衍生四螺杆泵的条件分析与优化

由三螺杆泵衍生出四螺杆泵，仅仅是利用在三螺杆泵体积允许的范围内，将三螺杆泵内原与主动螺杆对称布置的两根从动螺杆，改变为在主动螺杆周围以120°的间隔，均匀布置三根从动螺杆，并对少量零件的结构尺寸作些改动，如：螺杆衬套内安放螺杆的孔数也作相应的变动等，以及增加一个诸如从动螺杆平衡活塞处的小衬套等零件，其他零件都可通用。在整台泵的尺寸、结构等无需作大的变动的情况下，达到增加一个规格产品的目的。

三螺杆泵衍生成四螺杆泵必须具备以下的条件：

1）在主动螺杆和从动螺杆螺旋的几何要素即齿廓形状不变的情况下，必须满足第二类密封性条件式（3-24）。主动螺杆为凸螺杆、从动螺杆为凹螺杆时，从动螺杆的螺旋头数Z₂仍保持两头，而主动螺杆的螺旋头数Z₁，必须满足：Z₁=k（Z₂-1）=3（2-1）=3。

因此，当衍生为四螺杆泵时，并不是仅仅增加一根从动螺杆，还必须将主动螺杆的螺旋头数由两头变为三头，这样构成的密封腔才能将吸入腔和排出腔隔开，否则就不满足第二类密封性条件。(www.xing528.com)

2）泵的工作长度足够长。由于主动螺杆的螺旋头数必须由两头变成三头才能满足第二类密封性条件。这样其导程T也由原来的2t增大为3t，对一个密封腔来说，其轴向尺寸也增大t的长度。由式（3-26）知：l_min=T+Δl_min，所以l_min几乎增大了50%。因此三螺杆泵的工作长度l_min必须能满足T增大为3t后的l_min值，这样才能使衍生的四螺杆泵正常运行。在通常的情况下，设计某一排出压力的三螺杆泵时，l_min所取的值不大可能会有近50%的余量，因此绝大多数衍生的四螺杆泵是以降低原三螺杆泵的排出压力值（即减少密封腔数）来换取流量值的增加。所以衍生的四螺杆泵几乎都是用于压力较低的情况。若为了保持原三螺杆泵的排出压力值，而不得不增大工作长度l，这就必须将主动螺杆、从动螺杆、螺杆衬套和泵体这些泵的主要零件的轴向尺寸全部加长，几乎相当于重新制造一台新的产品，作为衍生产品不能借用原产品的大部分零件，就没有多少意义了。因此，三螺杆泵能衍生为四螺杆泵的一个必要条件就是有足够长的工作长度。

3）满足用户对吸入性能的要求。由于主动螺杆螺旋头数变成三头，导程T增大近50%的尺寸，这样介质的轴向流动速度自然也增大了近50%，这必然导致泵吸入性能的降低。因此必须考虑衍生后的四螺杆泵因导程的增大导致轴向流速过大，吸上性能是否能满足用户的使用要求。吸上性能是泵很重要的一项性能指标，尤其对如船舶、码头等一些应用领域更是如此，因此，不能忽视这一性能要求。