Принцип работы винтового насоса

Принцип работы винтового насоса

Винтовые насосы состоят из одной или нескольких пар зацепляющихся винтов со специальным профилем нарезки, которые размещенных с небольшими зазорами в расточках корпусов. Винтовой насос может содержать только один винт или шнек, но в гидроприводах такие насосы не нашли применения.

Схематическое изображение зацепляющихся винтов в трехвинтовом насосе показано на рис.29, конструктивная схема винтового насоса на рис.30

Центральный ведущий винт (ротор)1 и два боковых ведомых винта (замыкатели) 3 имеют профиль нарезки, с помощью которого, зацепляясь, они обкатываются друг относительно друга, образуя, совместно, с поверхностями расточек в корпусе 4 герметически отделенные от всасывающей и нагнетательной магистрали камеры. Эти камеры при вращении винтов переносятся вдоль оси ротора (подобно жидкостной гайки) из зоны всасывания в зону нагнетания, где вытесняется жидкость заполнившая их. Благодаря такому принципу действия, насос теоретически создает плавную подачу жидкости и малый уровень шума в работе. Это одно из главных преимуществ гидронасосов такого типа. Ведомые винты вращаются под действием сил давления жидкости и не нагружаются крутящим моментом, а весь качающий узел насоса хорошо уравновешен.

Техническая характеристика насоса

Винтовые насосы способны работать с высоким числом оборотов 3000…6000 об/мин и выше;

Недостатки винтового насоса

Недостатком винтовых насосов является:

• невозможность регулирования их рабочего объема;
• трудность агрегатирования друг с другом и насосами других типов;
• худшие, чем у остальных, габаритно-весовые показатели.

Применение винтового насоса

Широкого распространения в гидросистемах машин, в качестве основных, винтовые насосы не получили и используются, главным образом, в приводах некоторых металлорежущих ста нков и прессов как вспомогательные – для создания больших подач при холостых ходах. А также в установках для охлаждения и фильтрации рабочей жидкости.

Винтовой насос: принцип действия, область применения и конструктивные особенности

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.

Применение винтового насоса

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. Ремонт глубинных насосов своими руками в случае отсутствия сервисного центра — единственный выход наладить водоснабжение.

Достоинства и недостатки

Популярность винтовых насосов обусловлена следующими их особенностями:

1. КПД агрегатов относительно высок – от 50% до 70%.
2. Способны перекачивать жидкости с гораздо большей вязкостью, чем импеллерные помпы, обеспечивая при этом более высокий напор.
3. Могут перекачивать смеси с твердыми включениями, при этом последние не повреждаются, как в плунжерных и поршневых насосах.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Насос является компактным и характеризуется низким уровнем шума.

Стальной винтовой насос Compact

Как у любого оборудования, есть у винтовых насосов и слабые стороны:

1. Процесс изготовления отличается сложностью и высокой стоимостью.
2. 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;

Могут они испортиться при контакте с некоторыми веществами, например, разбухнуть.

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.

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 погружной насос для грязной воды, который может выполнять массу полезных функций.

Сфера применения и особенности эксплуатации винтовых насосов

Насос винтовой обеспечивает равномерную перекачку жидкостей. Этот тип устройств отличается от других низким уровнем потребления электроэнергии и высоким коэффициентом полезного действия.

Благодаря его устойчивости к разного рода средам, винтовые насосы используют в разных сферах промышленности, включая различные химические производства.

1 Назначение и конструктивные особенности

Шнековый аппарат используют в различных отраслях промышленности. Аппаратами такого вида перекачивают вязкие, грязные и загазованные среды.

Устройство двухвинтового насоса

Устройства эксплуатируются в таких отраслях:

• фармакология и косметическое производство;
• пищевая промышленность;
• стройплощадки;
• химическая отрасль;
• добыча и переработка нефтепродуктов;
• сельское хозяйство;
• муниципальные и жилищно-коммунальные работы.

