单螺杆泵构造原理分析转子与定子形状及其配合

单螺杆泵在抽汲高黏度、高含气量和高含砂量的原油方面具有独特的效果,在机械采油设备方面被广泛应用。单螺杆泵的核心部件是定子和转子。通过研究转子在定子衬套中的运动接触迹,确定镗削刀具加工轨迹,从而实现具有内螺旋孔的金属定子的加工,以其作为衬套替代传统的橡胶衬套。

介绍了一种采用sct新技术的螺杆泵及其优点,以及此泵在污水处理厂的成功应用实例。

单螺杆泵是一种内啮合的密闭式容积泵,适合于输送高粘度流体及含有固定悬浮颗粒的介质。其核心部件螺杆转子和定子的加工精度直接影响单螺杆泵的工作性能。文章介绍了多头单螺杆泵的工作原理,建立了螺杆泵转子和定子廓线的理论模型,并利用ug三维建模软件,完成了多头螺杆泵转子和定子参数化建模。该项研究对多头单螺杆泵转子、定子加工方法的选择及制造和齿廓的滑动与磨损理论研究有重要的理论指导意义。

基于cad/cam软件mastercam,采用插值三次样条函数和利用螺旋曲面的特性进行单螺杆泵的复杂螺杆转子螺旋曲面三维几何造型,并基于仿真加工软件vericut,对螺旋曲面数控加工nc程序进行三维仿真。

依据单螺杆泵机构构成及运动规律,设计了一种结构简单、工作可靠、造价低廉的新型定子修复装置,并介绍了其工作原理和结构特点。

单螺杆泵定子橡胶是决定泵寿命和效率的关键部件。本文采用有限元法对定子的性能进行分析,得到了定子在均匀压力和压差作用下的应力、应变云图及变形量随压力变化的分布规律;对定子和螺杆进行接触计算,结果表明:定子与螺杆在圆弧顶接触时,剪应变和变形最大;定子两圆弧对角磨损最严重,同时定子的磨损随过盈量增大而明显增大。由于目前还没有能够直接对实际工况下的定子橡胶的变形和受力状态进行测试的有效手段,本文为定子的优化设计提供了理论基础和有效的数值模拟方法。

采用ansys软件对短幅内摆线外等距曲线及短幅外摆线内等距曲线2种线型的三头单螺杆泵在过盈及压差作用下的变形、受力及接触情况进行有限元分析,得到定转子接触时变形及应力分布云图,比较2种线型三头单螺杆泵的密封性能。结果表明:过盈量的存在是实现螺杆泵密封的重要条件;压差的存在使定子橡胶发生较大的变形,应力应变值也相应增加;短幅内摆线外等距曲线三头单螺杆泵密封性能优于短幅外摆线内等距曲线三头单螺杆泵。

基于稠油地面输送泵的生产实际工况,可将单螺杆泵定、转子运动副之间的磨损视为磨砺性磨损,因此,其磨损量在相同时间内正比于相对滑动速度及法向正压力的大小。其相对滑动速度的大小由单螺杆泵自身的运动形式及参数的匹配所决定,法向正压力的大小决定于离心力、轴向力等工作压力

椭圆转子采油单螺杆泵是双头单螺杆泵的一种简化线型,加工方便,但是存在共轭线型不准确的弊端。结合双头单螺杆泵定子轮廓线的形成理论,利用相关软件,得到精确的定子轮廓曲线,并对1种油田实际应用的椭圆转子采油单螺杆泵进行误差分析。结果表明,ф88.9mm(3(1/2)英寸)油管椭圆转子采油单螺杆泵定子在x=25.295mm处磨损最严重,线型误差最大;理论计算的排量值接近实际排量。

单螺杆泵的定子通常由橡胶制作而成,内孔呈螺旋槽状,它与转子之间形成若干密封腔。转子作偏心旋转运动,使密封腔由泵的低压区移至高压区,完成吸入、排出液体和形成压力的全过程。将实体模型导入ansys软件中进行有限元分析,结果表明:单螺杆泵转子在正常工况下的最大位移为2.34×10-5mm,出现在单螺杆泵吸入端,转子动态变形量大小可用来确定转子和定子合理的间隙;最大应力为15.8mpa,出现在单螺杆泵排出端。转子应力分析可为转子改造提供参考。

