Шнековый насос принцип работы. Устройство и принцип действия винтовых насосов
Шнековый насос, или как его ещё называют - винтовой, является одной из разновидностей роторно-зубчатых насосов. Напор нагнетаемой жидкости в нём создаётся за счёт её вытеснения вращающимися внутри статора одним или несколькими винтовыми металлическими роторами.
Шнековый насос можно легко получить из шестерённых, если увеличить в них угол наклона зубьев и уменьшить число зубьев шестерён.
Принцип работы шнекового насоса
За счёт перемещения жидкости между поверхностью корпуса и винтовыми канавками вдоль оси винта происходит её перекачивание. Винты входят своими выступами в канавки смежного винта и тем самым не дают жидкости перемещаться назад.
Область применения шнекового насоса
Его используют для перекачивания пара, газа, их смесей и жидкостей различной степени вязкости.
Впервые шнековые насосы были внедрены в производство в 1936 году. Их простая конструкция позволяет работать, в том числе и при наличии механических примесей с вязкими флюидами при давлении до 30 МПа. Подобные характеристики важны при решении различных практических задач.
Установки винтовых насосов в больших количествах используются в скважинах по добыче метана из угольных пластов для откачивания оттуда воды. Они также пригодны для добычи воды, нефти и использования в других газовых скважинах.
Конструктивные особенности шнековых насосов
С целью повышения качества уплотнений и снижения числа утечек в шнековых насосах применяются конический или цилиндрический эластичные корпуса. Конический винт надёжно прижимается пружиной и давлением от перекачиваемой жидкости, что значительно сокращает утечки. Однако, насосы с эластичным корпусом выдерживают куда меньшее давление, чем их аналоги с металлическими корпусами. Для насоса с коническим винтом подойдёт и жёсткий корпус.
Наиболее распространённый вид шнековых насосов - трёхвинтовые насосы.
На практике они нашли наиболее широкое применение.
К их характерным преимуществам относятся:
- равномерная подача жидкости (газа, пара);
- способность перекачивать жидкости с твёрдыми включениями, не повреждая их;
- способность к самовсасыванию жидкостей;
- без множества каскадов нагнетания есть возможность получить высокое давление на выходе;
- низкий уровень шумов при работе;
- хорошая сбалансированность механизма.
Недостатками данного вида являются:
- высокая стоимость и степень сложности изготовления насоса;
- невозможность отрегулировать рабочий объём;
- недопустимость использования вхолостую (без перекачиваемой жидкости).
Принцип действия, который имеют насосы винтовые
Современные насосы винтовые по принципу действия относятся к объемным роторным гидромашинам. Рабочие органы представляют собой винтовую пару с внутренним зацеплением. Подвижный элемент рабочей пары, винт (ротор), совершает планетарное движение в обойме (статоре).
Обойма имеет внутреннюю винтовую поверхность с шагом в два раза больше шага винта. Находясь в постоянном контакте, обойма и винт образуют несколько замкнутых полостей по длине винт - обойма. При вращении винта полость со стороны всасывания увеличивается в объеме и в ней создается разряжение, под действием которого осуществляется заполнение полости транспортируемой средой. Дальнейшее вращение винта перемещает отсеченные объемы транспортируемой среды в сторону нагнетания.
При установленной частоте вращения винта скорость движения транспортируемой среды и производительность, которую имеют насосы винтовые в процессе работы, постоянна, т.к. неизменно проходное сечение винтом и обоймой.
Винтовые (шнековые) насосы являются насосами объемного типа действия, конструкция которых позволяет создавать стабильное давление и допускают регулировку производительности без потери номинального давления. Винтовые насосы имеют длительный срок эксплуатации, высокий КПД, надежны и универсальны при работе с широким спектром задач.
Винтовой шнековый насос представляет собой устройство, в котором напор нагнетательного материала создается благодаря вытеснению перекачиваемой жидкости одним либо несколькими винтовыми металлическими роторами, которые вращаются внутри статора, выполненного из эластомера в соответствующей форме.
Производство винтовых (шнековых) насосов требует точного изготовления деталей, таких как рабочая пара - ротор и статор, при разработке и изготовлении которых используется специальное высокоточное оборудование. Компьютерный расчет с использованием специальных программ - гарантия высокого качества, которое увеличивает срок работы оборудования и снижает энергозатраты при работе насоса.