Агрегаты с легкостью справляются с антикоррозийными веществами, силиконовыми, латексными жидкостями, красками, жирами, молоком, сметаной, йогуртами, кремами, маслами, шампунями, жидкими мыльными веществами, грунтовыми водами, водой с песочной примесью, этиленгликолями, полимерами и другими химическими жидкостями разной плотности.

Способностью эксплуатации в средах различной вязкости, аппарат обладает благодаря бесклапанной конструкции и возможности менять направление потока.

• корпус в форме цилиндра или конуса;
• статор статический;
• подвижный металлический ротор в форме винта;
• вал ротора;
• шпилька соединительная;
• патрубок входящий;
• патрубок нагнетания;
• муфта;
• станина;
• рабочая камера.

1.1 Принцип работы винтового насоса

Винтовые насосы относятся к самовсасывающим агрегатам.

В механизме напор вещества осуществляется вытеснением перекачиваемой среды с помощью ротора,расположенного и крутящегося в статоре.

Принцип работы винтового насоса

Ротор втягивает воду из патрубка всасывающего при вращении в статоре. Вещество перемещается по спирали и поступает в патрубок отводящий. Благодаря тому, что винты входят выступами во впадины смежного винта, создается пространство замкнутого вида. Перекачиваемое вещество не может возвращаться назад.

1.3 Классификация механизмов

Винтовой агрегат-прежде всего погружной насос. По глубине погружения делятся на:

• глубинный вид эксплуатируется при глубине до ста метров. Конструктивное отличие устройства в удлиненном винте;
• стандартный вид эксплуатируется в колодцах и скважинах глубиной до двадцати пяти метров с песочными включениями.

По количеству винтов, аппараты делятся на такие типы:

• одновинтовые насосы представляют собой объемный механизм горизонтального расположения. Аппарат состоит из резиновой обоймы с двухфазной винтовой поверхностью. Металлический винт осуществляет вращение внутри обоймы. В процессе вращения в полости между обоймой и винтом образуются полости. В полость поступает рабочее вещество, после чего транспортируется к нагнетательному патрубку. Одновинтовой насос транспортирует смеси с газовыми включениями без рывков. Одновинтовой насос предназначен для вязких жидкостей без подогрева. Отличается простотой замены рабочих узлов;
• насосы двухвинтовые применяются для транспортировки воды со смесью вязких веществ, таких как нефть. Отличаются равномерной подачей вещества без перепадов, высотой всасывания до восьми метров, способностью транспортировать рабочую жидкость с разными степенями вязкости. Преимущества-отсутствие шума, низкое изнашивание механизма, непрерывное транспортирование жидкостей не зависящих от показателей давления;
• трехвинтовые насосы предназначены для транспортировки жидких веществ без наличия абразива.

Мазутный одновинтовой насос

• серия ОВН используется для перекачивания вязких веществ для химического и пищевого производства;
• серия ВНП перекачивают жидкости средней вязкости. Это аппараты для транспортировки майонеза, лаков и красок;
• серия ОНВП применяется для транспортировки из бочки жидкостей с низкой вязкостью;
• ОНВ-пищевой насос винтовой для перекачивания пастообразных продуктов( сметана, крахмал, тесто, творог).

1.4 Преимущества и недостатки винтовых насосов

По сравнению с другими видами агрегатов, винтовые отличаются такими преимуществами:

• простота обслуживания;
• простота конструкции;
• компактность;
• низкий уровень шума;
• равномерность транспортировки;
• функция высокого самовсасывания;
• перекачивание веществ с твердыми частицами;
• низкий процент износа деталей;
• легкость демонтажа;
• надежность при низкой стоимости;
• размещение в любом положении.

По сравнению с работой центробежного насоса, служит дольше в условиях перекачивания воды с песчаными включениями.

У аппаратов есть и недостатки:

• отсутствие регулировки объема;
• габариты вес больше, чем у других видов помп.

