Устройство и принцип действия винтового насоса

Винтовые насосы являются насосами объемного типа. Встречаются и другие названия этих насосов: шнековые, героторные, червячные и эксцентриковые насосы.

Винтовые насосы относятся к разновидности роторно-зубчатых и условно делятся на одновинтовые и многовинтовые. Многовинтовой насос это такой насос, в котором основной ведущий винт (ротор) имеет спиральное зацепление с одним или несколькими ведомыми винтами. При вращении ведущего винта, ведомые винты также начинают вращаться. Многовинтовые насосы обладают большим коэффициентом полезного действия и возможностью создания более высокого давления на выходе. В данной статье мы рассмотрим принцип работы и конструкцию насосов, которые чаще других используются на промышленных производствах – одновинтовых насосов.

Одновинтовые насосы условно можно разделить на насосы высокой производительности для перекачивания больших объёмов продукта и шнековых насосов для бочек, «еврокубов» и другой мобильной тары. Основное различие между этими двумя видами в их предназначении. Первые имеют массивную конструкцию и предназначены для перекачивания большого объема жидкости при этом, не погружаясь ни одной из своих частей в емкость. Вторые, как раз наоборот, имеют в своей конструкции погружную часть такого диаметра, которую можно установить в заливное отверстие бочки. Тем не менее, данные насосы имеют схожую конструкцию, являются самовсасывающими и способны перекачивать вязкие жидкости.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия винтового насоса. Любой винтовой насос условно можно разделить на две части. Первая часть приводит в движение рабочий орган насоса, и, заставляя тем самым насос перекачивать жидкость. В неё входит двигатель и редуктор. Вторая – механическая часть насоса, благодаря которой и происходит перекачивание жидкости с определенной производительностью и напором.

Двигатель насоса и редуктор

В качестве привода винтового насоса, чаще всего, используются асинхронные электрические двигатели закрытого типа. Мощность электродвигателя может достигать 15-20 кВт, а частота вращения вала варьируется от 300 до 1500 оборотов в минуту. Многие производители винтовых насосов могут предложить насос с электродвигателем, который оснащён частотным преобразователем. В случае если частотный преобразователь стандартного образца, то он, как правило, крепится на вертикальной части тележки, на которой находится сам винтовой насос. Это сделано для тех случаев, когда одним насосом необходимо перекачивать жидкость с разных емкостей. В случае когда нет необходимости в передвижении насоса его устанавливают стационарно и в таком случае используют частотные преобразователи с беспроводным блоком управления.

Как правило, все винтовые насосы в своей конструкции оснащены понижающими редукторами. Редуктор является связующим звеном между двигателем и механической частью. Он служит для изменения числа оборотов приходящих от электродвигателя к самому насосу. Понижающий редуктор уменьшает количество оборотов и увеличивает крутящий момент. Иногда встречаются редукторы, которые могут изменять направление вращения вала электродвигателя. Величина крутящего момента очень важна, когда перекачиваемая жидкость имеет большую вязкость и плотность. Конструктивно редуктор состоит из нескольких зубчатых колёс, которые находятся в последовательном зацеплении друг с другом, при том, что диаметр колеса со стороны электродвигателя всегда меньше, чем диаметр колеса со стороны насосной части. Именно поэтому редуктор на выходе всегда имеет крутящий момент больше, а угловую скорость ниже. Вместе электродвигатель и редуктор называют мотор-редуктором.

Наиболее важной характеристикой в данном случае является передаточное отношение. Она показывает, во сколько раз вырос крутящий момент и во сколько раз уменьшились обороты передаваемые электродвигателем. Производители винтовых насосов предлагают мотор-редукторы с различным передаточным отношением, которые подходят практически под любую задачу. При подборе мотор-редуктора следует придерживаться следующего правила: чем вязкость и плотность перекачиваемого продукта выше, тем выше должно быть передаточное отношение, ведь именно в этом случае будет высокий крутящий момент и ниже угловая скорость рабочего органа насоса. Насос сможет забрать вязкую жидкость из емкости в рабочую камеру, не перегружая электродвигатель. Тут также не менее важна мощность самого электродвигателя, ведь жидкость еще нужно подать на расстояние. Впрочем, необходимый напор насоса определяет не только мощность электродвигателя, а также конструктивные особенности механической части.

Кроме электрических двигателей на винтовых насосах устанавливают пневматические двигатели, работающие от сжатого воздуха. Они, как правило, встречаются у бочковых вертикальных насосов и по своей конструкции напоминают пневмодвигатели центробежных бочковых насосов.