Винтовые насосы используются для работы как с густыми, вязкими и тягучими массами, так и при перекачке низковязких продуктов. В зависимости от конструкции насоса и его материального исполнения, возможно перекачивать смолы, пасты, масла, пищевые продукты, абразивные или даже агрессивные жидкости так, чтобы частицы, входящие в их состав, не дробились и не разрушались, смешиваясь с базовой жидкостью.
Винтовые насосы предназначены для работы в пищевых производствах, горнорудной либо химической промышленности, переработки сточных вод в муниципальной и производственной сфере, нефтехимических производствах, откачки шламовых отложений, для работы в газо- и нефте- добыче, кораблестроении, везде где требуется надежное и простое оборудование для постоянной работы, неприхотливое в эксплуатации и подлежащее простому обслуживанию и ремонту. Применения для данного типа насоса практически бесконечны, благодаря своей особой конструкции, применяемым материалам, техническим особенностям и особым рабочим механизмам.
Преимущества винтовых насосов
- Наиболее равномерная подача жидкости среди всех объемных насосов. Отсутствие пульсации;
- Перекачивание жидкостей с содержанием твердых веществ, примесей и абразивов, мультифазные среды с большим содержанием газа;
- Перекачивание продуктов с низкой и высокой вязкостью (1 мПа*с до 5 млн. мПа*с);
- Перекачивание агрессивных (рН от 1 до 14) и токсичных сред;
- Винтовые насосы являются самовсасывающими;
- Давление не зависит от скорости работы насоса (регулировка производительности);
- Бесшумная работа;
- Простота в обслуживании.
В системах автономного водоснабжения, а также функционирования систем для перекачки различных жидкостей используются различные . Для скважин и колодцев в частном секторе чаще всего использую погружные модели, к которым относится и винтовой насос для скважины. Этот вид оборудования находит широкое применение не только в быту, но и в промышленности благодаря своей простой и практически безотказной конструкции.
Винтовые насосы, которые еще называют шнековые, работают с помощью простого механизма на основе вращающегося винта (шнека), находящегося внутри цилиндрического или конусообразного корпуса. Подача и движение жидкости внутри рабочей камеры происходит за счет постоянного движения винта. Во время непрерывного движения шнека канавки на его поверхности заставляют жидкость двигаться только вперед, не давая ей вытекать обратно. Тем самым погружные шнековые насосы поддерживают постоянный напор воды в системе, не увеличивая при этом рабочее давление в камере.
Рис. 1 Устройство шнекового насоса
Особенности функционирования винтовых моделей насосного оборудование предполагает их погружение непосредственно в рабочую среду – в скважину или колодец. Это объясняется тем, что подобная конструкция техники не позволяет ей работать на т.н. холостом ходу. Для стабильной работы агрегата нужен постоянный уровень жидкости, и без доступа к рабочей среде оборудование просто останавливается.
Преимущества и недостатки техники
Винтовой скважинный насос (или центробежный — как его еще называют) считается одним из предпочтительных видов насосного оборудования для подачи воды в систему автономного водоснабжения, а также на производстве для откачки и циркуляции различных жидкостей – нефтепродуктов, сжиженного газа, агрессивных рабочих сред с высоким содержанием химических реагентов.
Основными преимуществами погружных винтовых насосов являются:
- высокая производительность;
- простота обслуживания;
- отсутствие шума во время работы;
- возможность работать с различными по качеству рабочими средами.
Последний пункт – один из самых важных для многих пользователей насосного оборудования. Тогда как другие модели достаточно чувствительны к составу рабочей среды и могут выходить из строя даже при небольшом включении песка в воде, то шнековые насосы нечувствительны к загрязнению воды и могут работать даже с сильнозагрязненными и даже вязкими средами. Это является одним из самых критичных параметров для многих владельцев скважин, где не справляются даже фильтры грубой очистки.
Рис.2 Шнековые насосы — одно из производительных видов оборудования
Компактность – еще одно преимущество, которым обладают шнековые насосы для скважин. Обычно это погружные насосы, геометрические параметры которых совпадают с параметрами скважины. Чаще всего размер цилиндрического корпуса оборудования не превышает 12-15 см в диаметре. При этом за счет принципа работы – создания центробежной силы и завихрений в рабочей камере, винтовые агрегаты показывают высокую производительность.