采用有限元法对常规单螺杆泵和等壁厚定子单螺杆泵的定子橡胶和螺杆进行接触非线性计算,得到了螺杆与定子在不同位置接触时变形及剪应变云图;分析了定子接触磨损的特点及规律,并进行了比较。结果表明:常规单螺杆泵定子与螺杆在圆弧顶接触时,剪应变和变形最大,定子两圆弧对角磨损最严重,同时定子的磨损随过盈量增大而明显增大;而等壁厚螺杆泵则在中间位置接触时,剪应变和变形最大,且最大剪应变位于定子的外表面。由于目前还没有能够直接对实际工况下的定子橡胶的变形和接触状态进行测试的有效手段,本文为定子的优化设计提供了理论基础和有效的数值模拟方法。

结合单螺杆泵定子衬套的特殊结构,提出了定子内螺旋曲面加工的新方法即无瞬心包络镗削方法,该方法以螺杆-衬套副的运动原理为依据,以螺杆无瞬心包络铣削加工方法为理论实践基础,利用数控机床实现定子内螺旋曲面廓形的镗削加工。还分析了螺杆在衬套中的运动规律,阐述了无瞬心包络镗削加工技术的基本原理,并论证了该技术实现的可行性。

介绍了一种新型的潜油（水）泵装置的设计计算步骤，并分析了液动式单螺杆泵应用中的几个问题

针对采油单螺杆泵转子的数控加工，求解出了转子的法截面廓型坐标，提出了一种从转子法截面进行插补计算的新型加工方法，并通过与传统加工方法的理论计算对比、实际加工样品对比，得出了这种新型的加工方法具有加工精度高、加工速度快的优点。为采油单螺杆泵转子乃至定子模芯的实际加工提供一定的理论参考。

本文重点阐述了单螺杆泵转子的数学模型,描述了转子形线方程式的建立,以及利用cnc数控加工中心加工转子的过程。本文是笔者几年来亲自操控数控机床加工转子的经验之谈和几年来潜心研发的结果。使得转子的加工更趋形象化、具体化,各种理论更能易于接受。

分析了单螺杆泵定子的磨损方式,依据丁腈橡胶的磨损规律,分析了单螺杆泵接触点相对滑动速度与接触角在钢转子与丁腈橡胶定子在啮合过程中的变化规律。结果表明,提高流动接触点相对滑动速度和降低固定接触点综合曲率能有效降低定子磨损。

纳米级填加剂在单螺杆泵定子中的应用

金属定子单螺杆泵的可行性探讨

针对双头单螺杆泵衬套在实际使用中受到流体压力、衬套外壳以及螺杆的作用,容易发生磨损和变形,影响螺杆泵的寿命和效率的问题,采用ansys软件对双头单螺杆泵衬套进行有限元仿真模拟。将衬套的有限元模型简化为平面应变模型求解,分析了3种常用型线双头单螺杆泵衬套在受到均匀压力与非均匀压力下,衬套内各点的变形、应力与应变的分布情况。模拟分析结果表明,在均匀压力作用下,普通内摆等距型线衬套的法向位移曲线呈正弦规律变化,其余2种呈v形变化,在1个周期内刚好有3个波峰、波谷,与衬套形状特征相对应;短幅内摆等距型线应力变化相对均匀,沿自然路径变化曲线呈u形。

本文将目前国内外对单螺杆泵定子的磨损研究情况作一综述,对常规单螺杆泵和等壁厚单螺杆泵进行了接触分析。针对目前单螺杆泵"定子受压侧直径与圆弧连接点处的磨损最大"的现象,从疲劳磨损的角度进行了深入研究,认为这是由于在圆弧段对角处的剪切应变远远大于其它地方,在周期性载荷的作用下橡胶表面产生重复的压缩、拉伸和交变剪切应力而发生多次变形,从而使橡胶表层发生疲劳磨损。对于等壁厚单螺杆泵来讲,其最大的剪切应变在橡胶衬套的外层,这意味着等壁厚单螺杆泵橡胶衬套外层与钢套之间的联接强度将受到考验,衬套外层与钢套之间的联接处可能是等壁厚单螺杆泵的疲劳失效处。

螺杆泵在开采稠油、含砂原油和中深低原油方面有明显的优越性。随着油井不断向深层发展,在泵挂深度愈来愈大的情况下,管式螺杆泵的检泵工作势必费时费工,采油成本相对较高。介绍一种地面驱动杆式螺杆泵,论述了其基本结构和工作原理。这种杆式螺杆泵可以缩短检泵作业时间,从而降低油田的作业成本。

G40-1单螺杆泵