螺桿泵在粘膠制備中的問題及改進措施

王興超

摘要：螺桿泵屬于容積式轉(zhuǎn)子泵，主要借助于螺桿與襯套形成的密封腔的容積變化完成液體吸入與排出過程。由于螺桿泵機械噪聲低、生產(chǎn)效率高、使用壽命長、壓力脈動小，而在粘膠纖維制備中得到廣泛應用。但是，由于粘膠纖維當中含有大量的雜質(zhì)，在螺桿泵長時間運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，這些雜質(zhì)極易影響螺桿泵的工作性能，而加快內(nèi)部零部件的磨損速度，影響螺桿泵的使用壽命。因此，本文將針對螺桿泵在粘膠制備中存在的問題以及采取的改進措施予以闡述。

關鍵詞：螺桿泵;粘膠制備;問題;改進措施

中圖分類號：TQ341.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2020）08-0130-01

與其它纖維相比，粘膠纖維粘度大，附著能力強，在高溫狀態(tài)下極易產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，這就對螺桿泵等輸送設備的工作性能提出了更高的要求。因此，機械技術人員應當從螺桿泵的工作原理為著眼點，不斷對螺桿泵的性能進行優(yōu)化，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改良，使其能夠滿足粘膠纖維的制備需求。

1 螺桿泵在粘膠制備中存在的問題

1.1螺桿間相互摩擦。螺桿泵在正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，泵體內(nèi)的螺桿之間并不會產(chǎn)生摩擦作用，但是，在制備粘膠纖維時，由于纖維當中摻入大量雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)進入到螺桿泵內(nèi)部，螺桿與襯套之間就會出現(xiàn)不同程度的磨損。如果磨損程度較重，就會嚴重影響螺桿泵的流量與壓力，使螺桿泵的壽命大打折扣，同時，也給生產(chǎn)企業(yè)增加了運營成本。

1.2后期磨損速度加快。由于螺桿泵在制備粘膠纖維時，機體始終處于持續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在運轉(zhuǎn)初期，泵體的各項運轉(zhuǎn)參數(shù)不會出現(xiàn)異常狀況，但是，隨著時間的推移，在運轉(zhuǎn)中后期，內(nèi)部螺桿的磨損值就會升高，磨損速度成指數(shù)級上漲，嚴重時還會燒毀螺桿，給正常的生產(chǎn)進程造成不利影響。究其原因，可以看出，在螺桿泵運轉(zhuǎn)時，內(nèi)部主動桿發(fā)生軸向串動現(xiàn)象，這時，從動桿軸與平衡套之間的磨損加劇，出現(xiàn)這種狀況，修復難度極高，因此，為了避免這種情況的發(fā)生，應當采取有效措施減緩螺桿之間的磨損速度[1]。

1.3密封作用喪失。螺桿泵密封通常分為機械密封與填料密封，對于填料密封，在選擇填料種類時，如果選用柔性石墨填料，密封效果相對好一些，但是，在螺桿泵運轉(zhuǎn)一段時間后，密封與軸接觸部位就會出一層厚而硬的膠皮，這時，就會對軸體產(chǎn)生磨損作用。而機械密封雖然不會損傷軸體，不過，由于粘膠材料的高粘性，在膠體長時間處于靜止狀態(tài)時，將在機械密封彈簧上形成一層厚重的凝膠，彈簧的彈性就會喪失，密封效果也將不盡人意。另外，粘膠材料當中含有硫化氫、氫氧化鈉等酸堿化合物，這些物質(zhì)極易對機械密封產(chǎn)生腐蝕作用，而減緩機械密封的使用壽命。