Последняя напрямую зависит от скорости вращения шнека: чем она выше, тем больше воды способен перекачать агрегат за единицу времени. Стандартные модели для домашнего использования способны поддерживать стабильный уровень воды в системе на отметке до 1500-2000 литров жидкости в час.
Недостатки винтовых насосов
У данного оборудования есть ряд минусов, о которых также нужно знать перед тем, как выбирать винтовые модели:
- высокая цена;
- фиксированный рабочий объем;
- невозможность работать «вхолостую».
Выбирая насосы для грязной воды винтового типа, пользователь должен быть готов заплатить продавцу большую сумму по сравнению с другими стандартными видами оборудования. Средняя стоимость одной модели, в зависимости от производителя, составляет несколько сотен долларов для импортного оборудования. Можно взять и отечественные модели, например «Малыш», «Водомет», «Беламос» и другие. Но лидерами рынка и в России, и за рубежом являются иностранные торговые марки, такие как Grundfos, Gadrena, Aquatica, Werk и другие.
Классификация оборудования
Рис. 3 Шнековые насосы стандартные и глубинные
Все шнековые насосы для скважин делятся на стандартные и глубинные. Первые подходят для установки в неглубоких колодцах и скважинах, например, для добычи воды в песчаных водоносных слоях. Такие модели отличаются меньшей производительностью, и обычно устанавливаются на глубине не более 20-25 метров. Глубинный скважинный насос имеет более удлиненный корпус и шнек и предназначается для установки в артезианских скважинах, бурение которых достигает нескольких сотен метров в глубину. Такие модели отличаются большей производительностью и, соответственно, более высокой ценой.
В ответе на вопрос, какой насос шнекового типа для скважины выбрать, необходимо учесть параметры гидротехнического сооружения. Глубина залегания водяного зеркала, а также потребность объекта в водоснабжении – основные технические факторы, влияющие на выбор агрегата. Следует также учесть и мощность самого оборудования, т.к. для его работы потребуется постоянное электропитание.
Глубинные и стандартные шнековые электронасосы в среднем потребляют 1,5 кВт энергии в час, что позволит подключить их к стандартному источнику питания 220В. Но производители рекомендуют выделить для насосного оборудования отдельный источник электроэнергии и защитить его дополнительно автоматическим выключателем.
С момента создания первого насоса инженеры придумали немало разновидностей нагнетательных механизмов, каждому из которых присущи свои достоинства.
Некоторые получили очень широкое распространение, другие применяются только в особых условиях.
К агрегатам «специального назначения» можно отнести винтовой насос: принцип действия агрегата позволяет перекачивать вещества, перед которыми пасуют многие из его конкурентов. Далее мы узнаем, из чего состоит данный насос и как он работает.
Винтовые насосы задумывались как устройства для перекачивания жидкостей и растворов с большой вязкостью.
Потребность в таких агрегатах имеется во многих отраслях промышленности, например, в пищевой, химической, текстильной, металлообрабатывающей и т.д.
В строительстве при помощи винтовых помп осуществляют подачу смесей для наливных полов и кровельных покрытий.
С течением времени эта технология становилась все более совершенной и сегодня винтовые насосы успешно работают в десятках тысяч скважин по всему миру. Именно эти агрегаты инженеры-нефтяники считают самыми многообещающими.
Кроме этого винтовые насосы применяют для обезвоживания природного газа, организации отопления зданий, добычи минеральных вод и многого другого. Также они активно применяются как насосы-дозаторы.
Среди владельцев скважин на воду большую популярность приобрели бытовые винтовые насосы. К их услугам прибегают при наличии значительного количества песка в воде. В таких условиях центробежные насосы быстро изнашиваются, а вибрационные не могут применяться из-за негативного воздействия вибраций на дно источника. Винтовые же насосы не вибрируют и безболезненно переносят наличие твердых механических примесей.
Любое оборудование может выйти из строя. Особо остро ощущается жителями частных домов поломка насоса. в случае отсутствия сервисного центра — единственный выход наладить водоснабжение.
Какую насосную станцию лучше выбрать для дачи и как правильно ее установить, читайте .
Подтопление подвала несет в себе массу опасностей, особенно нежелательна вода для фундамента. Насос для откачки воды из подвала решит эту проблему. По этой ссылке рассмотрим организацию автоматической откачки воды из подвального помещения.
