CN112483385A - 一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子及加工方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子及加工方法与应用，转子为双头右旋两端封堵的中空转子，选取无缝钢管，进行车外圆加工表面粗糙度Ra1.6‑3.2,然后在压力机上通过挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对定子内腔匹配；金属异形螺旋管一端焊接转子接头，另一端焊接堵头挡板；对金属异形螺旋管外表面做抛光，表面的粗糙度达到Ra1.6‑3.2，即得薄壁空心转子；相比普通实心转子，本发明焊接式薄壁空心转子，重量轻，缩短了其加工周期，提高了生产效率，配套的减速电机功率可降低一到两个级别，因而结构紧凑、初期投资少，且在运行过程中，转动惯量降低，减小了泵的振动烈度、降低了泵的运转噪声，性价比高。

Description

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子及加工方法与应用

技术领域

本发明涉及螺杆泵，具体涉及一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子及加工方法与应用。

背景技术

单螺杆泵主要工作执行元件是由一对分别叫做定子和转子的零件组成：其中单螺杆泵的定子是通过橡胶注塑机将加热到一定温度下而热熔后有流动性的橡胶注塑在一个特定的金属中空柱形模具里形成内壁为不等厚度橡胶材料，外壁为等厚度金属碳钢管的零件；单螺杆泵的转子是通过专用加工机床切削加工而成的全金属异形杆件类零件，普通单螺杆泵的工作原理就是通过类似单头螺纹的金属转子和类似双头螺母的橡胶定子之间的过盈配合，将360度方向螺旋缠绕的各自密封空腔里面的介质，随着转子的转动，沿转子轴线螺旋输送出去，而达到工作目的。单螺杆泵问世一百多年来，定子和转子的演变更新换代有多种设计，但常规占比90%的转子都是通过金属棒料在特殊定制的金属切削机床上加工而成的单头偏心螺杆，该实心螺杆重量大，加工周期长；配套的减速电机功率高，能耗高；转动惯量大，使用时振动烈度强，运转噪声大。

发明内容

为了解决现有螺杆泵转子存在的上述问题，本发明提供了一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子。

本发明采用的技术方案是：一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子，转子为双头右旋两端封堵的中空转子。

优选的，中空转子的一端通过固接转子接头封堵，另一端通过堵头挡板。

进一步的，转子堵头挡板的中间焊接有吊装件。

本发明的另一目的是提供一种上述用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）. 选取无缝钢管，进行车外圆加工达到一定尺寸，表面粗糙度Ra1.6-3.2,然后将无缝钢管在压力机上通过挤压模具挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对使用的定子内腔的成型螺旋曲面各项参数都匹配；

步骤（2）.给步骤（1）加工成的金属异形螺旋管一端焊接相匹配的转子接头，另一端焊接堵头挡板；

步骤（3）. 对金属异形螺旋管外表面做抛光处理，表面粗糙度达到Ra1.6-3.2，即得到焊接式薄壁空心转子。

优选的，所述的压力机为空气锤或液压机床。

所述步骤（1）中，如选取直径规格168*12 毫米的无缝钢管，车外圆加工到直径166*10 毫米；步骤（3）中，得到的焊接式薄壁空心转子为：转子总长度为1680毫米，转子螺杆长度为1600毫米，双头右旋 ，螺距P=390毫米,大直径D为192毫米，中直径dm为158毫米，小直径d为124毫米。

所述步骤（1）中，如选取直径规格140*10 毫米的无缝钢管；步骤（3）中，得到的焊接式薄壁空心转子为：转子总长度为1380毫米，其中转子螺杆长度为1210毫米，双头右旋 ，螺距P=344毫米,大直径D为160毫米，中直径dm为133毫米，小直径d为105毫米。

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子和与之配对使用的横截面为近似等边三角形的三头螺旋定子配合使用。