Как лучше эксплуатировать

При покупке шнекового насоса для оборудованного источника придется принимать во внимание определенные правила эксплуатации. Благодаря следованию простым рекомендациям, домовладельцу удастся значительно продлить продолжительность эксплуатационного периода устройства

Для эксплуатации шнекового насоса в колодце желательно подбирать насос, который можно хорошо закрепить на стене шахты. Устанавливать прибор желательно на оптимальной глубине, чтобы вероятность снижения уровня воды до критического показателя была минимальной. Таким образом удастся предотвратить работу устройства всухую.

Желательно соблюдать расстояние от дна хотя бы в 1 метр, чтобы по водопроводу не перекачивалась жидкость с примесью песка. При покупке шнекового агрегата можно не переживать о надежности функционирования такой техники. Конструкция изделия и основной принцип функционирования разрабатывался специально таким образом, чтобы водозаборное отверстие размещалось над самим двигателем. Рабочий узел, благодаря подобной конструкции, может охлаждаться естественным образом. Вероятность возгорания при этом практически равна нулю.

Особенности водозабора являются определяющими в вопросе подбора функциональных характеристик оборудования. Перед выбором подходящего насоса нужно обязательно учитывать все требуемые контрольные параметры.

Механическая часть

Основными составляющими механической части винтового насоса можно считать ротор (1), статор (2), корпус насоса (3), корпус подшипников (4), механическое уплотнение (5) и карданное соединение (6). Все эти детали последовательно соединены друг с другом и находятся внутри специальных опор (7).

Карданный вал, его ещё называют «тяга», с обоих концов имеет шарниры. Один шарнир, через переходной вал, соединяет «тягу» с мотор-редуктором, второй шарнир — с ротором насоса. Карданный вал является связующим звеном по передаче крутящего момента от двигателя к ротору. Кроме этого, так как карданный вал имеет шарнирное соединение, то крутящий момент может передаваться под углом относительно оси вала электродвигателя. Чтобы механизм шарниров не контактировал с перекачиваемой жидкостью во время работы насоса, они помещены в специальные герметичные кожухи выполненные из того же материала что и «тяга».

Карданный вал находится внутри цилиндра, который является корпусом насоса. Корпус фланцами соединен, с одной стороны, со статором насоса, а с другой стороны с подшипниковым корпусом.

Сверху корпуса насоса располагается напорный патрубок, который может иметь резьбовое или фланцевое соединение. Поскольку винтовые насосы могут перекачивать жидкость реверсивно, то этот патрубок вполне может быть не подающим, а всасывающим. Кроме этого патрубок насоса бывает в виде загрузочной воронки.

Загрузочные воронки (или бункер) применяют, когда перекачиваемый продукт имеет большую вязкость, пастообразен, не обладает свойствами текучести. В этих случаях карданный вал заменяют вспомогательным транспортировочным (питательным) шнеком, который также имеет шарнирное соединение. Вспомогательный шнек кроме передачи крутящего момента перемещает продукт, загружаемый в воронку к героторной паре.

Героторная пара это важнейший узел винтового насоса, который состоит из подвижной части — ротора и неподвижной части — статора. Статор – это стальная гильза во внутренней части, имеющая спиралевидный равномерный эластомерный слой, получаемый в результате процесса вулканизации. Металл корпуса статора и внутренний эластомерный слой нераздельно соединены друг с другом. В зависимости от назначения героторной пары, статор может быть изготовлен из различных материалов. В винтовом насосе статор иногда называют обоймой и гильзой, а ротор — винтом, шнеком, червяком. Ротор – это винт, который совершает вращательное движение внутри статора.

Ротор это цельная деталь, но её условно можно разделить на две части. Первая часть это головка крепления ротора к карданному валу. Вторая – это сам тело ротора имеющее форму спирали и во время работы насоса находящийся в постоянном контакте с обоймой. Статор и ротор – это пара трения имеющая внутреннее циклоидальное зацепление. Героторная пара винтового насоса, крепится фланцами к корпусу насоса. На конце, в зависимости от направления вращения ротора, имеет всасывающий или подающий патрубок.

Для герметизации привода насоса, конструкцией предусмотрено торцевое механическое уплотнение. Оно находится между шарниром «тяги» и корпусом подшипников.

Подшипниковый корпус – это узел, состоящий из двух радиально-упорных подшипников и переходного вала, который, с одной стороны, соединён с мотор-редуктором с помощью шпонки или шлицев, а с другой стороны шарнирно с карданным валом.