Достоинства и недостатки
Популярность винтовых насосов обусловлена следующими их особенностями:
- КПД агрегатов относительно высок – от 50% до 70%.
- Способны перекачивать жидкости с гораздо большей вязкостью, чем импеллерные помпы, обеспечивая при этом более высокий напор.
- Могут перекачивать смеси с твердыми включениями, при этом последние не повреждаются, как в плунжерных и поршневых насосах.
- Принцип действия винтового насоса исключает появление пульсаций при подаче жидкости, характерных для некоторых типов оборудования. К тому же она не перемешивается, как в центробежном насосе, что обеспечивает сохранность структуры.
- Винтовые помпы относятся к категории самовсасывающих, при этом глубина всасывания может достигать 8,5 м. К наличию свободного газа в перекачиваемой среде проявляют абсолютное безразличие.
- Конструкция агрегата является чрезвычайно простой и включает только одну движущуюся деталь. Клапана и другие элементы, в которых может образоваться затор, не применяются. Соответственно, упрощаются монтаж, эксплуатация и обслуживание агрегата.
- Насос является компактным и характеризуется низким уровнем шума.
Стальной винтовой насос Compact
Как у любого оборудования, есть у винтовых насосов и слабые стороны:
- Процесс изготовления отличается сложностью и высокой стоимостью.
- Отсутствует возможность изменения рабочего объема.
У насоса имеется «слабое звено» в виде статора, который изготавливается из эластомерных материалов (разновидность полимеров). Такие детали обладают следующими нежелательными свойствами:
- при работе вхолостую очень быстро получают неустранимые повреждения;
- при температурах свыше 150 градусов плавятся;
Принцип работы
Ротор агрегата представляет собой цилиндрическую деталь со спиральным желобом, похожую на винт или шнек. Он располагается внутри статора – стальной трубы с установленной внутри нее эластомерной гильзой (обоймой), в которой также имеется спиралевидный канал. Спираль ротора может иметь несколько заходов. Спираль статора всегда имеет на один заход больше.
Вдоль линии контакта между ротором и статором имеются непроницаемые для перекачиваемой среды участки, которые разделяют внутреннее пространство насоса на несколько отдельных полостей. Благодаря тому, что ротор установлен в статоре с некоторым смещением в поперечном направлении (с эксцентриситетом), при его вращении эти полости попеременно переходят то в открытое, то в закрытое состояние.
Принцип работы винтового насоса
При этом в момент открытия жидкость из предыдущей полости вытесняется выступом эластомерной обоймы в последующую. С продолжением вращения объем опорожненной полости снова увеличивается, что приводит к всасыванию ею следующей порции вещества. При этом перекачивание среды осуществляется без пульсаций, поскольку площадь сечения полостей одинакова по всей длине спирального желоба ротора.
Регулирование производительности (подачи) осуществляется путем изменения частоты вращения ротора, для чего требуется частотный привод.
Зазор между поверхностью ротора и эластомерной обоймой в силу особенностей конструкции последней является саморегулируемым: он остается постоянным независимо от давления внутри агрегата. Благодаря этому винтовой насос при небольших размерах может развивать высокий напор – до 35 МПа.
Как видно, по характеру действия ротора винтовой насос принципиально отличается от шнекового, хотя оба имеют сходное устройство.
Шнековые агрегаты, как и центробежные, относятся к категории динамических, тогда как винтовые являются объемными. Однако, и те и другие являются насосами вытесняющего действия.
Между линиями всаса и подачи особо мощных винтовых насосов обязательно прокладывается перемычка (байпас) с предохранительным клапаном.
Если нагнетательный трубопровод окажется засоренным либо на нем будет по ошибке закрыта задвижка, предохранительный клапан откроется, и насос будет прокачивать жидкость через байпас по замкнутому контуру. Если такую меру не предусмотреть, избыточное давление повредит детали агрегата и в первую очередь – полимерную обойму.
К числу хозяйственного оборудования, необходимого для жителя загородного дома, необходимо отнести , который может выполнять массу полезных функций. Поговорим подробно о применении агрегата в быту и приведем пример популярных моделей.
Почему насосная станция не набирает давление? Ответ вы найдете в статье.
Видео на тему
Винтовой насос - насос, в котором напор нагнетаемой жидкости достигается посредством вытеснения жидкости винтовыми роторами (одним или несколькими), совершающими обороты внутри статора соответствующей формы. По характеру воздействия рабочих органов, винтовые насосы относятся к объемным.
