螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的應用

趙松斌，馮新軍，劉次剛

（河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 471003）

1 濾棒中線膠特性及輸送要求

濾棒中線膠主要成分是聚醋酸乙烯酯，是由醋酸乙烯單體經過聚合而成的大分子物質，它屬于水乳型膠粘劑，可分散在水中，但不溶于水且流動性比較差。濾棒中線膠灌裝在濾棒成型機的乳膠桶中，機器運轉時，膠桶里的乳膠通過管道及泵閥輸送到安裝位置相對固定的膠槍上，濾棒成形紙高速運行過程中，膠槍會在相應位置噴涂一條一定寬度的膠線（圖1）。

濾棒生產工藝要求膠槍在成形紙上涂抹的乳膠中線膠不能出現斷續現象，否則，中線膠漏涂情況一旦出現而操作人員又未及時發現，可能造成質量事故產生很大浪費。

圖1 濾棒中線膠噴涂工序示意圖

2 現有輸送方式及缺陷

2.1 齒輪泵輸送方式

設備廠家設計制造濾棒成型機時，乳膠采用齒輪泵輸送方式，這也是濾棒成型機中線膠輸送最為常見方式。原理是2個尺寸相同的齒輪在1個緊密配合的殼體內相互嚙合、旋轉，齒輪的外沿及兩側與殼體配合較為緊密，乳膠從吸入口進入2個齒輪中間并充滿這一空間，隨著輪齒的旋轉沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。齒輪泵也叫正排量裝置，就像1個缸筒內的活塞，當1個齒進入另1個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來，隨著驅動軸不間斷地旋轉，齒輪泵也就不間斷地排出流體，齒輪泵的流量與泵的轉速有直接關系。

實際生產中，濾棒中線膠采用齒輪泵輸送存在的不足：①容易發生漏膠故障，污染設備和環境；②維修難度大，維修成本較高；③相對固定的流量輸出難以適應濾棒工藝質量改進要求。

2.2 自流式輸送方式

自流式輸送方式是使用膠管和手動閥門將膠缸和膠槍連接在一起，膠缸和膠槍之間沒有任何動力裝置。因膠缸與膠槍的高度差固定，相當于動力穩定，乳膠涂抹的均勻性可以得到較好保證。

實際生產中，濾棒中線膠采用自流式輸送方式存在的不足：①由于沒有主動動力輸送乳膠，乳膠的流量不能主動調整，不同車速中線膠的量得不到保證；②自流式輸送抗干擾能力比較弱，膠槍出口如有乳膠凝結或有異物，中線膠的輸送就有可能中斷，這種情況如果不能被操作工及時發現，會造成大量濾棒漏涂中線膠。

3 螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的應用

3.1 螺桿泵的結構

螺桿泵的基本結構如圖2所示。

3.2 螺桿泵工作原理

圖2 G型單螺桿泵結構示意圖

通過螺桿旋轉輸送介質類似螺釘和螺母的相對運動結果。當螺釘轉動時，若限制螺釘不能作軸向移動，螺母就會沿著螺釘作軸向移動。螺桿泵內作旋轉運動的螺桿相當于螺釘，而充滿螺旋槽的介質就是一個液體螺母。螺桿旋轉時，密封腔內的介質，沿軸向作從吸入腔到排出腔的直線運動，將介質排出泵外。

螺桿泵主要分為單螺桿泵、螺桿濃漿泵、立式螺桿泵、不銹鋼螺桿泵等，構成螺桿螺旋面的型線，即螺旋面的齒形曲線，是螺桿泵的核心技術。

外界動力驅動螺桿泵的螺桿作旋轉運動時，螺桿螺旋槽的吸入端周期性地打開，吸入腔的容積V因螺旋凹槽的打開而逐漸增大到V+ΔV。根據波意耳—馬略特定律，PS=P′SV/V+ΔV，此時吸入腔的壓力PS降低，式中P′S是螺旋凹槽打開前吸入腔內的壓力。

由于螺桿的旋轉，吸入腔內形成真空，使介質自由表面的壓力和吸入腔內的壓力PS之間產生壓差。介質在泵進口端自由表面壓力的作用下，進入形成真空的吸入腔，繼而充滿了螺桿襯套孔內由螺桿螺旋面相互嚙合所構成的螺旋凹槽，即進入了在吸入腔一端已打開的密封腔之中。隨著螺桿的旋轉，打開的密封腔被相嚙合螺桿的螺旋凸出部分關閉，進入了將吸入腔和排出腔有效隔開的密封腔內的介質，就沿著螺桿軸線向排出腔移動，直排至泵外。

3.3 螺桿泵的特點

螺桿泵輸送介質平穩、排出介質低紊流性、壓力脈動微弱。機械振動小、噪聲低。自吸性能、吸上性能好，較高轉速下的工作能力強，對介質的粘度不敏感。輸出流量與泵的轉速線性關系較好，調整流量更簡單方便，可以通過控制泵的轉速來達到控制流量的目的。

結構簡單、緊湊，外形尺寸較小，質量較輕。輸送效率高，工作可靠，壽命長，操作維修方便。

3.4 螺桿泵在濾棒中線膠輸送中的優勢

3.4.1 輸送介質平穩、排出介質低紊流性及壓力脈動微弱的特點，可以保證濾棒中線膠輸送的穩定性和均勻性。

3.4.2 自吸性能和吸上性能好及對介質的粘度不敏感等特點，可以保證螺桿泵對濾棒中線膠這種介質的輸送能力，不會因為介質的高粘度等特點而影響輸送的穩定性。

3.4.3 輸出流量與泵的轉速線性關系較好及對流量的調整更簡單方便的特點，可以滿足在不同車速的情況下，調整合適的乳膠流量，也可以通過中線膠檢測結果來調整乳膠流量。

3.4.4 效率高、工作可靠、壽命長的特點，可以保證設備運行的穩定性和連續性，有效減少中線膠輸送異常導致的設備故障。

4 螺桿泵使用效果

運行穩定，故障率低，車間4臺輸送設備使用近一年時間，沒有發生過任何故障。涂膠量可根據濾棒生產要求進行設定和控制，濾棒質量高且穩定，材料消耗明顯減少。對于生產難度較大的高透氣濾棒，效果尤為顯著。維修工作量大幅度降低，節約維修費用。