1.5 Различия винтовых аппаратов от шнековых

Часто два вида насосов путают между собой по причине того, что оба вида аппаратов являются вытесняющими. По характеру действия аппараты отличаются между собой.

Устройство трехвинтового насоса

Шнековый электронасос отличается способностью работы с неоднородными веществами с включениями других веществ. У этих устройств не происходит разрыв перекачиваемого вещества. Аппараты эксплуатируются при нагрузках разного вида при постоянном давлении. Перекачиваемая жидкость не является рабочей.

Винтовой насос для воды типа устанавливается в следующем порядке:

• сборка согласно инструкции;
• подключение кабелей;
• подключение шланга для воды;
• фиксация шлангов с помощью хомутов по всей длине;
• монтаж троса для страховки агрегата;
• монтаж поплавка(если входит в комплект);
• погружение в скважину;
• фиксация устройства;
• тестирование.

Если во время работы стук и вибрация отсутствуют, значит монтаж произведен правильно.

Агрегаты не следует устанавливать над двигателем из-за попадания жидкости в мотор

2.1 Правила эксплуатации

Для предотвращения поломок, соблюдают такие правила:

• при перекачивании жидкостей высокой вязкости применяют аппараты с оборотами показателями оборотов триста об/минуту;
• при транспортировке вязких веществ применяют сальниковые уплотнители, которые со временем необходимо подтягивать;
• при расчете сопротивления для перекачивания вязких веществ учитывают перепады высоты, длину и материал магистрали;
• аппарат используется под заливом для предотвращения сухого хода;
• твердые включения вымываются с камеры перед запуском;
• при эксплуатации в условиях волокнистых включений в жидкости, перед входом в устройство монтируют дробилки. Эта процедура предотвращает наматывание волокон на ротор и защищает от изнашивания.

2.2 Какой аппарат выбрать?

Перед приобретением каждый покупатель задумывается, какой агрегат выбрать. Критериев выбора не много. Необходимо выбрать устройство соответствующее условиям эксплуатации:

Подробная схема винтового насоса

• Перед приобретением необходимо определиться с мощностью аппарата. Аппарат стоит выбирать чуть большей мощности, чем это необходимо. Это обеспечит стабильный напор жидкости;
• материал изготовления. Материалом качественного насоса является нержавеющая сталь. Агрегаты из других материалов будут отличаться ненадежностью и быстро выйдут из строя;
• имя производителя. Выбирая насос необходимо обращать внимание на зарекомендовавшего себя с положительной стороны производителя. Производитель, отличающийся изготовлением качественного товара, обеспечивает покупателейкачественными устройствами, служащими длительный срок.

После выбора и покупки агрегата, стоит приобрести ремонтный комплект для винтового насоса. Ремкомплект необходим для быстрой замены рабочего винта в случае его поломки.

Винтовые агрегаты отличаются простотой конструкции, надежностью и долговечностью.

Винтовой насос – незаменимый помощник для дома

Владельцы дачных участков и частных домов обязательно сталкивались с вопросом покупки оборудования для выкачки воды из скважин, колодцев. Винтовой насос – в таком случае прекрасный вариант. О его достоинствах, принципе действия, технических характеристиках и тонкостях выбора агрегата, вы можете узнать из данной статьи. Кроме того, краткий обзор популярных моделей поставит контрольную точку на выборе оборудования.

Кратко об устройстве и работе агрегата

Винтовой (шнековый) насос представляет собой вариацию роторного агрегата. Свою популярность этот тип оборудования завоевал благодаря возможности перекачки жидкости повышенной вязкости. Яркий пример применения в быту – для удаления сточных отходов из канализации. Принцип функционирования насоса винтового типа напоминает работу шестеренчатого устройства.

