前言
時(shí)代造就英雄，技術(shù)推動(dòng)變革。回溯至19世紀(jì)30年代蘇格蘭發(fā)明家羅伯特.安德森(Robert Anderson)制造了首臺(tái)非充電式的電動(dòng)馬車,但由于受續(xù)航能力和電機(jī)控制技術(shù)的局限性,轉(zhuǎn)而采用蒸汽活塞原理發(fā)動(dòng)機(jī)。同理，基于蒸汽活塞原理，活塞泵技術(shù)應(yīng)勢(shì)而生，并催生了諸如德國(guó)的Scheugenpflug肖根福羅格、Huebers旭百世和日本的NLC仲氏等行業(yè)翹楚。這些企業(yè)憑借活塞泵技術(shù)，在市場(chǎng)中確立了優(yōu)越地位。
隨著時(shí)間的推移，在科技的飛速發(fā)展里，電機(jī)技術(shù)也經(jīng)歷了從1873年交流馬達(dá)~1970年步進(jìn)電機(jī)~現(xiàn)代的伺服電機(jī)。每一次技術(shù)的更新和變革，都為泵的控制方式帶來了新的可能性。進(jìn)入20世紀(jì)，螺桿泵高精度計(jì)量技術(shù)的崛起，為工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來了高效率和高精度。在這一新時(shí)代背景下，國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)出了一批以高精度螺桿泵為主的企業(yè)，如德國(guó)的Viscotec維世科（1997年主要以食品工業(yè)、制藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)泵為主）、Bdtronic比德利以及美國(guó)的PVA、Nordson諾信和中國(guó)的XETAR欣音達(dá)等紛紛嶄露頭角。
接下來，我們將深入剖析活塞泵與螺桿泵的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)以及它們?cè)谔幚砀哒扯群腆w顆粒膠水方面的表現(xiàn)，通過具體工業(yè)案例的解析，我們將揭示螺桿泵在新時(shí)代的優(yōu)越性能及其在實(shí)際應(yīng)用中的顯著效果。
一、活塞泵
1.1活塞泵的工作原理
活塞泵的工作原理是通過活塞來實(shí)現(xiàn)液體或氣體的壓縮和輸送的泵體。其工作原理如下：
1、計(jì)量過程：進(jìn)料→計(jì)量→退回→循環(huán)
2、通過固定的缸套及密封件活塞前后運(yùn)動(dòng)，密封件安裝在缸體上。
3、利用柱塞在泵缸套內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使柱塞與缸套間形成容積改變，使得泵腔工作容積周期性變化，反復(fù)吸入和排出液體并增高其壓力。
柱塞泵原理示意圖
往復(fù)活塞泵依靠活塞在泵缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使泵缸工作容積呈周期性的擴(kuò)大與縮小來吸排液體。具有自吸能力，且在壓力劇烈變化下仍然能維持幾乎不變的流量，它特別適用于小流量，高揚(yáng)程的情況下輸送黏性較大的液體。但在輸送高粘度液體或含有固體填料的膠水時(shí)，膠水容易在活塞腔內(nèi)沉淀分層，固體填料沉積在活塞腔底部，從而造成卡泵等故障。
1.2活塞泵性能
活塞泵原理簡(jiǎn)單，主要適用于高壓要求的應(yīng)用，對(duì)低粘度流體容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量，其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜有一定的缺陷性，需要配套進(jìn)出料換向閥門，因此產(chǎn)生了較高的維護(hù)和維修成本；活塞密封件和換向膜片容易磨損，需要經(jīng)常更換；存在計(jì)量缺陷，計(jì)量過程不連續(xù)，單次擠出量有限制；由于活塞與缸套體積是固定的，比例與吐出量調(diào)節(jié)不方便，對(duì)輸送高粘度、含有固體顆粒的流體兼容性較差。
活塞泵結(jié)構(gòu)示意圖
1.3活塞泵輸送高粘度或含固體顆粒膠水
活塞泵在輸送高粘度液體或含有固體顆粒的介質(zhì)時(shí)，活塞密封件、換向膜片（橡膠或塑料材質(zhì)）、活塞換向腔（金屬）容易磨損，換向膜片與換向腔凸臺(tái)通過壓合密封，長(zhǎng)期反復(fù)撞擊，介質(zhì)中的固體顆粒對(duì)膜片和換向腔凸臺(tái)磨損嚴(yán)重，一個(gè)月需要更換一次或多次膜片，維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
活塞泵換向膜片的磨損現(xiàn)象
二、螺桿泵
螺桿泵相對(duì)活塞泵問世較晚,在1930年，航空先驅(qū)奈莫在發(fā)明了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)這一原理也可以作為泵系統(tǒng)工作，他的開創(chuàng)性論文為單螺桿泵奠定了基礎(chǔ)。這種泵也被稱為奈莫泵，屬于轉(zhuǎn)子式容積泵。
2.1螺桿泵原理概述
螺桿泵分單螺旋、雙螺旋及多螺旋，常用的多為單螺旋螺桿泵。單螺桿偏心泵由若干個(gè)密封活塞腔演變而來，它具備了活塞泵的密封性和齒輪泵的連續(xù)性， 偏心旋轉(zhuǎn)解決含有固體顆粒的高粘度流體輸送計(jì)量。作為精密部件，定子和轉(zhuǎn)子的加工藝和精度是確保螺桿泵高性能的前提保障。
無限活塞原理圖
