螺杆泵的漏失机理及泵腔室中压差对漏失的影响

发布时间：2018-07-13

1前言
近年来，螺杆泵以其占地面积小、噪音和节能等优点成为世界各大油田的举升设备，是 一种既经济又减少环保投入、实现油田经济的良好采油方法。对螺杆泵及其采油配套工艺技术还需要深入   ，以使得螺杆泵采油的技术优越性   充分发挥。
过去许多学者对螺杆泵进行   ，但主要是 基于经验的解释，认为液压作用在转子上的力是 螺杆泵系统漏失的主要原因，造成泄漏的主要原因是 由于橡胶材料受密封腔室内液体压力作用，对螺杆泵系统进行平面和三维的接触分析，综合考虑了液压作用在转子上的力和腔室内部流体压力的作用，并将腔室内部流体压力分为内压力和压差两种情况，提出了一种新的螺杆泵漏失机理。
螺杆泵定子橡胶衬套与转子之间是 过盈配合，橡胶衬套在过盈配合作用下产生变形，此变形抗力在衬套与螺杆密封处产生接触应力，从而使相邻腔室间密封。在衬套与螺杆密封处产生接触应力，而且由于衬套变形，使线接触实际上成为面接触。在橡胶衬套的材料   时，密封线的宽度越大，流体越不容易通过密封线发生漏失，那么其密封性能会   好。
1）螺杆泵定子橡胶衬套与转子之间是 过盈配合，橡胶衬套在过盈配合作用下产生变形，此变形抗力在衬套与螺杆密封处产生接触压力，从而使相邻腔室间密封。随着螺杆泵腔室中的内压力的增加，额定接触压力在不断的减小。
2）两种泵在相同过盈量时，等壁厚螺杆泵的额定接触压力比常规螺杆泵高。
3）如果以接触压力为零来说明密封   ，在0.2mm过盈量时，常规泵螺杆泵的   内压力是 5 MPa，等壁厚螺杆泵的   内压力是 12MPa。
4）额定接触压力随着密封腔室内压力增大而减小的原因，主要是 由于腔室内压力的增加使橡胶材料发生体积压缩，因此腔室内压力上升，接触压力进一步减小时就可能产生漏失。
泵腔室中压差对漏失的影响
在螺杆泵截面上下腔室中同时加载不同压力，过盈量为0.3mm，橡胶衬套的弹性模量E= 4MPa，泊松比μm=0.49，两腔室中   小的压力确定不变，另一边压力不断增加，计算不同压差时的额定接触压力，讨论压差对漏失的影响。可以看出：
1）随着螺杆泵腔室中的压差的增加，额定接触压力也在不断的增加。
2）额定接触压力随着密封腔室内压差增大而增大的原因，主要是 由于腔室内压差的增加使橡胶发生变形，从而使橡胶从压力大的一方向压力小的一方挤动。这会导致接触压力   大。
3)对比腔室内压力和压差对额定接触压力的影响，我们 发现导致螺杆泵漏失的原因是 腔室内压力的大小，而不是 压差，在   范围内，压差不会导致漏失，反而会增强密封性能。
结论
1)额定接触压力随着密封腔室内压力增大而减小，原因主要是 由于腔室内压力的增加使橡胶材料发生体积压缩，螺杆泵密封性能减小，容易产生漏失。
2)在   程度内，额定接触压力随着密封腔室内压差增大而增大，主要是 由于腔室内压差的增加使橡胶从压力大的腔室向压力小的腔室挤动，这会导致接触压力变大，在   程度内，螺杆泵密封性能增强。
3)三维空间中，腔室液压力产生的力和力矩会使得转子向橡胶衬套的一个方向挤压，这会导致另一边的接触压力减小，从而容易产生漏失。
4)螺杆泵的漏失是 腔室内压力、压差、腔室液压力的间接作用这三者的共同作用下产生的。
5)在相同橡胶性能和过盈量的情况下，等壁厚螺杆泵   内压力为12MPa，常规螺杆泵   内压力为5MPa，这说明等壁厚螺杆泵的密封性能   好。
6)在压差和内压力的综合作用下，压差   时，内压力越小，密封性能越强。在螺杆泵系统中，泵出口的内压力是 大于入口的内压力的，这意味着在泵出口的密封性能可能会小于泵入口的密封性能，为使得出入口的密封性能和磨损程度一致，可以尝试将转子轴向的尺寸做成不相等的，即把出口端的转子直径适当的加大。