2 螺桿泵的改進措施

2.1更換螺桿與襯套材料。針對粘膠中混入的雜質(zhì)對螺桿產(chǎn)生的磨損現(xiàn)象，可以采取更換螺桿與襯套材料的方法。目前，用于制作螺桿的材料一般選用16Mn，這種材料機械加工性能優(yōu)越，能夠適應多種不同的工況，普及應用率相對較高。但是，在實際運轉(zhuǎn)過程中，粘膠材料中的雜質(zhì)顆粒大小不一，當一些大顆粒雜質(zhì)混入螺桿泵體內(nèi)時，螺桿之間的摩擦作用就會加劇，而16Mn的耐磨性能就顯得不堪一擊。因此，技術人員可以利用耐磨性較高的38CrMoAl材料來取代16Mn，這樣，能夠延緩螺桿的使用壽命。與此同時，在應用38CrMoAl材料時，預先對材料進行滲氮處理，這就使螺桿的強度得到進一步提升。而襯套材料由HT250更換成為QT450，其強度值也大幅提升。經(jīng)過實踐應用可以看出，螺桿與襯套材料更換后，螺桿之間的磨損量顯著下降，而且生產(chǎn)效率也有所提高。

2.2增設定位套。三螺桿泵與普通螺桿泵的顯著區(qū)別是，三螺桿泵主要由三根螺桿與襯套構(gòu)成，主桿螺紋為凸型雙頭，從桿螺紋為凹型雙頭，在運轉(zhuǎn)時，主從桿的旋轉(zhuǎn)方向恰好相反。三螺桿泵的主桿由軸承支承，運行時的徑向力往往對從桿產(chǎn)生的徑向力相互抵消，這時，軸承只承擔螺桿的自重與剩余的軸向力，而平衡套則承擔從桿的軸向力。這種結(jié)構(gòu)設計在制備粘膠纖維時，三螺桿泵內(nèi)部螺桿間極易出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，通過原因查找發(fā)現(xiàn)主要存在兩個問題：其一是由主桿產(chǎn)生的軸向力，使軸向定位發(fā)生串動。其二是從桿平衡套受腐蝕嚴重，喪失了與主桿之間咬合的能力。針對這種原因，可以在軸承位置增設定位套，以防止主桿軸的來回串動。另外，從桿平衡套的材料可以更換成為普通灰口鑄鐵，這種材質(zhì)的套體軟度較高，能夠與粘膠之間產(chǎn)生較好的潤滑作用，而且灰口鑄鐵穩(wěn)定性高，一般不會發(fā)生電化學反應。實踐證明，當更換平衡套材料，增設定位套以后，三螺桿泵的主從螺桿壽命提高至少兩倍以上[2]。

2.3合理選擇機械密封材料。當機械密封失效后，彈簧就會失去彈性而發(fā)生泄漏事故，針對這種情況，技術人員可采取包覆式機械密封，使制備粘膠纖維的粘膠材料與彈簧之間相互隔離，避免二者接觸，這樣能夠有效解決密封失效問題。對于機械密封的動、靜環(huán)材料，一般都會選用含有碳化硅的石墨軟質(zhì)材料與硬質(zhì)合金材料，但是，這種軟硬材料組合的方式，一旦與粘膠材料接觸時間過長，石墨本身就會遭受粘膠的侵蝕，因此，可以將動、靜環(huán)材料全部更換為硬質(zhì)合金材料，這樣一來，在螺桿泵運轉(zhuǎn)過程中，兩種材料之間的接合面就會形成一層潤滑膜，既能夠避免相互摩擦，同時，也能夠延長機械密封的使用壽命。

3 結(jié)論

針對螺桿泵在粘膠制備中存在的問題，逐一采取有效的改進措施，改進以后的螺桿泵，在實際運行當中，生產(chǎn)效率得到大幅提升，螺桿間的摩擦作用力逐漸減弱，螺桿泵發(fā)生故障的幾率也大幅度降低，給生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省了大量的檢修費用，直接促進了企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

參考文獻：

[1]張玉寶，劉淑珍，趙志龍.螺桿泵式點膠系統(tǒng)動態(tài)特性分析與試驗研究[J].華東交通大學學報，2020，37（1）：127-131.

[2]潘博.螺桿泵密封性能影響因素分析[J].中國化工貿(mào)易，2019，11（32）：194.