2.2螺桿泵運(yùn)動(dòng)學(xué)特征
(1)螺桿泵定、轉(zhuǎn)子型線單頭單螺桿泵的定轉(zhuǎn)子實(shí)質(zhì)是由普通內(nèi)擺線的外等矩線作為定子型線,而與之共軛的曲線作為轉(zhuǎn)子型線的空間共軛曲面。
( 2 )轉(zhuǎn)子可視為半徑為R的圓片沿著螺距為t、偏心為e的螺旋線連續(xù)移動(dòng)所形成的軌跡。
a) 單螺桿泵屬于迴轉(zhuǎn)式容積泵。在容積精準(zhǔn)分配的基礎(chǔ)之上，為無限循環(huán)的活塞原理。
b) 通過伺服電機(jī)與控制系統(tǒng)控制螺桿泵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度與轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的**控制。
c) 依靠轉(zhuǎn)子與定子所形成的嚙合空間容積變化和移動(dòng)來輸送液體或使之增壓的迴轉(zhuǎn)裝置。
d) 當(dāng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，吸入腔一端的螺桿嚙合 空間容積逐漸增大，壓力降低，液體在壓差作用下進(jìn)入嚙合空間容積。
e) 當(dāng)容積增至較大而形成一個(gè)密封腔時(shí)，液體就在一個(gè)個(gè)密封腔內(nèi)連續(xù) 地沿軸向移動(dòng)，直至移動(dòng)到排出腔一端。這時(shí)，排出腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸縮小，進(jìn)而將液體排出。
螺桿泵原理動(dòng)畫演示
2.3螺桿泵結(jié)構(gòu)
螺桿泵其結(jié)構(gòu)特征為無限循環(huán)的小腔室，所以在處理高粘度液體或含有固體顆粒的介質(zhì)時(shí)，不存在卡泵的情況。
XETAR欣音達(dá)螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖
2.4螺桿泵的性能
1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸方便、免維護(hù)、壓力穩(wěn)定無脈動(dòng)、計(jì)量精度高；
2. 由于螺桿泵的特殊結(jié)構(gòu)，其具有自密封性能，進(jìn)出料口無需閥門；
3. 可以無限循環(huán)計(jì)量，沒有單次擠出量限制；
4. 可輸送含有固體顆粒的流體；
5. 粘度適應(yīng)范圍寬，從低粘度到高粘度全適應(yīng)；
6. 螺桿泵兼具柱塞泵的高精度、使用壽命長(zhǎng)、齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及流量壓力穩(wěn)定無脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
XETAR欣音達(dá)螺桿泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
2.5螺桿泵輸送高粘度或含固體顆粒膠水
螺桿泵其結(jié)構(gòu)特征特別適合處理高粘度液體或含有固體顆粒的介質(zhì)。
我司通過高精度機(jī)床加工的螺桿泵陶瓷轉(zhuǎn)子和耐磨橡膠定子，在滿足螺桿泵出膠CMK精度的前提下，對(duì)于高粘度、含有固體顆粒的膠水應(yīng)用，螺桿泵壽命可達(dá)3年免維護(hù)。
為了滿足不同性質(zhì)的膠水應(yīng)用需求，我們提供了多種材質(zhì)的螺桿泵轉(zhuǎn)子與定子選擇，確保在各種工作條件下都能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能和長(zhǎng)壽命。
XETAR欣音達(dá)螺桿泵定轉(zhuǎn)子材質(zhì)
三、螺桿泵優(yōu)勢(shì)
XETAR欣音達(dá)在21世紀(jì)新時(shí)代下誕生，緊跟科技發(fā)展的步伐，擁有25年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，不斷將前沿技術(shù)應(yīng)用于螺桿泵之中。我們充分利用伺服電機(jī)的高性能驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)，為泵的應(yīng)用帶來了高靈活性和高精準(zhǔn)度。憑借其優(yōu)越的性能和可靠性，贏得了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。
3.1活塞計(jì)量泵與螺桿計(jì)量泵的區(qū)別
就新能源電動(dòng)汽車電機(jī)和傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別，螺桿泵免維護(hù)，易控制并可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋，符合未來的柔性自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向。就電子工業(yè)螺桿計(jì)量泵而言，目前存在三種狀態(tài)：
1、以德國(guó)維世科Viscotec、日本兵神HEISHIN為代表的進(jìn)口品牌
2、XETAR欣音達(dá)替代進(jìn)口的國(guó)產(chǎn)品牌
3、其他國(guó)產(chǎn)品牌