Горизотальный винтовой насос конструктивно может быть с байпасом. Данная модификация насоса используется, когда в напорной линии дополнительно установлено устройство регулирования потока (например электромагнитный клапан). Байпас позволяет не отключать каждый раз двигатель насоса, когда клапан в линии подачи перекрывается. При перекрытии клапана насос продолжает работать и перекачивает жидкость по кругу из напорного патрубка обратно во всасывающий, тем самым позволяя избежать превышения давления на участке от насоса до клапана.

Область применения шнека

По своей сути шнек является цельным стержнем с винтовой сплошной поверхностью, расположенной вдоль продольной оси. Своему происхождению шнек обязан великому ученому Архимеду, изобретшему водоподъемную машину, которую так и назвали – Архимедов винт.

Перед использование шнекового насоса нужно тщательно изучить инструкцию

В наше время шнеки используются повсеместно и в самых различных отраслях:

Мясорубка – одно из самых простых и распространенных устройств, использующих шнек;
Винтовые конвейеры;
Шнековые насосы;
Вездеход — шнекоход ШН-1;
Буровые механизмы;
Любители зимней рыбалки используют шнек для бурения скважины во льду реки;
Принцип шнека используется в сверлах для удаления стружки во время работы;
Применяется в стрелковом оружии в шнековых магазинах;
Широко применяется в прессах;
Часто используются в комбайнах различных предназначений.

Принцип работы шнека на столько прост, что позволяет его использовать повсеместно, и примеры можно приводить бесконечно долго. Что и говорить, если даже в фантастических произведениях встречаются машины, использующие шнековые механизмы. К примеру, чудо-машины, бурящие толщи гор или продирающиеся сквозь недра планет чуть ли не насквозь.

Принцип работы насоса

Насос подключен к электрической цепи или пневматической линии. При включении насоса вал электродвигателя начинает вращение с определенным количеством оборотов в минуту. Вращение вала электродвигателя через муфтовое соединение передается на вал редуктора. Зубчатые колеса редуктора, находящиеся в последовательном зацеплении, снижают количество оборотов на выходе из редуктора и увеличивают крутящий момент. Через переходной вал, находящийся в подшипниковом узле, угловая скорость мотор-редуктора передается на карданный вал или транспортировочный шнек, который в свою очередь через шарнирное соединение приводит в движение ротор насоса.

Рассмотрим вариант работы винтового насоса, где патрубок со стороны героторной пары является всасывающий, а патрубок со стороны корпуса насоса – напорным. Направление вращения подвижных частей насоса происходит соответствующее данной схеме (справа — налево или против часовой стрелки, если смотреть на торец ротора со стороны всасывания жидкости). Винт вращается в статоре. Так как центр вращения ротора смещён относительно центральной оси статора на величину эксцентриситета, а эластомерный слой статора имеет спиралевидную форму, со стороны входа жидкости в насос образуется полость разряжения. Жидкость всасывается в это пространство. Ротор делает поворот на 90 градусов и данная полость с находящейся в ней жидкостью герметично замыкается в то время как сама жидкость получает перемещение внутри статора героторной пары. При повороте статора на 90 градусов, кроме замыкания полости с жидкостью, образуется новая разряженная полость, в которую поступает определенный объём жидкости.

При каждом следующем повороте винта в героторную пару поступает новая порция жидкости, а поступившая ранее жидкость получает всё большее и большее перемещение. Так как тело ротора также имеет спиралевидную форму по всей своей длине, то в сопряжении со статором оно образует несколько замкнутых объемов. Именно по этим объемам и перемещается жидкость при вращении ротора, удаляясь от точки всасывания, а так как эти полости герметичны перекачиваемая жидкость не может перетекать обратно — к всасывающей стороне. Далее перекачиваемая жидкость под давлением поступает из героторной пары в корпус насоса и выходит из насоса через напорный патрубок. В том случае, если подвижные части насоса вращаются по часовой стрелке, то патрубок корпуса насоса является всасывающим, а патрубок героторной пары – нагнетательным.

Изготовление своими руками

Во все времена находились мастера, которые предпочитают делать все сами и доверяют только тем вещам, которые сделали своими руками. Шнековые устройства не являются исключением.

Самодельный бетононасос или насос для откачки воды – достаточно частое явление.

Вне зависимости от того, каким образом была сделана вещь – своими руками или на специализированном производстве, технология изготовления не сильно отличается, и она обязана быть. По наитию сделать шнековый насос вряд ли получится.