Устройство оборудования довольно простое. Ротор в виде винта с лопастями размещается внутри цилиндрического корпуса. Величина ротора подобрана таким образом, чтобы он мог непринужденно двигаться, но в тоже время зазор между стенкой в рабочем состоянии был минимален. С двух сторон устройство оснащено патрубками.

Функционирование системы осуществляется в следующем порядке:

• Устройство погружается в скважину (колодец или канализационную яму), непосредственно в жидкость и подключается к сети питания.
• Первый патрубок всасывает жидкость внутрь корпуса.
• Ротор вращается. Лопасти винта насоса нагнетают воду внутрь и направляют вдоль корпуса ко второму патрубку, выпускному.
• Через выпускной патрубок выполняется выход продукта наружу.
• Так устроен и работает простейший шнековый насос. Существуют и усложненные конструкции. В них увеличено количество винтов, ступеней.

Разнообразие винтовых моделей

Существует 2 варианта насоса винтового типа в зависимости от количества роторов:

• одновинтовые – состоят из одиночного винтового ротора. Во время вращения винта внутри корпуса происходит своеобразное разделение плоскости на полости. В процессе выкачки жидкость перемещается из одной полости в другую, вдоль оси ротора.
• двухвинтовые – более сложные устройства. Они оснащены уже двумя винтами. Такие модели используют для выкачивания воды (пресной, минеральной и морской)Производительность насоса – главная характеристика, которая указывает на возможное количество подаваемой жидкости за единицу времен. Зависит эта величина от водозаборного устройства.

Мощность двигателя устройства – этот показатель может варьироваться в пределах 250 Вт — 5 кВт. Учтите возможности электропроводки в доме, чтобы избежать ее перегруза.

Динамический уровень или расстояние от грунта до верхнего уровня воды.

Статический уровень подачи жидкости или по величине меньше динамического. В противном случае, поступление воды невозможно.

Потеря давления при подаче – как правило, этот показатель касается горизонтальных участков водопроводной системы. Он определяется 0,1 часть от промежутка между точками разбора и забора жидкости.

Материал корпуса – для скважин подходит вариант из нержавеющего металла, сверху покрытый пластиковым кожухом. Такое исполнение гарантирует защиту от растворенных в воде минералов, солей и непосредственно воздействия влажной среды.

Весовая категория прибора – легкие устройства не требуют мощного, надежного крепления, в отличие от тяжелых. модели трехвинтового конструкции – применяются для любого типа жидкости. Единственное условие – отсутствие в них абразивных частиц и активных химических веществ, потому как это существенно увеличит износ, повреждение деталей насоса.

Шнековые устройства дополнительно различают по количеству ступеней. Они бывают одно- и многоступенчатые. Подобное различие в конструкции влияет на эффективность агрегата.

Схема устройства винтового (шнекового) насоса

Достоинства шнековых устройств

Погружные насосы винтового типа обладают массой преимуществ перед центробежными или поршневыми. Заключаются они в следующем:

• в процессе работы самостоятельно всасывают жидкость, вплоть до образования глубокого вакуума;
• создают повышенное давление;
• могут работать на любой глубине;
• выход перекачиваемой жидкости осуществляется равномерно, без пульсаций в отличие от центробежных моделей;
• конструкция агрегата предусматривает перемещение жидких продуктов с некоторыми включениями и даже сухих веществ;
• устройство винтового насоса исключает нарушение структуры перемещаемого вещества, в отличие поршневых, плунжерных;
• бесшумность работы;
• легкость обслуживания;
• простота конструктивного исполнения;
• может использоваться в канализационной системе для откачки стоков;
• большой ассортимент моделей, в зависимости от необходимой производительности.

Винтовые варианты погружных агрегатов в целом гарантируют качественную и слаженную работу по подаче воды. Они отличаются универсальностью (в качестве источника может использоваться колодец или скважина, простотой обслуживания и монтажа.

