三螺杆泵的工作特点
三螺杆泵于20世纪30年代初由瑞典IMO公司发明，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等。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已基本上取代了活塞泵和齿轮泵。然而三螺杆泵对介质杂质较为敏感，宜于输送润滑性的清洁液体。
螺杆泵的工作原理在第一章第三节已作了阐述，但三螺杆泵的运行过程还有不同于某些螺杆泵的特点，如：有些双螺杆泵的运转是由原动机驱动主动螺杆，主动螺杆依靠一对同步齿轮带动从动螺杆旋转；还有一些双螺杆泵和五螺杆泵是主动螺杆螺旋型面中的渐开线段推动相应的从动螺杆螺旋型面中的渐开线段，从而使从动螺杆旋转。三螺杆泵内没有同步齿轮，螺杆螺旋的型面也没有渐开线作为型线，螺旋型线全部为摆线。因此主动螺杆与从动螺杆在泵内啮合时，摆线啮合构成的啮合线，在理论上能将密封腔完全密封，即将吸入腔和排出腔完全隔开。这样只要齿形中心角选择恰当，主动螺杆旋转时，在理论上它并不直接推动从动螺杆旋转，而是推动密封腔内的介质，再由密封腔内介质的液压力矩推动从动螺杆旋转。至于介质在螺杆旋转时进入形成真空的泵内的吸入腔，直至排出泵外的过程，各种类型的螺杆泵都是相同的。
从三螺杆泵性能参数的角度，三螺杆泵的排出压力可以从低压直到高压，为所有螺杆泵中压力范围最宽的，但其最大流量则会受到限制，即使在采用双吸式结构时，流量也远小于某些双螺杆泵和五螺杆泵，而且双吸式结构只能用于低压工况。
摆线啮合三螺杆泵的密封腔完全密封的情况仅仅存在于理论上。因为螺杆型面的加工必然存在误差，螺旋型面之间和螺旋段与螺杆衬套之间必需要有间隙存在才能运转，以及螺杆运行时可能产生的横向晃动等因素，都会使密封腔的线密封受到一定程度的破坏，产生介质从排出腔通过间隙和密封破坏处泄漏至吸入腔，造成泵的容积效率下降。为了减少螺旋型面的磨损导致性能下降，后面还会阐述对理论的螺旋型面进行必要的修正，这将会影响到密封性。虽然如此，它的密封性依然是各种螺杆泵中最好的，排出压力也是最高的。只要加工精度和间隙控制在适当的范围，它的容积效率也为各类螺杆泵中最高。螺杆螺旋型面加工精度和选取适度的啮合间隙是非常重要的，否则就会造成螺杆磨损较快，甚至造成螺杆咬死（俗称“抱轴”）的恶果，或者容积效率很低甚至排出压力难以建立。
从三螺杆泵上述的工作特点可以理解为为什么三螺杆泵适合输送滑油、燃油和液压油等清洁的润滑性介质，也可输送高粘度的油墨、胶液等介质。因为这些介质能在零件表面形成一层润滑性的介质薄膜，起到保护作用，减少螺杆旋转时螺旋型面之间直接接触的可能性；也能够使通过间隙的漏损减少；还由于螺杆啮合时螺旋型面之间的间隙以及螺旋型面外径和螺杆衬套内孔之间的间隙较小（排出压力越高，为了减少漏损，就要求间隙越小），这样一旦有杂质（尤其是颗粒性的硬质杂质），即使是金属磨屑之类较小的杂质落入工作长度段，由于没有同步齿轮或渐开线段型面的“强行”传动，不能在传动时将杂质碾碎或“推开”落入无啮合线的空间，杂质就会嵌住，泵就无法正常运行，轻则表面损伤，严重时则会发生“咬死”现象，故三螺杆泵对杂质非常敏感。特别需要指出的是若某些船舶选用三螺杆泵作滑油泵，同时又要该泵在系泊试验前作系统的窜油泵，用以清洁系统的管系，这种情况下不宜选用三螺杆泵，因为窜油清洁管系时的杂质易损坏泵，建议在采取一定措施后选用对杂质相对不太敏感的五螺杆泵或双螺杆泵。