Винтовые насосы относятся к роторно-зубчатым и могут быть изготовлены из шестеренных насосов через сокращение числа и увеличение угла наклона зубьев шестерен.
Типы винтовых насосов. Одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые.
Одновинтовые насосы
– являются горизонтальным насосом объемного типа. Основные комплектующие таких насосов – статичная резиновая обойма, имеющая двухзаходную винтовую поверхность и однозаходный винт, изготовленный из металла, совершающий вращательные движения в обойме. Во время вращения, между винтом и поверхностью обоймы создаются полости, куда сначала засасывается перекачиваемая жидкость, а затем движется вдоль оси винта к полости нагнетания.Двухвинтовые насосы – используются, в основном, при перекачивании морской, пресной и минеральной воды с примесью нефтепродуктов.
Двухвинтовые мазутные насосы – используются, в основном, при перекачивании мазута и прочих вязких жидкостей. Данный тип насосов имеет одинарное торцевое уплотнение, рубашку обогрева, прочная часть изготовлена из конструкционной стали.
Трехвинтовые насосы – используются, в основном, при перекачивании неагрессивных жидкостей, которые имеют смазывающую способность и не содержат абразивные механические примеси. Минимальный показатель вязкости ограничен смазывающей способностью жидкости, максимальный – мощностью электродвигателя и всасывающей способностью насоса.
Отличия шнековых и винтовых насосов
В одну группу с винтовыми насосами, часто объединяют шнековые, благодаря тому, что оба типа насосов относятся к насосам вытесняющего действия. Однако, по характеру воздействия рабочих органов, шнековые насосы относятся к динамическим.
Основным компонентом шнекового насоса является героторная (винтовая) пара, которая определяет свойства насосного агрегата, а также обуславливает механизм его работы. Винтовая пара состоит из статичного элемента-статора и подвижной части – ротора. Статор является внутренней спиралью с числом заходов «m+1». Данный элемент сделан из эластомера и объединен с железной обоймой. Ротор является наружной спиралью с числом заходов «m». Данный элемент изготовлен из стали с дальнейшим покрытием или без него. Наиболее распространенной классической моделью являются насосы с двухзаходным статором и с однозаходным ротором.
Винтовые эксцентриковые шнековые насосы обладают множеством качеств, которые делают их незаменимыми при работе с неоднородными вязкими веществами, веществами с различными примесями, а также на тех участках, где просто невозможно использование других насосных установок вследствие разных подоснов. Данные насосы являются самовсасывающими и не требуют «заливки», другими словами, перекачиваемое вещество не является рабочим телом.
Шнековые эксцентриковые насосы могут перекачивать неоднородные вещества с различными примесями. Размер допустимых включений зависит от размера закрытых полостей между ротором и статором. Одному вращению ротора соответствует определенный размер перекаченного вещества, что позволяет осуществлять тонкую настройку агрегата. В насосах данного типа не случается пульсации или разрывов потока, не смотря на то, что они способны выдерживать любые производственные нагрузки при стойком давлении.
Основные узлы
Конструкция винтовых насосов включает такие элементы как: приводной мотор-редуктор, переходная стойка, пара статор-ротор, выходной напорный патрубок, камера, шарнир, уплотнительное устройство вала.
Основная рабочая часть винтовой насосной установки – винтовая пара. Внутри статора, изготовленного из эластомера находится металлический ротор винтообразной формы. Вращательные движения робота приводят к изменению объема полостей внутри пары и перекачиваемая жидкость перемещается вдоль оси насоса. Жидкость вытесняется, а изменение объема в полостях создает всасывающий эффект.
Принцип действия винтового насоса
Винтовой насос состоит из ротора (единственной движущейся детали, число заходов «m») и статора (внутренней спирали, число заходов «m+1»). Жидкость перекачивается путем перемещения вдоль оси винта, не имея возможности перемещаться назад благодаря замкнутому пространству, которое создают винты при вхождении винтовыми выступами в канавки смежного винта.
Температура
Тип статора насоса определяет максимальный уровень рабочей температуры жидкости.
Помимо этого, температура может определяться природой жидкости и условиями функционирования насосной установки.