本发明的有益效果是：

1.相比普通实心转子的单螺杆泵，本发明的焊接式薄壁空心转子，它的重量更轻，减轻了此旋转部件的重量，且缩短了其加工周期，提高了泵制造厂家的生产效率，配套的减速电机功率可降低一到两个级别，因而结构紧凑、初期投资少，而且在运行过程中，因为旋转部件的重量减轻，因而其转动惯量降低，减小了泵的振动烈度、降低了泵的运转噪声，性价比高。

2.本发明单螺杆泵的焊接式薄壁空心转子应用在一些高耗能企业，如：造纸厂、污水处理厂，在造纸厂碳酸钙涂料的输送和污水处理厂板框压滤机上料这两个环节，因为使用单螺杆泵数量较多，应用于上述企业中不仅降低了设备初期投资，且营运成本更低，在实际应用过程中节能效果好。

3.本发明焊接式薄壁空心转子通过设计一套特殊的金属压力模具，然后通过相应压力级别的空气锤或液压机床加工而成的，生产效率高、节省原材料，其它零件和普通转子的加工都一样，所以简单易行、具有较强的可操作性和通用性。

4.本发明通过改造转子原材料的结构设计，由棒料变成一定厚度的管材，然后通过特殊设备挤压加工而成的焊接式薄壁空心转子形式，本发明针对横截面为椭圆的双头转子螺杆，和与之配对使用的横截面为近似等边三角形的三头螺旋的定子配合使用，本发明单螺杆泵用焊接式薄壁空心转子，具有以下优点：

（1）.焊接式薄壁空心转子重量小，在运转过程中重量轻、扭矩小、节能效果显著、使用寿命长：在相同泵型号螺杆泵的前提条件下，焊接式薄壁空心转子的重量更轻，比较结果如下：普通实心转子的重量约为233 公斤，本发明焊接式薄壁空心转子的重量约为63公斤，从数据可以看出，焊接式薄壁空心转子的重量减轻了170公斤，按照美标316牌号的不锈钢棒料的采购价格来计算，仅仅就减重这一项，在一根转子上节省的成本就约为4000 元，同一个零件减重效果明显，所以同一个型号的单螺杆泵安装两种不同的转子，使用过程中耗费的功率和定转子的使用寿命完全不一样，本发明定转子之间的摩擦力更小，定转子的使用寿命更长，具体为：单螺杆泵它主要依据定、转子这一对关键部件，也可叫一对摩擦副，通过两者之间的相对滑动来工作，摩擦力分为静摩擦力、滚动摩擦、滑动摩擦三种，单螺杆泵的定转子之间的摩擦属于滑动摩擦，即：一个物体在另一个物体表面发生滑动时，接触面间产生阻碍它们相对运动的摩擦。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的大小和压力大小有关；压力越大，物体接触面越粗糙，产生的滑动摩擦力就越大，与实心转子相比本发明焊接式薄壁空心转子的重量明显减小，它对定子内表面的压力跟着减小，两者之间的滑动摩擦力就减小约73%，定转子使用寿命延长到原来的173%，为用户节省了很大的一部分设备采购成本和使用成本。

（2）.本发明的焊接式薄壁空心转子的重量减轻，与其配套使用的泵拖动电机的功率也会随之减小，节能环保，符合当前国际国内形势关于节能降耗和减排的要求；单螺杆泵拖动电机功率是：P = n * Nm （其中：P表示泵需求的启动功率，单位为千瓦kW；n 表示泵的转速一般描述为每分钟多少转，用rpm 代替；Nm 表示扭矩，单位为牛*米）。焊接式薄壁空心转子的重量减轻，相同条件下，采用焊接式薄壁空心转子会减小泵的启动和运行扭矩；选择泵的配套减速电机功率的时候，电机的功率也能极大的降低，达到节能降耗的目的。

