磁力驅(qū)動三螺桿泵的發(fā)展及應(yīng)用前景

馮建杰+齊曉燕

摘要：磁力驅(qū)動技術(shù)的優(yōu)越性，使其得到了較為成熟的發(fā)展，就其應(yīng)用領(lǐng)域，重點(diǎn)發(fā)展磁力驅(qū)動三螺桿泵是國家乃至各個(gè)企業(yè)的重中之重。

關(guān)鍵詞：磁力驅(qū)動技術(shù)；磁力驅(qū)動三螺桿泵；應(yīng)用領(lǐng)域；零泄漏

中圖分類號：TH38 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）010-000-02

一、三螺桿泵的發(fā)展及市場前景

三螺桿泵起源于1931年，由瑞典IMO公司發(fā)明并制造，故也稱“依莫”泵（IMO泵）。三螺桿泵的特點(diǎn)是流量平穩(wěn)，壓力脈動小，有自吸能力，噪聲低，振動小，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，工作可靠，壽命長，維護(hù)方便和可逆向旋轉(zhuǎn)，廣泛用于船舶、電力、機(jī)床、電梯、石油產(chǎn)品，起重裝置、動力設(shè)備等作輸送潤滑油、燃料油、液壓油、密封油及冷卻液等，在船舶的潤滑油和燃料油系統(tǒng)中已基本上取代了活塞泵和齒輪泵。

由中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2013-2014年中國螺桿泵市場調(diào)查及前景評估研究報(bào)告》指出，我國單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵的年產(chǎn)總量50000余臺，其中三螺桿泵產(chǎn)總量最大，有25000臺以上。由于三螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，價(jià)格也相對較低，所以國內(nèi)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)低轉(zhuǎn)速、長導(dǎo)程、傳動量部件材質(zhì)優(yōu)良，額定壽命長的產(chǎn)品，以優(yōu)秀的產(chǎn)品質(zhì)量支撐價(jià)格。由三螺桿泵的應(yīng)用領(lǐng)域來看，都是國家重點(diǎn)發(fā)展的方向，所以三螺桿泵將來的市場更加廣闊，重點(diǎn)發(fā)展三螺桿泵是每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的重中之重。

二、磁力驅(qū)動的基本原理及結(jié)構(gòu)

磁力驅(qū)動是以現(xiàn)代磁學(xué)為基本理論，應(yīng)用永磁材料或電磁鐵所產(chǎn)生的磁力作用，來實(shí)現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩（功率）無接觸傳遞的一種新技術(shù)[1]。能夠?qū)崿F(xiàn)該技術(shù)的裝置稱為磁力驅(qū)動器，或稱磁力耦合器、磁力傳動器、磁力聯(lián)軸器。磁力驅(qū)動器包括圓筒式與圓盤式兩種結(jié)構(gòu)，圓筒式磁力驅(qū)動器結(jié)構(gòu)為套筒狀磁圓環(huán)形，如圖1（a）所示；圓盤式磁力驅(qū)動器結(jié)構(gòu)為兩平面形，如圖1（b）所示，其磁路為緊密排列組合型，優(yōu)點(diǎn)為傳遞力或轉(zhuǎn)矩的效率更高，故此種磁力驅(qū)動器應(yīng)用較為常見。

與機(jī)械驅(qū)動相比，磁力驅(qū)動優(yōu)點(diǎn)在于利用磁場通過組合磁路間隙或隔離套的壁管傳遞力或轉(zhuǎn)矩，而傳動部件不與外界空間相連通，從而解決了傳動部件密封處產(chǎn)生液體或氣體介質(zhì)泄露問題，有效遏制了工業(yè)用泵漏、跑、滴、冒和機(jī)械密封發(fā)熱、磨損等問題，為安全可靠輸送或攪拌反應(yīng)有毒、易燃、易爆、腐蝕以及各種貴重介質(zhì)創(chuàng)造了條件。

三、磁力驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展

在20世紀(jì)30年代開始磁力驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)被人們提出，20世紀(jì)40年代第一臺磁力驅(qū)動泵被設(shè)計(jì)、制造出來，20世紀(jì)50年代至70年代，由于對該技術(shù)的應(yīng)用前景缺乏認(rèn)識，加上磁力驅(qū)動所需材料發(fā)展制約，這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展很慢甚至到停滯不前的地步。直到20世紀(jì)70年代開始，現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和對自然環(huán)境的保護(hù)的需要，國內(nèi)外學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)重新對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了探討、實(shí)驗(yàn)、研究與試制，研究成果顯著，從而促進(jìn)了磁力驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用磁力驅(qū)動技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用。隨著工業(yè)對三螺桿泵需求的進(jìn)一步提高，對工業(yè)用泵軸封泄漏問題提出了更為嚴(yán)苛的要求，由于磁力驅(qū)動技術(shù)的高密封性能可以解決泄露問題，其逐漸在三螺桿泵上的應(yīng)用被關(guān)注和重視，并且進(jìn)行了廣泛而深入的研究、實(shí)踐，故取得了較大成就和在工業(yè)上應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。近年來在螺桿泵上采用磁力驅(qū)動技術(shù)將螺桿泵的固體接觸式軸封和聯(lián)軸器用磁力驅(qū)動器所取代，這種被人們稱之為磁力驅(qū)動螺桿泵的新型工業(yè)已經(jīng)到了一定的發(fā)展和應(yīng)用。

