流量。多級(jí)離心泵效率較高，能夠滿足高揚(yáng)程、高流量工況的需要，在石化、化工、電力、建筑、消防等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
由于其本身的特殊性，與單級(jí)離心泵相比，多級(jí)離心泵在設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)維修等方面，有著不同、更高的技術(shù)要求。往往是人們?cè)谝恍┘?xì)節(jié)上的疏忽或者考慮不周，使得多級(jí)離心泵投用后頻繁發(fā)生異常磨損、振動(dòng)、抱軸等故障，亦致停機(jī)。
04
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。
展開(kāi) 19種泵的工作原理，看圖就懂！
4
螺桿泵
工作原理：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。
螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)：
壓力和流量范圍寬闊。
總結(jié)了19種泵的工作原理，看圖就懂！
04
螺桿泵
工作原理
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。
螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)：
壓力和流量范圍寬闊。壓力約在3.4-340千克力/cm2，流量可達(dá)100cm3/分；
運(yùn)送液體的種類和粘度范圍寬廣，選礦廠可用于輸送捕收劑、絮凝劑等；
因?yàn)?em>泵內(nèi)的回轉(zhuǎn)部件慣性力較低，故可使用很高的轉(zhuǎn)速；
吸入性能好，具有自吸能力；
流量均勻連續(xù)，振動(dòng)小，噪音低；
與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感；
結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)容易。
螺桿泵的缺點(diǎn)：
螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對(duì)液體的粘度變化比較敏感。
展開(kāi) 熱塑性復(fù)合材料成型工藝
單螺桿排氣式擠出機(jī)回?cái)D造粒法流程：
（3）雙螺桿排氣式擠出法
工藝：將樹脂和纖維分別加入排氣式雙螺桿擠出機(jī)的加料孔和進(jìn)絲口，GF被左旋螺桿及捏合裝置所破碎，在料筒內(nèi)纖維和樹脂混合均勻，經(jīng)過(guò)排氣段除去混料中的揮發(fā)性物質(zhì)，進(jìn)一步塑煉后經(jīng)口模擠出料條，再經(jīng)冷卻、干燥、然后切成粒料。
特點(diǎn)：
① 雙螺桿起著增壓泵的作用；
② 在特定負(fù)荷下，可以通過(guò)反向螺紋或節(jié)流閥，沿料筒長(zhǎng)度來(lái)控制壓力；
③ 通過(guò)改變捏合段的構(gòu)型和調(diào)節(jié)節(jié)流閥、控制溫度等，可沿料筒長(zhǎng)度方向調(diào)節(jié)各個(gè)截面的切變速率；
④ 該擠出機(jī)有精密的熱交換系統(tǒng)；
⑤ 由于雙螺桿作用，物料在料筒中形成薄層，因而物料表面不斷更新，混合作用極強(qiáng)，均質(zhì)熔體形成極快。
（4）雙階排氣式擠出機(jī)對(duì)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)粒料排氣回?cái)D造粒法
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料
一般采用經(jīng)典的電纜包覆方法制造，適宜于螺桿式注射機(jī)成型用。
包覆式長(zhǎng)纖維增強(qiáng)塑料粒料制造工藝流程
管道反應(yīng)法：?jiǎn)误w與玻纖同時(shí)由管道進(jìn)口加入，通過(guò)管道聚合反應(yīng)，出料口即得到增強(qiáng)料
條。
聚合物出料口包覆法：在聚合釜出料口安裝包覆機(jī)頭，待聚合物出料時(shí)，可將玻纖包覆。
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料粒料的結(jié)構(gòu)類型
(a) 玻璃纖維組成一大束包于粒子之中
(b) 玻璃纖維成幾小束分散于粒子四周
(c) 最理想的粒子結(jié)構(gòu)形式
（來(lái)源：武漢理工大學(xué) 王翔）
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