Двухвинтовой погружной насос в разрезе

Область использования оборудования

Винтовой насос имеет широкую область применения. Они используются на промышленных предприятиях для перемещения вязких веществ (например, сгущенного молока, теста), пара и газа, а также для создания требуемого вакуума на некоторых предприятиях.

Работа скважин (нефтяной, артезианской, газовой) тоже обеспечивается винтовым устройством. Кроме того, используя специальные мощные насосы, выполняют бурение этих самых скважин. Очистка бытовых стоков на канализационных насосных станциях не обходится без подобного агрегата.

Но, конечно, винтовые конструкции используются и в быту для подачи жидкости на различные потребители (фонтан, бассейн, домашний водопровод, накопительную емкость).

Единственное обязательное условие применения винтового насоса – это целенаправленность. Не рекомендуется использовать агрегат в разных целях. Тем более, что область применения напрямую связана с выбором устройства, его конструктивными и функциональными особенностями.

Скважина или колодец?

Рассмотрим, как влияет на выбор оборудования, источник воды. В данном случае ими выступает скважина и колодец.

Для колодцев выбирают модели с боковым креплением на стенке. При покупке уделите внимание на наполненность колодца водой. Чтобы исключить работу насоса «вхолостую». Это снижает его надежность и сокращает срок службы.

Винтовой насос — универсальное устройство, используется в промышленности и быту

Кроме того, в колодезных насосах заборное устройство находится в нижней части, учтите это при установке. Не рекомендуется монтировать агрегат на расстоянии меньше 1 м от дна колодца, чтобы не засорить насос илом, песком. Это также негативно сказывается на его работе.

Для скважин выбирают приборы более стойкие к условиям работы. Они обеспечивают подачу жидкости с повышенных глубин, не реагируют на замутненность воды и наличие каких-либо примесей. Заборные отверстия в таких моделях располагаются над электродвигателем. Соответственно, двигатель погружен постоянно в воду и естественным путем охлаждается. К конструктивным особенностям скважинных насосов относятся мощность двигателя, корпус из материала с антикоррозионными свойствами, стальной, надежный шнековый элемент.

Критерии правильного выбора прибора

На какие характеристики стоит обратить внимание при выборе устройства, чтобы его работа порадовала надежностью и стабильностью долгое время?На цену прибора влияют технические характеристики. Поэтому рекомендуется заранее определить возможные нагрузки на устройство и параметры источника воды.

Монтаж и запуск механизма желательно доверить специалистам. Они при подключении проверят функционирование устройства во всех режимах работы.

Востребованные модели шнековых приборов

На сегодняшний день существует большой ассортимент предполагаемого насосного оборудование различных производителей. Однако наиболее популярными моделями погружных насосов отечественного производителя остаются «Водолей» и «Спрут».

Глубинный винтовой насос «Водолей»

Шнековый насос модели «Водолей» пользуются большим спросом. Они доступны по стоимости и надежны в службе. «Водолей» не привередливы к качеству воды, имеют отличные показатели производительности и гарантированно прослужат долгие годы. Кроме того, аналогичные «Водолею» зарубежные марки стоят в несколько раз дороже, да и поставка запасных частей может занять длительный срок.

К недостаткам модели «Водолей» относится повышенный вес конструкции и ненадежность крепежных тросов, которыми комплектуется оборудование.

Еще одним представителем отечественного насосного оборудования является модель «Спрут» (Sprut). Этот насос может использоваться не только для скважин, но и для колодцев. Коррозионная стойкость, ударопрочность и износостойкость деталей – главные достоинства марки. Интенсивный режим функционирования не страшен для модели. «Спрут» защищен от перегрузов, что существенно продляет срок службы. Кроме того, фирма-производитель предлагает регулярное проведение сервисного обслуживания специалистами компании. Отзывы о насосном оборудовании этой марки, как и о «Водолее» только положительные.

Принцип действия винтовых насосов

Насосные винтовые агрегаты по классификации являются объемными роторно-вращательными гидромашинами. По аналогии с вращением земли, винтовые насосы иногда называют «героторными насосами». Ротор винтового насоса иногда называют винтом, а статор – обоймой.