四、磁力驅(qū)動三螺桿泵的特點(diǎn)

磁力驅(qū)動三螺桿泵的特點(diǎn)是為泵體本身可以作為主從動螺桿的支撐軸承，不需要安裝徑向軸承；主動螺桿可以直接驅(qū)動從動螺桿，不需用齒輪進(jìn)行傳動，可實(shí)現(xiàn)工作機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行和過載保護(hù)，結(jié)構(gòu)簡單、易加工、拆檢維修方便；三螺桿泵的填料箱僅僅與吸水口相連接，泄漏量較少，且可以將力的軸向傳遞的動密封性變換成靜密封性；主從動螺桿不承受彎曲載荷的作用，長度上不受限制，故可以獲得較高的壓力；對環(huán)境可以減少污染。以上特點(diǎn)是普通三螺桿泵無法實(shí)現(xiàn)的，因此磁力驅(qū)動三螺桿泵是國家乃至各個(gè)企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

五、磁力驅(qū)動三螺桿泵的結(jié)構(gòu)

磁力驅(qū)動三螺桿泵的工作原理與三螺桿泵基本相同，它是由三根螺桿相互嚙合組成的泵，其中中間螺桿為主動螺桿，兩側(cè)兩根螺桿為從動螺桿。主動螺桿和從動螺桿與泵套裝配在一起形成多個(gè)相互隔離的密封腔，并隔開泵的吸入口與排出口。當(dāng)主動螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩從動螺桿與主動螺桿相嚙合作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，密封腔內(nèi)的液體由于齒面和密封面的作用，使液體沿軸向移動，從吸入口被推至排出口排出，從而完成了泵的輸液過程。磁力驅(qū)動三螺桿泵剖面圖如圖2所示：

六、磁力驅(qū)動三螺桿泵的應(yīng)用前景

綜合國內(nèi)外磁力驅(qū)動三螺桿泵的各種研究，其發(fā)展?fàn)顩r由低功率螺桿泵向大功率螺桿泵延展，螺桿泵中各結(jié)構(gòu)技術(shù)、質(zhì)量、工藝性能等要求提高且各參數(shù)間的關(guān)系越來越密切，在使用過程中螺桿泵的實(shí)際工作狀況監(jiān)控設(shè)備越來越先進(jìn)，以便較快較準(zhǔn)的預(yù)測泵的失效問題。磁力驅(qū)動三螺桿泵依靠其自身特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)使用性能，在泵的發(fā)展過程中占據(jù)重要位置，此外它還具有振動小、噪聲低、使用周期長的特點(diǎn)，而且由于磁力驅(qū)動器的使用還解決了環(huán)境保護(hù)和電機(jī)過載時(shí)易于損壞等問題，因此，這種泵特別適用于對潤滑油、重油、燃料油的輸送，化工、石油、制藥等行業(yè)對液態(tài)物料的輸送，液壓傳動裝置的供壓以及海上石油平臺、軍艦、船舶等領(lǐng)域，其應(yīng)用前景好。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國濤.直線往復(fù)運(yùn)動的磁力驅(qū)動技術(shù)研究[D].吉林大學(xué).2005.

[2]李建萍.磁力驅(qū)動泵傳動效率的研究與分析[D].江蘇大學(xué).2010.

[3]厲建剛，郭越.直線往復(fù)式磁力驅(qū)動器的磁力計(jì)算[J].延邊大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2008，12（4）.

[4]趙克中.磁力驅(qū)動技術(shù)與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004.2.

[5]李福天.螺桿泵[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.3.

[6]張德勝，施衛(wèi)東，關(guān)醒凡，等.軸流泵葉輪進(jìn)出口流場的測量[J].排灌機(jī)械，2009，27（4）.

[7]潘中永，李俊杰，李曉俊，等.斜流泵不穩(wěn)定特性及旋轉(zhuǎn)失速研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43（11）.

作者簡介：馮建杰（1982-），男，河北恒盛泵業(yè)股份有限公司技術(shù)部，助理工程師，研究方向：螺桿泵的研發(fā)設(shè)計(jì)。

齊曉燕（1977-），女，河北恒盛泵業(yè)股份有限公司技術(shù)部，助理工程師，研究方向：螺桿泵的研發(fā)設(shè)計(jì)。