单螺杆泵的溢流特性详解

具有溢流特性的单螺杆泵，是指定子主要采用有弹性的橡胶（或某些塑料）这类泵，用金属等不可压缩的材质作定子的单螺杆泵和其他类型的螺杆泵螺杆衬套为金属材质，则均不具有这种特性。

从上面单螺杆泵转子和定子的啮合分析，得出理论上其啮合线是一种点啮合，实际上由于定子和转子的配合为过盈，存在着窄窄的带状面接触的啮合带。当泵的背压增高时，橡胶在一定的压力作用下发生弹性变形，啮合带状受到破坏，高压介质会“击穿”密封线，使排出腔的高压介质穿过啮合线流入吸入腔的低压区，造成理论上是完全密封的密封腔不再密封。显然，背压越高，定子的橡胶被压缩得越厉害，产生“击穿”密封线的缝隙也越大；还由于加工误差造成不能达到完全的啮合，因此介质从高压区穿过啮合线或未曾啮合的区域流入低压区的液流量也越多，由于这种回流在泵运行时始终存在，故这种现象称之为“溢流特性”。这种溢流特性使单螺杆泵自身或多或少具备了类似局部回流的安全阀的作用。

若与三螺杆泵相比，同是密封型的螺杆泵，由于单螺杆泵的这种溢流特性，使转子和定子为过盈配合的单螺杆泵，其容积效率反而不如相同压力和相同密封腔数情况下螺杆与螺杆衬套存在间隙、齿形又作了修正的三螺杆泵。若从实际产品的角度进行分析，通常单螺杆泵内的定子和转子的螺旋面相啮合的那部分有效长度，即称为工作长度l，当l为一个密封腔（即一个导程T）时，最大的排出压力以0.6MPa计，压力再提高则容积效率下降很快。而三螺杆泵工作长度为一个密封腔时，正常的状态排出压力至少可达1.6MPa。在理论上密封性远差于单螺杆泵的某些双螺杆泵和五螺杆泵，在工作长度的密封腔数相同时排出压力也高于单螺杆泵。这只能有一个解释，单螺杆泵在理论上完全密封的啮合线是非常“脆弱”的，很容易被排出压力“击穿”，以及制造误差造成密封腔不能完全密封是普遍现象。单螺杆泵一个密封腔能承受的压力差较小这一事实，也间接证明了它确实具有较大的“溢流”作用。

笔者提出了这一想法后，曾进行试验来证明这一现象。试验介质为常温清水，试验结果列于表2-3中。(www.xing528.com)

表2-3 单螺杆泵的溢流特性试验

从表2-3的数据可得出排出压力越高，流量下降越快。在转子和定子存在过盈的情况下，流量随压力增大而下降，其原因只能是由于啮合线事实上的不完整和啮合线被压力“击穿”。从第三组的试验数据看，当排出压力增加到1.1MPa时，流量已接近于零，即几乎全部介质溢流回到吸入室，这表明此时该泵本身已成了全回流安全阀。只是有的产品（尤其是大流量的单螺杆泵）压力升高时流量下降得较少，但或多或少都存在着溢流特性。应当说明回流量的大小是和定子和转子齿形曲线的准确程度、两者配合的过盈量多少和橡胶的硬度等因素有关。从上述分析和试验结果，至少可以得出对于小流量的单螺杆泵存在着较好的自我保护作用。因为流量越大的泵，“击穿”啮合线的泄漏面积和啮合线的缺失占整个过流面积的比例越低，因此其溢流回吸入室的量也越小，接近于通常螺杆泵内螺杆啮合的间隙泄漏。