差別如下：XETAR已有超過15年的螺桿泵的應(yīng)用和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，是德國(guó)VISCOTEC RD系列螺桿泵在國(guó)內(nèi)的頭個(gè)使用方，對(duì)螺桿泵的性能有充分的了解，才能制造出對(duì)標(biāo)維世科的螺桿泵。其他國(guó)產(chǎn)品牌的螺桿泵目前沒有一家有能力自己制造定轉(zhuǎn)子，連螺桿泵能力如何體現(xiàn)都無從而知，怎么能提供高性能的泵體呢？
做好螺桿泵有以下幾個(gè)維度：
1、要知道好的螺桿泵的性能判斷指標(biāo)；2、有高性能的加工設(shè)備和加工工藝（XETAR欣音達(dá)已在這方面投入超過上千萬）；3、熟悉轉(zhuǎn)子材料和定子材料，XETAR全陶瓷轉(zhuǎn)子11個(gè)系列型號(hào)目前在全世界是罕見的，所有的定子材料全是進(jìn)口的；4、要充分的了解膠水和應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)閄ETAR欣音達(dá)有超過25年的點(diǎn)膠應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，這一點(diǎn)是任何一個(gè)做泵的進(jìn)口品牌所不具備的，比如說泵的選型，要在滿足客戶的可靠性能力處，盡可能采用大一號(hào)級(jí)別的泵容量來提高使用壽命。
XETAR欣音達(dá)一直強(qiáng)調(diào)，流體點(diǎn)膠設(shè)備的使用能力80%由高精度 、高可靠性的硬件來實(shí)現(xiàn)；20%靠工藝經(jīng)驗(yàn)來建立 ；兩者相輔相成，缺一不可。目前的狀況是德國(guó)VISCOTEC有好的硬件，但缺乏充分的工藝經(jīng)驗(yàn)，XETAR欣音達(dá)兩者兼之，國(guó)產(chǎn)其他品牌做不好硬件又不懂工藝，往往是夜郎自大。
XETAR欣音達(dá)螺桿泵不僅具備出膠比例可調(diào)、出膠速度可調(diào)、出膠量不受限等可控特點(diǎn)，還能輕松應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用需求。接下來，就讓我們一起深入探索XETAR欣音達(dá)螺桿泵的優(yōu)勢(shì)所在：具有自密封性能，進(jìn)出料口無需閥門；
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可以無限循環(huán)計(jì)量，沒有單次擠出量限制；
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輸送過程中不對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生任何擠壓作業(yè)，具有低剪切、無脈動(dòng)；
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可輸送含有固體顆粒的流體；
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粘度適應(yīng)范圍寬，從低粘度到高粘度全適應(yīng)；
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可實(shí)現(xiàn)回流功能（防止介質(zhì)滴漏和拉絲問題）；
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輸送流量穩(wěn)定，不受密度、黏度等變化的影響；
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兼具活塞泵的高精度與使用壽命長(zhǎng)。
XETAR欣音達(dá)螺桿泵
XETAR欣音達(dá)螺桿泵能夠?qū)崿F(xiàn)微小量的單組份流體輸送。根據(jù)雙組份液體和糊狀物不同性，按微小投配量精準(zhǔn)混合，通過對(duì)單組份物料的目標(biāo)控制，精準(zhǔn)控制物料混合比例，適用于手動(dòng)工作站及半自動(dòng)或全自動(dòng)操作。相比市場(chǎng)上國(guó)際品牌占領(lǐng)份額，我們敢于以實(shí)際的點(diǎn)膠精度去面對(duì)市場(chǎng)技術(shù)對(duì)決,我們的微滴膠螺桿閥恒定珠狀滴膠適應(yīng)任何流速改變，不受壓力、溫度和時(shí)間影響，重復(fù)性大于99%。當(dāng)前我們微滴膠螺桿閥全新推出的VF-HDY100，其轉(zhuǎn)子螺旋直徑只有2.0mm，微小出膠量低至0.1mg 。
微滴膠點(diǎn)膠精度測(cè)試
四、結(jié)論
在時(shí)代與技術(shù)的雙重驅(qū)動(dòng)下，泵類技術(shù)經(jīng)歷了從蒸汽活塞時(shí)代到現(xiàn)代高精度螺桿泵的深刻變革。這一過程不僅見證了工業(yè)文明的進(jìn)步，也凸顯了技術(shù)突破對(duì)于生產(chǎn)效率與質(zhì)量控制的重要性。
通過對(duì)活塞泵與螺桿泵的深入剖析，我們不難發(fā)現(xiàn)，兩者雖各有千秋，但在處理高粘度含固體顆粒膠水等復(fù)雜介質(zhì)時(shí)，螺桿泵展現(xiàn)出了更為優(yōu)越的性能。不僅從根本上解決了常見的漏油問題，有效預(yù)防了管道結(jié)塊與堵塞，其高精度計(jì)量、穩(wěn)定的壓力輸出、無脈動(dòng)的流體傳輸特性以及免維護(hù)、耐磨損的優(yōu)勢(shì)，使得螺桿泵在工業(yè)生產(chǎn)中成為不可或缺的關(guān)鍵部件。