Параметры забора жидкости
Винтовая насосная установка является самовсасывающей, в том числе, при небольших объемах подачи, а при работе с водой с такими показателями температуры как 20 °C, удельным весом 1 и уровнем вязкости 1°, создаваемый ею напор составляет 7 м водного столба.
Характеристики подачи
Винтовые насосы функционируют по объемному принципу с прямым вытеснением жидкости, что способствует постоянной, ровной и не подверженной резким колебаниям подачи потока вещества.
Допустимые для работы жидкости
Винтовые насосы имеют повышенный уровень химической и механической устойчивости благодаря тому, что статор выполнен из эластомерного материала. Данные насосы используются для перекачки любых жидкостей, обладающих аномальной (неньютоновской) вязкостью. Помимо этого, винтовые насосы способны перекачивать жидкости, содержащие твердые частицы (кроме абразивных) без ущерба для уровня производительности.
Пусконаладка и регулировка
В целях защиты статора насоса необходимо залить в насос жидкость для перекачки. После этого, необходимо проверить, что запорные клапаны входного и выходного патрубков насоса открыты. В случае, если насос имеет двигатель постоянного действия с регулируемой частотой вращения, для регулировки скорости потока вещества, непосредственно на насосе необходимо установить нужную скорость подачи или установить регулировочный клапан между его входом и выходом.
Меры безопасности
При включении насоса, необходимо соблюдать ряд мер безопасности. Включение насоса без заливки среды может привести к деформации статора, поэтому запрещается включение насоса без жидкости!
Следует, также, избегать регулировки величины подачи насоса путем закрытия подающего клапана, т.к. это приводит к деформации приводного механизма и двигателя, в случае, если они не имеют реле защиты от перегрузок.
Основные параметры, которые следует учитывать при выборе насоса
Для того, чтобы выбрать наиболее подходящий насос для вашего производства, необходимо учитывать ряд ключевых параметров. В первую очередь, необходимо определить тип установки насоса и то, каким образом насос будет использоваться в системе. Помимо этого, важно учитывать скорость подачи потока перекачиваемой жидкости (л/мин или м³ /ч.), показатель общего давления напора подачи (бар), а также показатель высоты столба жидкости под всасывающим патрубком насоса (NPSN). К перечню ключевых параметров, которые необходимо учитывать при выборе насоса также относится природа перекачиваемого вещества (химсостав, плотность, вязкость, pH, температура), а также уровень содержания в нем взвешенных твердых частиц и степень абразивности. Кроме того, следует учитывать уровень напряжения питания и частоту сети для подключения двигателя, а также тип передаточного механизма между двигателем и насосом.
Особенности конструкции
- Долговечность. Винт приводится в движение электродвигателем и при вращении не контактирует с внутренней поверхностью корпуса насоса. Это снижает трение до минимума, за счёт чего и обеспечивается длительный срок службы.
- Среда перемещается в насосе с постоянным осевым направлением течения. Благодаря этому на выходе насос будет выдавать продукт ровным потоком, без пульсаций. Насос имеет низкие показатели шумового загрязнения. Так же, поскольку движущиеся части насоса обладают низкой энерцией, то пусковой момент и вибрация будут иметь низкие значения.
- Насос имеет высокую всасывающую способность.
- В целях обеспечения безопасной работы насоса, двигателя, системы трубопроводов, все насосы повышенной мощности оснащены предохранительными клапанами. В случае, если рабочее давление превышает максимальное давление, на которое рассчитана система (например, нагнетающий трубопровод), срабатывает предохранительный клапан и излишки продукта будут направлены через байпас обратно в камеру всасывания.
Преимущества винтового насоса
Винтовые насосы обладают рядом преимуществ перед насосными установками других типов. Так, в отличие от центробежных, винтовые насосы перекачивают жидкость ровным, не пульсирующим потоком, что позволяет не перемешивать жидкость и сохранять ее структуры.
В отличие от импеллерных, самовсасывающие винтовые насосы лучше работают с более густыми веществами, а так же на выходе имеют показатели давления вплоть до 4-24 бар.
Перед поршневыми и плунжерными насосами, преимущество винтовых насосов заключается в равномерной подаче жидкости, а также способность перекачивать смеси из жидкой и твердой фаз, не повреждая твердые включения.