（3）.焊接式薄壁空心转子在制造过程中省时、供货周期短：焊接式薄壁空心转子的转子表面成型工艺和实心转子表面的加工工艺不一样；在正常情况下，车间加工一件实心双头转子，要使用奥地利进口的专用转子铣床连续加工16小时左右，要使用更大直径的棒料一刀一刀地切削出来，而且此转子的横截面是个椭圆，加工起来不像正圆面那样快捷，很费时间。本发明的焊接式薄壁空心转子的加工，转子表面不用切削，在前期备料的过程中，采用表面粗糙度(Ra1.6-3.2)符合产品图纸要求的不锈钢管,经过模具挤压成型加工出转子螺杆，后期焊接转子接头和螺杆空腔堵头即可得到一个成品转子，就能满足使用技术要求，加工时间短，生产效率高。本发明前期对不锈钢管的壁厚和直径做周密的计算，采用合适直径和壁厚的不锈钢管通过挤压成型模具即可加工，每8小时生产5米焊接式薄壁空心转子螺杆（例如横截面为椭圆，大直径D为192毫米，中直径dm为158 毫米,小直径d为124毫米，导程为P=390毫米，壁厚为10毫米规格的转子）相比较同规格的实心双头转子，生产效率提高了6.25 倍，大大节约了劳动成本和机床运行成本，缩短了供货周期。

（4）焊接式薄壁空心转子配在泵上，能明显降低泵的静载荷重量，单螺杆泵全名叫偏心单螺杆泵，它在运行过程中因为转子在定子里面的偏心公转使设备振动较大，本发明降低了转子的重量、减小了泵的振动烈度，同时也降低了与泵的底座设计和水泥基础设计难度。

（5）本发明的焊接式薄壁空心转子的设计考虑到与普通实心转子的互换性，两者外形、连接安装尺寸一样，同型号之间两者可以互换，保证已经使用的旧泵，可更换为焊接式薄壁空心转子，本发明和普通转子安装互换性好、实用性强。

附图说明

图1.本发明焊接式薄壁空心转子结构示意图；

图2.本发明焊接式薄壁空心转子中金属异形螺旋管剖面图；

图3.本发明焊接式薄壁空心转子和定子的配合剖面图。

图中：1. 定子 ；2. 薄壁空心转子螺杆 ；3. 转子接头 ；4. 转子堵头挡板；5.吊装件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的解释和说明；

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子，转子为双头右旋两端封堵的中空转子。

如图1所示，截面为椭圆，所述转子总长度为1680毫米，转子螺杆长度为1600毫米，双头右旋 ，螺距P=390毫米,大直径D为192毫米，中直径dm为158毫米，小直径d为124毫米，导程为P=390毫米，壁厚为10毫米规格的转子。

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）. 选取一定规格的无缝钢管，车外圆加工缩小直径和长度，形成表面粗糙度Ra1.6-3.2的半成品管材, 将此无缝钢管在压力机上通过挤压模具挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对使用的定子内腔的成型螺旋曲面各项参数都匹配。

步骤（2）.给步骤（1）加工成的薄壁空心转子螺杆管一端焊接相匹配的转子接头，另一端焊接堵头挡板。如图1所示：转子接头3、薄壁空心转子螺杆2、转子堵头挡板4，把转子接头和转子堵头挡板分别焊接在薄壁空心转子螺杆端头。

步骤（3）. 对焊接以后的成品外表面做抛光处理，表面粗糙度达到Ra1.6-3.2，即得到焊接式薄壁空心转子。

本发明所述的压力机为空气锤或液压机床；

本发明所述的转子接头还是采用标准的普通实心转子的接头。

本发明的堵头挡板的横截面也是椭圆形状，要把它塞进螺旋薄壁空心转子螺杆的另一端的内腔里面焊接，这种焊接工艺能保证焊接以后的焊缝漂亮而且看不出焊接的痕迹，和普通实心转子的端面一模一样，大直径D2为172毫米， 小直径d2为104毫米，厚度为10毫米。

为了后续成品转子的表面做硬化处理，比如做电镀和喷涂硬化处理时候的起吊和搬运，给转子堵头的中间焊接了一个具有标准为DIN33-D M16 中心工艺孔的小圆柱型零件作为吊装件5，方便起吊和运输方便。

