Шнековый насос, который еще именуют винтовым, представляет собой одну из разновидностей устройств роторно-зубчатого типа. В нем напор нагнетаемой жидкости формируется за счет ее вытеснения винтовыми роторами, вращающимися внутри статора. Их может быть один или несколько, в зависимости от конфигурации устройства. Шнековые насосы легко получаются из шестеренных, а делается это посредством увеличения в них наклона зубьев, а также уменьшения числа зубьев у шестерен. Однако лучше использовать "оригинальную версию" устройства.
Шнековый насос работает в соответствии со следующим принципом. Перекачивание жидкости осуществляется за счет того, что она перемещается между винтовыми канавками и поверхностями корпуса. Канавки находятся вдоль оси винта. Своими выступами они "ходят" по сменным канавкам, что препятствует перемещению жидкости назад.
Шнековый насос применяется в достаточно широком диапазоне. Он может пригодиться для перекачки газа, пара, а также их смесей либо жидкостей, имеющих различную степень вязкости. Впервые их внедрили в производство в далеком 1936 году. Благодаря простоте конструкции, они свободно могут работать и при наличии механических примесей, имеющих вязкие флюиды при уровне давления до 30 МПа. Такие характеристики являются весьма важными для решения массы самых разнообразных задач. Целые установки активно применяются в скважинах, предназначенных для добычи метана из пластов угля, а также для откачки воды оттуда. Их используют для воды, а также для других скважин.
Шнековый насос обладает интересными конструктивными особенностями. Для увеличения качества уплотнений, а также для уменьшения числа утечек в данном виде приспособлений принято использовать цилиндрические или конические эластичные корпуса. Конический винт прижимается пружиной весьма надежно, кроме того, свою роль тут играет давление перекачиваемой жидкости, что существенно уменьшает количество утечек. Насосы, имеющие металлический корпус, способны выдержать значительно более высокие нагрузки, чем их аналоги, помещенные в эластичные корпуса. Устройство с коническим винтом способно хорошо работать и в жестком корпусе.
Самый распространенный насос шнековый - трехвинтовой. На практике его сфера применения оказалась наиболее широкой. Связано это с определенными характерными преимуществами данного вида оборудования:
Равномерная подача вещества;
Возможность для перекачки жидкостей, имеющих твердые добавки, без каких-либо повреждений;
Возможность для самовсасывания жидкостей;
Высокое давление на выходе может быть получено без массы каскадов нагнетания, характерных для иных ;
При работе приспособление создает шумовые эффекты на достаточно низком уровне;
Механизм насоса сбалансирован очень хорошо.
У данного вида имеются и определенные недостатки, которых значительно меньше, чем достоинств:
Достаточно высокая степень сложности при изготовлении данного вида оборудования, а также его высокая стоимость;
Отсутствие возможности регуляции рабочего объема;
Использование вхолостую просто недопустимо.
Винтовые шнековые насосы имеют широкую область применения благодаря своим особенностям конструкции, способностям перекачки разнородных жидкостей и другим весомым преимуществам перед прочими видами насосов.
Винтовой шнековый насос и его особенности
Такие особенности винтового шнекового насоса, как бесклапанная конструкция, способность изменять направление потока перекачиваемого типа жидкости и прямая зависимость производительности от количества оборотов двигателя позволяют данному виду насосов осуществлять перекачку жидкостей различных видов. Перечень жидкостей, которые способен перекачивать винтовой шнековый насос, непрерывно растет. Пара ротор-статор играет роль главной рабочей части насоса подобного вида. Металлический ротор выполнен в форме винта и располагается внутри обоймы, то есть статора. Когда ротор вращается, происходит изменение объема полостей внутри данной пары, следовательно, жидкость начинает перемещаться по оси самого насоса посредством вытеснения благодаря вращению ротора. При этом в полостях создается всасывающий эффект посредством изменения объема.
Какие жидкости под силу винтовому насосу?
Способен перекачивать разнородные жидкости, которым присущи разнообразные характеристики. Ему под силу перекачка абразивных, эмульсионных, неоднородных жидкостей, а также жидкостей, содержащих твердые частицы. Вязкость перекачиваемых жидкостей может достигать миллиона сантипуазов, а температура может достигать девятисот градусов при непрерывном режиме работы и 1200 градусов при периодическом режиме работы.
