磁力驱动三螺杆泵的发展及应用前景

冯建杰+齐晓燕

摘要：磁力驱动技术的优越性，使其得到了较为成熟的发展，就其应用领域，重点发展磁力驱动三螺杆泵是国家乃至各个企业的重中之重。

关键词：磁力驱动技术；磁力驱动三螺杆泵；应用领域；零泄漏

中图分类号：TH38 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）010-000-02

一、三螺杆泵的发展及市场前景

三螺杆泵起源于1931年，由瑞典IMO公司发明并制造，故也称“依莫”泵（IMO泵）。三螺杆泵的特点是流量平稳，压力脉动小，有自吸能力，噪声低，振动小，效率高，结构紧凑，体积较小，工作可靠，寿命长，维护方便和可逆向旋转，广泛用于船舶、电力、机床、电梯、石油产品，起重装置、动力设备等作输送润滑油、燃料油、液压油、密封油及冷却液等，在船舶的润滑油和燃料油系统中已基本上取代了活塞泵和齿轮泵。

由中国产业信息网发布的《2013-2014年中国螺杆泵市场调查及前景评估研究报告》指出，我国单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵的年产总量50000余台，其中三螺杆泵产总量最大，有25000台以上。由于三螺杆泵结构简单，便于维修，价格也相对较低，所以国内企业应重点开发低转速、长导程、传动量部件材质优良，额定寿命长的产品，以优秀的产品质量支撑价格。由三螺杆泵的应用领域来看，都是国家重点发展的方向，所以三螺杆泵将来的市场更加广阔，重点发展三螺杆泵是每个生产企业的重中之重。

二、磁力驱动的基本原理及结构

磁力驱动是以现代磁学为基本理论，应用永磁材料或电磁铁所产生的磁力作用，来实现力或转矩（功率）无接触传递的一种新技术[1]。能够实现该技术的装置称为磁力驱动器，或称磁力耦合器、磁力传动器、磁力联轴器。磁力驱动器包括圆筒式与圆盘式两种结构，圆筒式磁力驱动器结构为套筒状磁圆环形，如图1（a）所示；圆盘式磁力驱动器结构为两平面形，如图1（b）所示，其磁路为紧密排列组合型，优点为传递力或转矩的效率更高，故此种磁力驱动器应用较为常见。

与机械驱动相比，磁力驱动优点在于利用磁场通过组合磁路间隙或隔离套的壁管传递力或转矩，而传动部件不与外界空间相连通，从而解决了传动部件密封处产生液体或气体介质泄露问题，有效遏制了工业用泵漏、跑、滴、冒和机械密封发热、磨损等问题，为安全可靠输送或搅拌反应有毒、易燃、易爆、腐蚀以及各种贵重介质创造了条件。

三、磁力驱动技术的发展

在20世纪30年代开始磁力驱动技术已经被人们提出，20世纪40年代第一台磁力驱动泵被设计、制造出来，20世纪50年代至70年代，由于对该技术的应用前景缺乏认识，加上磁力驱动所需材料发展制约，这项技术进展很慢甚至到停滞不前的地步。直到20世纪70年代开始，现代工业的迅速发展和对自然环境的保护的需要，国内外学者、研究机构重新对该项技术进行了探讨、实验、研究与试制，研究成果显著，从而促进了磁力驱动技术的发展和应用磁力驱动技术产品的设计开发和应用。随着工业对三螺杆泵需求的进一步提高，对工业用泵轴封泄漏问题提出了更为严苛的要求，由于磁力驱动技术的高密封性能可以解决泄露问题，其逐渐在三螺杆泵上的应用被关注和重视，并且进行了广泛而深入的研究、实践，故取得了较大成就和在工业上应用得到了迅速发展。近年来在螺杆泵上采用磁力驱动技术将螺杆泵的固体接触式轴封和联轴器用磁力驱动器所取代，这种被人们称之为磁力驱动螺杆泵的新型工业已经到了一定的发展和应用。

四、磁力驱动三螺杆泵的特点

磁力驱动三螺杆泵的特点是为泵体本身可以作为主从动螺杆的支撑轴承，不需要安装径向轴承；主动螺杆可以直接驱动从动螺杆，不需用齿轮进行传动，可实现工作机械的平稳运行和过载保护，结构简单、易加工、拆检维修方便；三螺杆泵的填料箱仅仅与吸水口相连接，泄漏量较少，且可以将力的轴向传递的动密封性变换成静密封性；主从动螺杆不承受弯曲载荷的作用，长度上不受限制，故可以获得较高的压力；对环境可以减少污染。以上特点是普通三螺杆泵无法实现的，因此磁力驱动三螺杆泵是国家乃至各个企业发展的重点。

五、磁力驱动三螺杆泵的结构

磁力驱动三螺杆泵的工作原理与三螺杆泵基本相同，它是由三根螺杆相互啮合组成的泵，其中中间螺杆为主动螺杆，两侧两根螺杆为从动螺杆。主动螺杆和从动螺杆与泵套装配在一起形成多个相互隔离的密封腔，并隔开泵的吸入口与排出口。当主动螺杆旋转时，两从动螺杆与主动螺杆相啮合作同步旋转运动，密封腔内的液体由于齿面和密封面的作用，使液体沿轴向移动，从吸入口被推至排出口排出，从而完成了泵的输液过程。磁力驱动三螺杆泵剖面图如图2所示：

六、磁力驱动三螺杆泵的应用前景

综合国内外磁力驱动三螺杆泵的各种研究，其发展状况由低功率螺杆泵向大功率螺杆泵延展，螺杆泵中各结构技术、质量、工艺性能等要求提高且各参数间的关系越来越密切，在使用过程中螺杆泵的实际工作状况监控设备越来越先进，以便较快较准的预测泵的失效问题。磁力驱动三螺杆泵依靠其自身特点及经济使用性能，在泵的发展过程中占据重要位置，此外它还具有振动小、噪声低、使用周期长的特点，而且由于磁力驱动器的使用还解决了环境保护和电机过载时易于损坏等问题，因此，这种泵特别适用于对润滑油、重油、燃料油的输送，化工、石油、制药等行业对液态物料的输送，液压传动装置的供压以及海上石油平台、军舰、船舶等领域，其应用前景好。

参考文献：

[1]赵国涛.直线往复运动的磁力驱动技术研究[D].吉林大学.2005.

[2]李建萍.磁力驱动泵传动效率的研究与分析[D].江苏大学.2010.

[3]厉建刚，郭越.直线往复式磁力驱动器的磁力计算[J].延边大学学报（自然科学版）.2008，12（4）.

[4]赵克中.磁力驱动技术与设备[M].北京：化学工业出版社.2004.2.

[5]李福天.螺杆泵[M].北京：机械工业出版社.2010.3.

[6]张德胜，施卫东，关醒凡，等.轴流泵叶轮进出口流场的测量[J].排灌机械，2009，27（4）.

[7]潘中永，李俊杰，李晓俊，等.斜流泵不稳定特性及旋转失速研究[J].农业机械学报，2012，43（11）.

作者简介：冯建杰（1982-），男，河北恒盛泵业股份有限公司技术部，助理工程师，研究方向：螺杆泵的研发设计。

齐晓燕（1977-），女，河北恒盛泵业股份有限公司技术部，助理工程师，研究方向：螺杆泵的研发设计。