Шнековый насос относится к винтовым и является разновидностью роторно-зубчатых насосов. В основу работы шнекового насоса положен принцип перемещения вещества между поверхностью корпуса и винтовыми канавками вдоль оси винта. Упрощенно шнековый насос можно представить как шестеренчатый с уменьшенным числом и увеличенным углом наклона зубьев шестерён.

Отличительной особенностью винтовых насосов является отсутствие замыкателей. Они совмещены со статором. В результате ротор вместо простого вращения совершает планетарное движение, при котором его ось перемещается по орбитальной траектории. Таким образом, рабочие части винтовых насосов представлены двумя основными деталями – статором и ротором, представляя собой винтовой механизм имеющий внутреннее циклоидальное зацепление.

Основные рабочие узлы представляют собой винтовую пару циклоидального зацепления. Ротор – подвижный элемент рабочей пары, совершает планетарное движение в статоре. Рабочая поверхность статора имеет винтообразную форму с кратностью шага в два раза больше чем шаг ротора. Находясь в постоянном контакте, по своей длине статор и ротор образуют некоторое количество замкнутых пространств. При вращении винта пространство на стороне входа в насос увеличивается в объеме создавая разряжение. Такое воздействие приводит к заполнению полости транспортируемой средой. При этом винты своими выступами входят в канавки сопряженного винта и таким образом не дают жидкости перемещаться назад. Вращение шнека перемещает дальше в направлении нагнетания отсеченные объемы транспортируемого вещества. Количество замкнутых пространств на единицу длины винтовой пары влияет на создаваемое давление насосного агрегата, а объем каждого пространства – его производительность.

Определение напора и подачи насоса

Напор нагнетаемой жидкости в нём создаётся за счёт её вытеснения вращающимися внутри статора одним или несколькими винтовыми металлическими роторами.

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.

Согласно общей теории роторных насосов рабочие органы винтовых насосов должны иметь:

• неподвижный статор, имеющий на концах приемную (всасывающую) и выдающую (нагнетательную) камеры;
• вращающийся и связный с приводным валом ротор;
• замыкатель, герметично соприкасающийся со статором и ротором и разделяющий всасывающую и нагнетательную камеры.

Преимущества циклоидального профиля зубьев по сравнению с широко распространенными в общем машиностроении эвольвентным профилем обуславливаются:

• возможностью получения (без подрезания) профиля с любым числом зубьев, начиная от единицы (круглого сечения);
• отсутствием переходных участков и плавностью профилей;
• большим коэффициентом перекрытия;
• меньшей скоростью скольжения профилей;
• широким диапазоном регулирования рабочего объема за счет выбора оптимальных геометрических параметров зацепления.

Для создания между ротором и статором рабочих объемов в виде шлюзов (капсул), теоретически герметично отделенных от всасывающей и нагнетательной камер, согласно общей теории винтовых (шнековых) насосов необходимо и достаточно, чтобы:

• винтовые поверхности ротора и статора соприкасались по контактной линии, непрерывно отделяющей области всасывания и нагнетания;
• нормаль в точках касания ротора и статора винтового (шнекового) проходила через полюс зацепления начальных окружностей.

В винтовом героторном механизме соблюдение этих требований достигается при выполнении следующих пяти условий, которые превращают простейший шнековый насос объемную гидромашину:

• числа заходов статора и ротора должны отличаться на единицу;
• винтовые поверхности статора и ротора должны иметь одинаковое направление (правое или левое);
• отношение шагов винтовых поверхностей ротора и статора должно быть пропорционально отношению числа их зубьев;
• длина рабочих органов винтового (шнекового) насоса должна быть не менее одного шага статора;
• профили ротора и статора должны быть взаимоогибаемы и находиться в непрерывном контакте во время зацепления.

Шнековый насос

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.