Где используются винтовые шнековые насосы?
Винтовой шнековый насос может использоваться в различных видах промышленности. В тяжелей промышленности посредством данных насосов осуществляют перекачку антикоррозийных средств, кремнистых взвезей. Также перекачивается латекс, краски, силиконы. В пищевой промышленности перекачивается ферментационный сусл, мед или овощная пульпа, соки, жиры и прочее. При переработке молока перекачивают молоко, сгущенное молоко, сметану и йогурт, плавленые сыры и прочее. Широко используется винтовой насос и в косметической промышленности при перекачке кремов, масел и различных косметических растворов, а также жидкого мыла и шампуней. Винтовые насосы нашли широкое применение и в строительстве для откачивания грунтовых вод, транспортирования речной воды, содержащей песок. Подобные насосы применяются и при очистке воды. Посредством насосов происходит дозированная подача флокулянтов, полимеров, полиэлектролитов, деминерализованной воды и различного рода химикатов.
По материалам сайта optovik.net
6 Марта 2013В 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.
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.
Винтовой или эксцентриковый шнековый насос – объемный насос, получивший широкое распространение в самых различных отраслях промышленности, используемый например как для перекачки сахарного сиропа в пищевой промышленности, так и как погружной насос для скважины, применяемый при разработке нефтяных месторождений. Разнообразие применений стало возможно благодаря устройству шнекового насоса, который может обеспечивать широкий диапазон производительности при достаточно высоких давлениях.
Винтовой насос отлично подходит для перекачки высоковязких, чувствительных к сдвигу продуктов, а также жидкостей с содержанием твердых включений
Основными элементами винтового эксцентрикового шнекового насоса являются металлический спиральный ротор, вращающийся в эластомерном статоре.
- Ротор
- Статор
- Всасывающий патрубок
- Нагнетательный патрубок
- Уплотнение вала
- Карданные шарниры
Принцип работы винтового насоса
Ротор плотно прилегает к спиральному эластомерному статору, образуя двойную цепочку герметичных полостей. При вращении ротора жидкость переносится в этих полостях от всасывающего к нагнетательному патрубку, не меняя при этом своего объема и формы.
Материальное исполнение
Для основных элементов винтового насоса доступны разнообразные материалы, обеспечивающие необходимую стойкость при работе с агрессивными, абразивными, высоко температурными жидкостями
Можно выделить следующие основные материалы:
Типы уплотнения вала насоса
- Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
- Манжетное уплотнение
- Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
- Магнитная муфта
Основные исполнения винтовых насосов
- Производительность: от 0,03 м3/ч до 500 м3/ч
- Максимальное давление (стандартное исполнение): от 6 до 48 бар
- Количество ступеней (стандартное исполнение): от 1 до 8
Примечание: максимальное давление практически не ограничено и зависит от количества последовательно установленных ступеней насосов. Практически все изготовители производят насосы до 8 ступеней, что соответствует давлению 48 бар. У некоторых производителей в линейке есть винтовой насос высокого давления до 240 бар.
- Вязкость жидкости: от 1 до 3 000 000 сПз
- Максимальный размер твердых включение: 150 мм
Преимущества и недостатки винтового насоса
Преимущества
- Перекачка высоковязких жидкостей
- Высокое давление
- Постоянная подача
- Возможность к самовсасыванию
- Перекачка жидкостей чувствительных к сдвигу
- Широкий выбор материалов
- Возможность работы с жидкостями содержащие твердые включения
- Широкий диапазон подач
Недостатки:
- Занимают слишком много места. Чем больше ступеней у насос, тем длина проточной части становится больше.
- Тяжело обслуживать. Для замены основных рабочих элементов необходимо много свободного места и специальное оборудование.
- Высокая стоимость запасных частей
- Ротор и статор всегда находятся в контакте. Приводит к увеличенному износу при перекачке абразивных жидкостей
- Недопустима работа «в сухую»
Области применения
Винтовые насосы применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности.
- Нефтяная и газовая промышленность
- Химическая промышленность
- Водоочистка и водоподготовка
- Целлюлозно-бумажная промышленность
- Лакокрасочная промышленность
- Пищевая
- Фармацевтическая
- Судостроение и судоходство
Для следующих задач.
Загрузка...
