螺杆泵的工作原理简介

螺杆泵的工作原理，形象地作个比喻，可以把螺杆和所输送的介质看作是螺钉和螺母的相对运动（图1-1）。当螺钉转动时，若限制螺钉不能作轴向移动，则螺母就会沿着螺钉作轴向移动。这里所说的螺钉可以看作是螺杆泵内作旋转运动的螺杆，而充满螺旋槽的介质就是一个液体螺母。但是仅仅按上述原理制作成的机构，由于从泵的排出腔到进口腔相连通，尚不能将输送的介质从泵的吸入腔提升至排出腔，还必须解决螺杆泵内螺杆螺旋面在螺杆衬套的孔内啮合形成的螺旋槽空间能有效地将泵的排出腔和吸入腔隔开，螺杆螺旋面之间相互啮合的接触线（即啮合线）就起着隔开的作用。这一密封腔实际上起着类似往复式泵中阀的作用。这样才能使螺杆旋转时，液体螺母——密封腔内的介质，能随着密封腔沿着轴向作从吸入腔到排出腔的直线运动，有效地将介质排出泵外。

在这里之所以要强调“有效”两个字，因为如上所述，实际上密封腔是不可能完全密封的，总会有一些介质从排出腔泄漏回吸入腔。显然，只有当泄漏的那部分介质相当少时，泵的做功才有意义。泄漏的介质越少，泵的容积效率η_v就越高，因此，容积效率η_v是衡量螺杆泵性能好坏的一个极为重要的指标。

某些种类的螺杆泵，其密封腔在理论上就不能将泵的排出腔和吸入腔完全隔开，但只要在一定的转速和排出压力范围内，输送某种介质时能很好地正常运行，仍具有相对较高的容积效率，那么这种螺杆泵仍然有着存在的价值。这就是出现许多种非密封型螺杆泵的理论基础。螺杆泵之所以不断涌现新品种，就是因为人们可以依据这一理论，研究出由不同的螺杆数、不同的螺杆螺旋头数和各种型线或各种型线组合的螺旋面所构成的螺杆泵。当螺杆衬套孔内啮合形成的不同空间形状的密封腔，即使在理论上不能将排出腔和吸入腔完全隔开，即不能完全密闭，但只要在一定的性能参数范围内输送某种介质时能正常运行，且达到一定的容积效率，这样的螺杆泵就有实用价值，就可以存在了。由此可见，构成螺杆螺旋面的型线，即螺旋面的齿形曲线，就是螺杆泵的核心技术。正是各种不同类型的新的螺杆泵的出现，使螺杆泵的应用范围得以不断扩大，螺杆泵就成了一种应用极为广泛的新兴的工业用泵。

据上所述，泵的工作原理可作如下叙述：当由外界的动力源驱动螺杆泵的螺杆作旋转运动时，螺杆螺旋槽的吸入端周期性地打开，吸入腔的容积V因螺旋凹槽的打开而逐渐增大到V+ΔV。按波意耳-马略特定律，此时吸入腔的压力p_s就降低到：

图1-1 螺钉和螺母的工作原理(www.xing528.com)

式中 p_s′——螺旋凹槽打开前吸入腔内的压力。

也就是说，由于螺杆的旋转，吸入腔内形成了真空，使介质自由表面的压力和吸入腔内的压力p_s之间产生了压差。介质在泵进口端自由表面压力的作用下，进入形成真空的吸入腔，继而充满了螺杆衬套孔内由螺杆螺旋面相互啮合所构成的螺旋凹槽，即进入了在吸入腔一端已打开了的密封腔之中。然后，随着螺杆的旋转，打开了的密封腔被相啮合螺杆的螺旋凸出部分所关闭，进入了将吸入腔和排出腔有效隔开的密封腔内的介质，就沿着螺杆轴线向排出腔移动，直排至泵外。

需要说明的是，有些螺杆泵的结构无螺杆衬套，它和泵体合二为一，密封腔由泵体内的孔包容螺杆螺旋段啮合构成。

螺杆泵正常运行，必须使相互啮合的螺杆同步旋转。对于主动螺杆和从动螺杆螺旋面的一对形成齿形，其横断面的齿形服从齿轮的啮合规律，主动螺杆能把转动传递给从动螺杆，无需借助专门传递力的齿轮等零件实现同步旋转；而对于螺杆螺旋面的形成齿轮不服从齿轮啮合规律的非密封型螺杆泵，主动螺杆必需通过同步齿轮等另件对从动螺杆传递转矩，实现同步旋转。