单螺杆泵的理论基础——单螺杆泵的作用原理

　　挤油液前移的作用。为了使单螺杆能够有效地推挤油液前移，给出一定的排量和压头，必须设计具有内螺旋面的专门衬套，它和单螺杆配合，既在轴向把油流分割开来，又在径向把油流一分为二。所以，在每个螺杆.衬套副中，螺杆是单线螺旋面，衬套内表面是双线螺旋面，两者旋向相同，同为右旋或左旋。

　　螺杆的任意断面都是半径为Ｒ的圆，如图２.２所示。整个螺杆的形状可以看做由很多半径为Ｒ、厚度趋近于零的圆盘组成，不过这些圆盘的中心Ｏ１以偏心距ｅ绕着螺杆自身的轴线Ｏ２－Ｚ，一边旋转，一边按一定的螺距ｔ向前移动。
 

　　衬套的断面轮廓是由两个半径为Ｒ（等于螺杆断面半径）的半圆和两个长度为４ｅ的直线段组成的长圆形，如图２.３所示。衬套的双线内螺旋面就是由上述断面绕衬套的轴线Ｏ－Ｚ旋转的同时，按一定的导程Ｔ＝２ｔ向前移动所形成的。
 

　　图２.３ 泵的衬套当螺杆在衬套中的位置不同时，它们的接触点是不同的。螺杆断面位于衬套长圆形断面的两端时，螺杆和衬套的接触为半圆弧线，而在其他位置时，螺杆和衬套仅有ａ、ｂ两点接触，如图２.４所示。由于螺杆和衬套是连续啮合的，这些接触点就构成了空间密封线，在衬套的一个导程Ｔ内形成一个密封腔室。这样一来，沿着单螺杆泵的全长，在衬套内螺旋面和单螺杆表面间形成一个个密封腔室。当单螺杆转动时，螺杆.衬套副中靠近吸入端的第一个腔室的容积增加，在它和吸入端的压力差作用下，油液便进入第一个腔室。随着单螺杆的转动，这个腔室开始封闭，并沿着轴向向排出端移动。密封腔室在排出端消失，同时在吸入端形成新的密封腔室。密封腔室的不断形成、推移和消失，使油液通过一个个密封的腔室，从吸入端流动到排出端，压力不断升高，流量非常均匀。
 

　　为了进一步说明单螺杆泵中密封腔室的形成、推移和消失的特点，如图２.５ａ所示，沿衬套的轴线，每隔一定距离，将螺杆.衬套副一个断面一个断面地剖开，再将每个断面的衬套长轴沿泵轴线方向相互平行排列，使断面上的Ａ点 （位于衬套螺旋线Ａ.Ａ上的点）
 

　　形成直线Ａ.Ａ，这样就得到了平面展开图，如图２.５ｂ所示，它表明了沿衬套螺旋线Ａ.Ａ的螺杆.衬套间密封腔室在泵轴线方向上的变化特点。现在使螺杆转动一个角度，对于任意一个断面来说，随着螺杆的转动，螺杆断面中心在衬套断面中作往复运动，螺杆在衬套中的新位置在图２.５ｂ中用虚线来表示。对比实线和虚线所表示的螺杆图形，就可以看出：吸入端腔室ｆ有所增大，因而吸入油液；排出端腔室ａ有所减少，因而排出油液；密封腔室ｅ、ｄ、ｃ、ｂ从吸入端连续地一个接着一个地向排出端推移。
 

　　在设计或使用螺杆泵之前，必须明确螺杆泵的螺旋方向 （左旋或右旋）、单螺杆轴的转向 （顺时针或逆时针）和油液的流向三者之间的关系。如图２.１所示，我们可以制定这样一条左右手判定法则：单螺杆的螺旋旋向为左旋时，伸出右手，四指指向为单螺杆轴的转向，大拇指所指方向则为油液流动方向；反之，当单螺杆的螺旋旋向为右旋时，伸出左手，四指指向为单螺杆轴的转向，大拇指所指方向为油液流动方向。按照这种判定方法中的对应关系，旋向、转向和流向三个因素中任意两个因素的组合都会确定第三个因素。

　　应该指出，单螺杆泵实际上综合了柱塞泵和离心泵的工作特点：在不同的压头条件下流量改变很小，而且流量非常均匀，加之在作用原理方面的一些特点，给砂、蜡、气以及高烃链聚合物的携带都创造了有利条件。和其他类型的泵相比，螺杆泵的运动件很少 （只有一个单螺杆），流道简而短，过流面积大，油流扰动小，使它能在高黏度原油中以较高的效率、较高的可靠性工作。