Среди ряда преимуществ винтовых насосов, следует отметить высокую способность данных установок к самовсасыванию, а также простоту конструкции, которая делает удобным обслуживание насоса. Насос состоит из трех главных частей: нержавеющего винта, резиновой обоймы и уплотнения вала. Подача жидкости в винтовом насосе пропорциональна скорости вращения, что обеспечивает несложную регулировку параметров насоса при наличии частотного привода. Конструкция обоймы с саморегулируемым зазором обеспечивает высокое давление насоса при небольшом габарите. При увеличении давления зазор между рабочей поверхность винта и обоймы остается постоянным.
Как и прочие виды объемных насосов, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости с глубины до 10 метров. Кроме того, винтовые насосные установки имеют оптимально сбалансированный механизм и, как результат, низкий уровень шума. Данные типы насосов неприхотливы в эксплуатации.
Применение в промышленности
Первые модели винтовых насосов появились в 1920х и через 10 лет были применены на производстве. Максимальный показатель рабочего давления насосов данного типа может составлять до 30-35 МПа.
Винтовые насосы используются для перекачивания жидкостей различной вязкости, газа, пара, а также их смесей. Как следствие, винтовые насосы получили широкое применение в сфере переработки отходов, производства табачных изделий, текстильной и бумажной промышленности, обработки металлов, пищевой и химической промышленности.
С 1980х установки винтовых насосов начали активно применяться при добыче нефти и до сих пор являются одной из наиболее перспективных технологий в данной отрасли.
Винтовые насосы используются для перекачки нефтепродуктов без механических примесей: мазута, нефти, масла, дизельного топлива, парафина и других жидкостей, обладающих смазывающей способностью.
Специально для пищевой, химической и фармацевтической промышленности были разработаны санитарные одновинтовые эксцентриковые насосы. Данные изделия имеют классическую комплектацию с шарнирными герметичными узлами, что обеспечивает прочность агрегата, а также простоту эксплуатации и сервисного обслуживания.
Винтовые насосы – это насосная техника объемного класса, которая создает напор благодаря тому, что жидкость вытесняется ротором, который вращается вокруг статора. Как правило, винтовые аппараты относятся к категории зубчатых роторных аппаратов, которые делают на базе .
Первые модели винтового типа появились на рынке в 1920-х годах прошлого века, и буквально спустя одно десятилетие завоевали свое место в промышленном производстве, на текстильных и табачных предприятиях, в отраслях по обработке металлов и переработке отходов. В нефтяной отрасли винтовую технику стали использовать в конце 80-х годов прошлого века.
1 Типы и устройство винтовой техники
По типу и строению ротора выделяют три основных вида винтовых насосов:
- одновинтовые насосы;
- насосы двухвинтовые;
- трехвинтовые насосы.
Рассмотрим каждый подробнее. Одновинтовой насос – это объемная техника горизонтального типа. Одновинтовой насос в стандартной комплектации – это статичная резиновая обойма с двухзаходной винтовой поверхностью и однозаходным винтом из металла. Когда винт вращается в обойме, в создаваемые полости всасывается жидкость, и передвигается вдоль оси в нагнетательную область.
Аппараты с двумя винтами используют в основном для перекачки морских, пресных или минеральных вод. При этом есть отдельный класс специальных аппаратов с двумя винтами для вязких жидкостей – это техника для мазута. Отличаться они будут в одинарном торцевом уплотнении, рубашке обогрева и прочной стали для изготовления корпусов.
Техвинтовой насос – используют для перекачки неагрессивных субстанций, со смазывающей способностью без абразивных и механических примесей. Смазывающая способность ограничивает показатель вязкости по минимальному показателю. По максимальному показателю вязкости ограничение происходит за счет того, какой мощности сам электронасос.
1.1 Насос винтовой и шнековый – основное отличие
Поскольку оба вида техники можно отнести к аппаратам вытесняющего типа, отличающийся характер действия рабочего органа причисляет шнековую аппаратуру к динамической, за счет винтовой (геротной) пары, то есть статора и ротора.
Шнековая винтовая эксцентриковая техника незаменима при перекачке неоднородных вязких материалов с разного рода и калибра примесями. Они самовсасывающие и не создают пульсаций или разрыва потока.
1.2 Принцип действия винтового насоса
Конструктивные элементы любой винтовой техники включают в себя такие основные детали:
- моторный привод редукторного типа;
- переходную стойку;
- геротную (винтовую) пару, которая состоит из статора и ротора;
- патрубок напора на выходе;
- камеру;
- шарнир;
- устройство для уплотнения вала.