下面通过两个不同规格的焊接式薄壁空心转子的加工方法来做说明：

实施例1

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）. 选取直径规格168*12 毫米的无缝钢管，车外圆加工到直径166*10 毫米，工艺要求其表面粗糙度Ra1.6-3.2, 将此加工以后的无缝钢管在压力机上通过挤压模具挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对使用的定子内腔的成型螺旋曲面各项参数都匹配；

步骤（2）.给步骤（1）加工成的金属异形螺旋管两端分别焊接相匹配的转子接头和堵头挡板；

步骤（3）. 对金属异形螺旋管（转子螺杆）外表面做抛光处理，表面粗糙度达到Ra1.6-3.2，即得到焊接式薄壁空心转子，转子总长度为1680毫米（其中转子螺杆长度为1600毫米），双头右旋 ，螺距P=390毫米,大直径D为192毫米，中直径dm为158毫米，小直径d为124毫米。

实施例2

一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，具体包括以下步骤：

步骤（1）. 选取直径规格140*10 毫米，且表面粗糙度在Ra1.6-3.2的无缝钢管，将此无缝钢管在压力机上通过挤压模具挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对使用的定子内腔的成型螺旋曲面各项参数都匹配。因为此规格的焊接式薄壁空心转子使用的无缝钢管刚好有商用规格140*10 毫米，所以就不用再做表面切削处理了，直接挤压使用即可。

步骤（2）.给步骤（1）加工成的金属异形螺旋管两端分别焊接相匹配的转子接头和堵头挡板；

步骤（3）. 对金属异形螺旋管（转子螺杆）外表面做抛光处理，表面粗糙度达到Ra1.6-3.2，即得焊接式薄壁空心转子，转子总长度为1380毫米（其中转子螺杆长度为1210毫米），双头右旋 ，螺距P=344毫米,大直径D为160毫米，中直径dm为133毫米，小直径d为105毫米。

本发明横截面为椭圆的双头转子螺杆和与之配对使用的横截面为近似等边三角形的三头螺旋的定子配合使用（如图3所示）。

Claims (10)

1.一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子，其特征在于：转子为双头右旋两端封堵的中空转子。

2.如权利要求1所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子，其特征在于：中空转子的一端通过固接转子接头封堵，另一端通过堵头挡板。

3.如权利要求2所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子，其特征在于：转子堵头挡板的中间焊接有吊装件。

4.一种如权利要求1或2所述的用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤（1）. 选取无缝钢管，进行车外圆加工达到一定尺寸，表面粗糙度Ra1.6-3.2, 然后将无缝钢管在压力机上通过挤压模具挤压形成麻花状金属异形螺旋管，且螺距和螺旋旋向和与它配对使用的定子内腔的成型螺旋曲面各项参数都匹配；

步骤（2）.给步骤（1）加工成的金属异形螺旋管一端焊接相匹配的转子接头，另一端焊接堵头挡板；

步骤（3）. 对金属异形螺旋管外表面做抛光处理，表面粗糙度达到Ra1.6-3.2，即得到焊接式薄壁空心转子。

5.如权利要求4所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：所述的压力机为空气锤或液压机床。

6.如权利要求4所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：步骤（1）中，选取直径规格168*12 毫米的无缝钢管，车外圆加工到直径166*10 毫米。

7.如权利要求6所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：步骤（3）中，焊接式薄壁空心转子：转子总长度为1680毫米，转子螺杆长度为1600毫米，双头右旋 ，螺距P=390毫米,大直径D为192毫米，中直径dm为158毫米，小直径d为124毫米。

8.如权利要求4所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：步骤（1）中，选取直径规格140*10 毫米的无缝钢管。

9.如权利要求8所述的一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子的加工方法，其特征在于：步骤（3）中，焊接式薄壁空心转子：转子总长度为1380毫米，其中转子螺杆长度为1210毫米，双头右旋 ，螺距P=344毫米,大直径D为160毫米，中直径dm为133毫米，小直径d为105毫米。

10.一种用于螺杆泵的焊接式薄壁空心转子和与之配对使用的横截面为近似等边三角形的三头螺旋定子配合使用。

Images