国外也有的制造厂已研制成功输送水等清洁的非润滑性介质，其在主要零件的材料等方面作了特殊的考虑，如螺杆衬套采用特制的金属陶瓷层状结构或某种合成材料；螺杆螺旋段表面采用特殊的处理，如喷涂特殊工程塑料、陶瓷涂层、合金等材料；一些起滑动轴承作用的平衡轴向力的平衡活塞处的衬套采用耐磨的类似水润滑轴承的材料和炭化硅等等。但是排出压力一高，其容积效率也下降得远比输送油类介质要快，使用寿命也不如输送润滑性介质的泵。这是由于水的粘度很小，通过上述的间隙的漏损量就会比输送油类介质大。间隙的减小又受到加工精度的限制，以及螺杆变形等的影响；而且非润滑性介质还不易在零件表面形成一层液态膜，间隙过小，运转时就容易发生螺杆之间以及螺杆与螺杆衬套之间的摩擦，不仅增大了机械损失，还容易磨损甚至使泵“咬死”，无法正常运行。突破三螺杆泵输送低粘度非润滑性清洁介质这一难题，就能扩大三螺杆泵的使用范围，是有很大意义的。
我国某些单位也曾研制过用三螺杆泵输送清洁水，终因未找到合适的零件材料等原因，研制的三螺杆泵因使用寿命很短而未能成功。笔者曾研制过用三螺杆泵输送一种石化企业使用的“四线油”，这种介质名称虽有“油”字，实际并无润滑性，还带“涩”，润滑性比水还差。泵的排出压力为1.4MPa，属低压三螺杆泵范畴。某石化单位进口的三螺杆泵寿命不过一个月左右，当时国内的产品仅两个星期左右。我们采取了一系列措施后，有一台产品使用期曾达到了三年之久，但其余三台产品使用寿命依然不理想。这说明还是未能找准关键因素，没有能对症下药。那台泵的成功带有某种巧合。后因经费等原因未能继续开展研究，但也说明了要解决三螺杆泵输送非润滑性清洁介质还是可能的。
三螺杆泵通常认为不宜于输送含杂质的介质，但这也不是绝对的，在一定的条件下，它也还是能应用。例如：我国不少企业采用三螺杆泵输送沥青，而且相当成功。众所周知，沥青是一种粘度很大、含杂质的介质，用螺杆泵输送时需对沥青进行加热，加热后的沥青粘度依然相当大。这种泵通常用于装卸沥青，因此使用工况的排出压力相当低。正是这样的使用条件，使三螺杆泵能用来输送含杂质的沥青：排出压力低而介质粘度又大，可以将螺杆的啮合间隙取得较大而仍有较高的容积效率；配合间隙较大、介质又粘，恰恰能使被沥青“包住”的杂质容易通过，不易发生“卡住”现象；粘度较大的另一个好处就是零件表面有一层较厚的沥青“保护层”，泵运行时，螺杆螺旋面就不易发生直接接触，减小了机械损失。虽然它的使用寿命远不如某些输送沥青的双螺杆泵，但它价格较为低廉、拆装和维修更为方便等因素，就出现了我国输送沥青大部分采用三螺杆泵的现状。应当说，若从泵的特点和长期的经济效益看，某些双螺杆泵更适宜于输送沥青。(https://www.daowen.com)
由此可见，任何一种类型的螺杆泵，其使用范围都不是绝对的，即使在某些情况下，今天尚不能应用的领域，随着科技的发展，产品的改进、提高，在明天就有可能超越今天的使用范围。