Статор при этом сделан из эластомера, внутри статора – ротор, который представляет из себя винтообразный металлический элемент. Эффект всасывания создает вращение ротора, которое изменяет объемы полостей между ротором и статором. Жидкость постепенно перемещается по оси ротора, давление изменяется, и создается напор.
Корпус, шнек и вал напорных аппаратов могут изготавливаться из чугуна, углеродистой и нержавеющей стали марок AISI 304/316/420, ХМ 19 или 17 4 PH, из никель-алюминиевой бронзы или хастеллойя, инконеля или титана. Многие аппараты имеют встроенную защиту от сухого хода по технологии ATEX.
1.3 Принцип работы винтового насоса (видео)
1.4 Модель ОВН
Серия винтовой техники ОВН используется в для перекачки вязких материалов. Например, маркировка ОВН4-2,5/5 означает, что это:
О – аппарат для молочного производства;
ВН – винтовой напорный аппарат (насос);
4 – объем производительности в литрах за 100 оборотов ротора;
2,5 – количество кубических литров в час (производительность);
5 – атмосферное давление аппарата.
В стандартном варианте производства техника может выдерживать температуру до 80 °C, комплектуется стандартным торцевым валовым уплотнителем, и корпусом из нержавеющей стали марки AISI 304.
По спецзаказу возможно исполнение, которое выдерживает работу при температурах до 140 °C, с байпасом для возможности дозировки материалов или со штуцером, который позволяет использование CIP мойки.
Всего в серии ОВН двенадцать моделей с различными характеристиками: ОВН-8-4,0/5 , ОВН-8-6,0/5, ОВН-4-1,5/5, ОВН-4-2,5/5, ОВН-2-1,5/5, ОВН-2-0,7/5, ОВН-М, ОВН-6-3,5/5, ОВН-6-5,0/5, ОВН-8-3,0/5 и ОВН-6-2,5/5.
2 Выбор и обслуживание винтовой техники
Чтобы выбирать винтовую технику, которая наилучшим образом подойдет для нужд вашего производства стоит учитывать некоторые конструктивные особенности. Чтобы определиться в том, для начала стоит определить нужный вам тип аппарата, от которого будет зависеть показатель производительности в кубических метрах в час или литрах в минуту.
Затем определить нужный уровень давления и высоту столба жидкости в районе патрубка, так называемый показатель NPSN. Кроме того нужно учитывать показатели химического состава, плотности и вязкости, температуру и кислотно-щелочной баланс перекачиваемых субстанций. Помимо этого учитывайте количество абразивов и возможное наличие твердых частиц в составе перекачиваемого материала.
Ну и не забудьте учесть напряжение и частоту сети электропитания, и тип механизма передачи от двигателя к насосу. Немалым подспорьем будет входящий в перечень комплектации аппарата ремкомплект с самыми необходимыми запасными частями.
Ремонтный комплект для винтового насоса обычно состоит из сменного рабочего винта и резиновой прокладки. Поэтому замена шнека при износе может производиться самостоятельно без обязательного обращения в сервисную службу.
2.1 Области применения
Винтовую технику используют во многих сферах промышленного производства и для бытовых нужд. Среди основных видов напорной техники винтового типа можно выделить:
- винтовой насос для воды (различные вариации центробежного насоса – , пневмовинтовой насос, глубинный погружной насос);
- пищевой винтовой насос (молочный, масло-жировой, кондитерский и другие);
- аппараты для фармацевтической и химической промышленности;
- техника для нефтегазовой и нефтехимической промышленности;
- аппаратура для электростанций;
- техника для морской и корабельно-строительной отрасли.
Повышенный уровень химико-механической устойчивости к различным неабразивным включениям и вязким элементам, которые могут присутствовать в жидкости, обуславливается эластомерным составом корпуса статора. Кроме того, именно составом корпуса статора определяется максимально допустимый температурный диапазон, с которым может работать винтовая техника.
Например, в нефтяной промышленности корпуса делают из эластомера марки NBR, который может выдерживать температуры до 80 °C. В винтовой технике общепромышленного назначения применяют материалы EPDM и HYPALON, которые в состоянии работать при температурах до 120 °C. А в химической промышленности используют резиновый эластомер типа FKM, который выдерживает температуру до 150 °C.
