螺杆泵在滤棒中线胶输送中的应用

赵松斌，冯新军，刘次刚

（河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，河南洛阳 471003）

1 滤棒中线胶特性及输送要求

滤棒中线胶主要成分是聚醋酸乙烯酯，是由醋酸乙烯单体经过聚合而成的大分子物质，它属于水乳型胶粘剂，可分散在水中，但不溶于水且流动性比较差。滤棒中线胶灌装在滤棒成型机的乳胶桶中，机器运转时，胶桶里的乳胶通过管道及泵阀输送到安装位置相对固定的胶枪上，滤棒成形纸高速运行过程中，胶枪会在相应位置喷涂一条一定宽度的胶线（图1）。

滤棒生产工艺要求胶枪在成形纸上涂抹的乳胶中线胶不能出现断续现象，否则，中线胶漏涂情况一旦出现而操作人员又未及时发现，可能造成质量事故产生很大浪费。

图1 滤棒中线胶喷涂工序示意图

2 现有输送方式及缺陷

2.1 齿轮泵输送方式

设备厂家设计制造滤棒成型机时，乳胶采用齿轮泵输送方式，这也是滤棒成型机中线胶输送最为常见方式。原理是2个尺寸相同的齿轮在1个紧密配合的壳体内相互啮合、旋转，齿轮的外沿及两侧与壳体配合较为紧密，乳胶从吸入口进入2个齿轮中间并充满这一空间，随着轮齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。齿轮泵也叫正排量装置，就像1个缸筒内的活塞，当1个齿进入另1个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来，随着驱动轴不间断地旋转，齿轮泵也就不间断地排出流体，齿轮泵的流量与泵的转速有直接关系。

实际生产中，滤棒中线胶采用齿轮泵输送存在的不足：①容易发生漏胶故障，污染设备和环境；②维修难度大，维修成本较高；③相对固定的流量输出难以适应滤棒工艺质量改进要求。

2.2 自流式输送方式

自流式输送方式是使用胶管和手动阀门将胶缸和胶枪连接在一起，胶缸和胶枪之间没有任何动力装置。因胶缸与胶枪的高度差固定，相当于动力稳定，乳胶涂抹的均匀性可以得到较好保证。

实际生产中，滤棒中线胶采用自流式输送方式存在的不足：①由于没有主动动力输送乳胶，乳胶的流量不能主动调整，不同车速中线胶的量得不到保证；②自流式输送抗干扰能力比较弱，胶枪出口如有乳胶凝结或有异物，中线胶的输送就有可能中断，这种情况如果不能被操作工及时发现，会造成大量滤棒漏涂中线胶。

3 螺杆泵在滤棒中线胶输送中的应用

3.1 螺杆泵的结构

螺杆泵的基本结构如图2所示。

3.2 螺杆泵工作原理

图2 G型单螺杆泵结构示意图

通过螺杆旋转输送介质类似螺钉和螺母的相对运动结果。当螺钉转动时，若限制螺钉不能作轴向移动，螺母就会沿着螺钉作轴向移动。螺杆泵内作旋转运动的螺杆相当于螺钉，而充满螺旋槽的介质就是一个液体螺母。螺杆旋转时，密封腔内的介质，沿轴向作从吸入腔到排出腔的直线运动，将介质排出泵外。

螺杆泵主要分为单螺杆泵、螺杆浓浆泵、立式螺杆泵、不锈钢螺杆泵等，构成螺杆螺旋面的型线，即螺旋面的齿形曲线，是螺杆泵的核心技术。

外界动力驱动螺杆泵的螺杆作旋转运动时，螺杆螺旋槽的吸入端周期性地打开，吸入腔的容积V因螺旋凹槽的打开而逐渐增大到V+ΔV。根据波意耳—马略特定律，PS=P′SV/V+ΔV，此时吸入腔的压力PS降低，式中P′S是螺旋凹槽打开前吸入腔内的压力。

由于螺杆的旋转，吸入腔内形成真空，使介质自由表面的压力和吸入腔内的压力PS之间产生压差。介质在泵进口端自由表面压力的作用下，进入形成真空的吸入腔，继而充满了螺杆衬套孔内由螺杆螺旋面相互啮合所构成的螺旋凹槽，即进入了在吸入腔一端已打开的密封腔之中。随着螺杆的旋转，打开的密封腔被相啮合螺杆的螺旋凸出部分关闭，进入了将吸入腔和排出腔有效隔开的密封腔内的介质，就沿着螺杆轴线向排出腔移动，直排至泵外。

3.3 螺杆泵的特点

螺杆泵输送介质平稳、排出介质低紊流性、压力脉动微弱。机械振动小、噪声低。自吸性能、吸上性能好，较高转速下的工作能力强，对介质的粘度不敏感。输出流量与泵的转速线性关系较好，调整流量更简单方便，可以通过控制泵的转速来达到控制流量的目的。

结构简单、紧凑，外形尺寸较小，质量较轻。输送效率高，工作可靠，寿命长，操作维修方便。

3.4 螺杆泵在滤棒中线胶输送中的优势

3.4.1 输送介质平稳、排出介质低紊流性及压力脉动微弱的特点，可以保证滤棒中线胶输送的稳定性和均匀性。

3.4.2 自吸性能和吸上性能好及对介质的粘度不敏感等特点，可以保证螺杆泵对滤棒中线胶这种介质的输送能力，不会因为介质的高粘度等特点而影响输送的稳定性。

3.4.3 输出流量与泵的转速线性关系较好及对流量的调整更简单方便的特点，可以满足在不同车速的情况下，调整合适的乳胶流量，也可以通过中线胶检测结果来调整乳胶流量。

3.4.4 效率高、工作可靠、寿命长的特点，可以保证设备运行的稳定性和连续性，有效减少中线胶输送异常导致的设备故障。

4 螺杆泵使用效果

运行稳定，故障率低，车间4台输送设备使用近一年时间，没有发生过任何故障。涂胶量可根据滤棒生产要求进行设定和控制，滤棒质量高且稳定，材料消耗明显减少。对于生产难度较大的高透气滤棒，效果尤为显著。维修工作量大幅度降低，节约维修费用。