三螺杆泵螺杆直径小，且螺旋均为双头，因此螺杆的动平衡相当好，其惯性矩甚至比联轴器还要小。故泵可以具有较高的转速，由此引起的振动也就较小，起动时间也短。泵运转时低脉动和声压级相当低是它的重要特性。斯图加特大学研究协会机床制造实验研究所对一台排出压力10MPa、转速2900r/min的SMF40R38三螺杆泵，测得噪声只有57dB（A）。在液压电梯系统中采用油浸式的三螺杆泵，就是因为噪声低和运行平稳的缘故。加工精度较高的三螺杆泵通常噪声均可达60～62dB（A），一般可低于70dB（A），特殊的在对螺杆螺旋型面磨后可达50～54dB（A），因此可以说三螺杆泵通常低于驱动它的电动机噪声。低噪声是三螺杆泵非常突出的特点，因此，它还广泛应用于潜艇作为液压泵。
三螺杆泵的螺旋段可以有若干个密封腔，这就使得它的压力从吸入压力升高到排出压力是沿着螺旋段的各个密封腔逐渐增高的，不存在压力的突变，故而它具有轻微的压力脉动和很低的声压级。三螺杆泵的排出压力脉动很小，按制造精度的差异，约为排出压力的1%～5%，通常为小于2.5%，远小于其他类型的液压泵。三螺杆泵广泛应用于液压电梯，正是由于它的排出压力脉动小，乘坐电梯就能更舒适。引起压力脉动的外在原因是输送介质含有空气，导致有可压缩性（这对所有类型的液压泵影响都是相同的），内在原因是泵运行时泵内密封腔的密封啮合线的形成和消失，这一特性变化会引起压力脉动。三螺杆泵的螺杆均为双头螺旋，故旋转一周形成的密封腔开启两次，所以脉动的基本频率是泵转速的二倍。由于开启处的密封腔压力与排出压力的差值很小，故其压力脉动也很小。应当指出，原动机与泵的对中性程度、螺杆变形、螺杆螺旋槽的加工误差，尤其是分度误差和深度误差以及螺杆在衬套孔中的横向晃动等因素也都会产生压力脉动。所以减少压力脉动引起的整个装置的振动以及由此引起的噪声，应尽可能消除上述因素，尽量设法使排出压力与密封腔的开启压力相接近。压力缓慢升高的另一个优点，有利于输送的介质不因为压力升高过快而导致介质迅速裂变。压力脉动还会影响到周围的环境，如在三螺杆泵和调节元件之间装有蓄压器的系统，压力脉动会使蓄压器出现振动，从而产生噪声辐射，这就成为一种噪声污染。
若三螺杆泵采用变频器控制流量，在低速运转时噪声就会变大。这是由于使电动机转速发生变化的变频器产生的输入电流的波形不平滑，这也会使泵排出压力的脉动增大。
从本节所述的从动螺杆是由密封腔内介质的液压力矩推动旋转的特点可以知道，这种摆线啮合的三螺杆泵的运行还具有可逆性，而且由于螺杆直径小，可减小回转力矩，其飞轮效应很小，因此可以实现在起动时立即产生全负载转矩，并可以迅速转向，噪声也小。作者曾对高压三螺杆泵作过满负载连续起动（停车再起动），每分钟起动达10次之多。泵在停车时由于高压介质的倒流，泵立即逆向转动，再起动时泵又反向旋转，动作自如，运行可靠。故若把压力源的介质输入泵内，三螺杆泵就会变成液压马达，可以用它来带动其他设备运转，此时的三螺杆泵就变成为原动机了。液压马达和三螺杆泵的差别仅仅在于进口和出口的互换。液压马达是高压介质进入泵内，三螺杆泵则是高压介质从泵内排出，因此两者的旋转方向相反。这种液压马达的效率仍会在相当的负荷范围内保持很高。螺杆螺旋升角大的泵，即导程大的泵，作液压马达尤为优越。
三螺杆泵的使用寿命长，不易出故障，运行可靠。前苏联的标准提出泵输送清洁的矿物油（运动粘度不小于0.4cSt[1]和温度达60℃）时，从启用到第一次大修应不少于25000h，平均工作期的故障出现间隔不少于6000h。当流量下降15%时，认为泵的寿命终了。日本川崎产品平均寿命10万h以上，IMO公司产品寿命一般为3～20年。我国的产品输送清洁的润滑性介质时，寿命也普遍可达数万小时，甚至更长。
