单螺杆泵在工业领域常被称为“莫诺泵”、“偏心螺杆泵”或“软管泵”,是一种独特的容积式泵。它因其强大的输送能力、简单的结构和广泛的介质适应性,特别是在处理高粘度、高含固量和易磨损的介质方面,而成为许多行业的首选设备。
核心结构与工作原理
单螺杆泵的核心是“转子-定子”副的巧妙配合。
• 转子: 一根表面经过精磨的单头金属螺杆,具有较大的偏心距。它是泵中唯一的运动部件。
• 定子: 通常是一个带有双头内螺旋的空心橡胶或弹性体衬套,固定在外部的金属泵管内。定子内螺旋的导程是转子的两倍。
工作原理可以形象地理解为“螺杆在螺帽中转动”:
当转子在定子内进行行星运动时(即转子既绕自身轴线旋转,又绕泵的轴线公转),转子与定子弹性壁之间会形成一系列连续的、密封的腔室。这些密封腔从吸入口到排出口匀速地、容积不变地推移,从而将介质平稳地“推”向出口。
由于万向节(或挠性轴)的连接,转子将电机的纯旋转运动转换为这种行星运动,并有效地将动力传递给介质。
单螺杆泵的突出特点
优势:
1. 卓越的介质适应性: 这是其最大的优点。可以输送粘度从1cP到百万cP的介质,以及含固量高达40%-60%的浆料(如污泥、矿浆)。
2. 自吸能力强: 具有良好的自吸性能,吸程最高可达8.5米水柱。
3. 流量平稳、无脉动: 输送过程是连续的容积推移,对介料的剪切力极小,非常适合输送易破乳的液体或对剪切敏感的聚合物(如絮凝剂)。
4. 可变量输送: 流量与转速成正比,通过变频器调节电机转速即可轻松、精确地控制流量,也可用作计量泵。
5. 结构简单、维护方便: 主要易损件是定子,更换相对容易,成本较低。
局限性:
1. 定子易磨损: 定子为弹性体,其耐磨损、耐腐蚀和耐温性能直接决定了泵的寿命和应用范围。不适合输送对定子材料有溶胀或腐蚀作用的溶剂。
2. 效率对粘度敏感: 输送如水等低粘度介质时,内泄漏会增加,效率会显著下降,且定子因润滑不良而容易过热损坏。
3. 不宜干转: 干转会导致定子因摩擦高温而迅速烧毁。
4. 启动扭矩大: 输送高粘度介质或冷启动时,需要大启动扭矩的电机。