Поэтому, прежде чем изготавливать шнековый насос, следует знать, как это делается:

Поскольку создание бетононасоса — достаточно дорогой и сложный процесс, следует быть на сто процентов уверенным, что сделать его своими руками будет целесообразнее, чем купить или арендовать готовую модель.
Как и любой сложный технический механизм, его следует изготавливать по заранее составленному чертежу. Чертеж можно найти готовый или спроектировать самому, если есть соответствующие навыки.
Ключевым элементом в бетононасосе является рабочий цилиндр с поршнем. Не стоит брать цилиндр более 400 мм с ходом поршня не более 0,5 м.
Чтобы устройство прослужило эффективно и долго, детали следует изготавливать с высокой точностью и низкой шероховатостью.
При выборе следует помнить о том, что гидронасос выйдет гораздо дороже и сложнее в изготовлении, чем электронасос.
Правильный выбор редуктора – одна из ключевых процедур изготовления.

Чтобы собрать шнековые насос своими руками, нужно иметь соответствующий опыт
Для изготовления обратных клапанов следует использовать легированную сталь. Также не стоит забывать об использовании шкворня.

Геометрия героторных пар

Производительность винтового насоса зависит от объёма замкнутых полостей героторной пары и числа оборотов мотор-редуктора, а создаваемый насосом напор от числа замкнутых полостей на единицу длины героторной пары и мощности электродвигателя. Так как характеристики винтового насоса, во многом, зависят от геометрии героторных пар, рассмотрим этот вопрос подробнее.

Есть несколько конструктивных геометрических факторов, непосредственно влияющих на выходные характеристики винтового насоса, а также на ограничения возможности их использования. Такими факторами можно считать: количество замкнутых полостей героторной пары, диаметр поперечного сечения ротора (и статора соответственно), объём замкнутых полостей между ротором и статором.

При равной длине героторной пары возможны различные модификации по количеству замкнутых полостей. Для примера рассмотрим два варианта исполнения винтовой пары при одинаковом диаметре и равной длине. Вариант с большим количеством замкнутых объёмов обладает плавной подачей продукта из-за относительно низкой скорости потока при увеличенном значении напора, а также высокой всасывающей способностью. Кроме этого из-за увеличенной площади входного сечения возможно перекачивание частиц большего размера. Также стоит отметить, что такая конструкция героторной пары максимально исключает возможность утечку жидкости из неё после останова насоса. Преимуществом конструкции с меньшим количеством замкнутых объёмов является высокая производительность. Это связано с тем, что объём каждой конкретной полости, в данном случае, больше, чем в первом варианте. Данная конструкция имеет высокие объёмные характеристики при длительном межремонтном периоде благодаря длинной линии контакта между ротором и статором. Поэтому при конструировании и подборе винтового насоса под ту или иную задачу потребителя, в первую очередь необходимо руководствоваться геометрией героторной пары и характеристиками мотор-редуктора.

Недостатки насосов с винтами

Выполняя анализ винтовых насосов, нужно подходить дифференцированно к этому вопросу, т. к. некоторые достоинства и недостатки зависят от выбранной модели и условий эксплуатации.

Винтовой насос для скважины.

По совокупности для всех шнековых конструкций необходимо отметить следующие замечания:

Невозможность работы в режиме холостого хода. Эта проблема появляется только при снижении бюджета скважины.
Невысокий КПД. Показатели для разных моделей колеблются в пределах 50-70%.
Нерегулируемый объем подачи ресурса.
Высокая или низкая цена. Однозначно отнестись к этим показателям сложно. Бюджетные устройства отличаются повышенным износом соприкасающихся поверхностей, перегревом и коротким сроком эксплуатации. Мощное оборудование хорошего качества будет стоить сравнительно дороже.

Материалы деталей винтовых насосов

Корпусные детали винтового насоса, к которым можно отнести корпус насоса с патрубками и корпус статора, изготавливают из нержавеющей стали или чугуна. Так как насосы зачастую используют в пищевой промышленности, а материал корпуса непосредственно контактирует с перекачиваемой средой, для изготовления берут пищевую нержавеющую сталь (как правило, это низкоуглеродистая аустенитная сталь марки AISI 304 (08Х18Н10 и её разновидности по количеству легирующих элементов). В остальных случаях используют ковкий чугун с хлопьевидной формой графита. Данный вид чугуна, среди прочих, обладает наибольшей пластичность, что максимально исключает образование и развитие трещин во время эксплуатации, обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Внутреннюю часть статора изготавливают из эластомерных материалов NBR – синтетический полимер (бутадиен-нитрильный каучук), EPDM – синтетический эластомер (этилен-пропиленовый каучук). У бочковых шнековых насосов очень часто встречается исполнение спиралевидной внутренней части из универсального фторопластового материала PTFE (политетрафторэтилен). Данный материал химически устойчив практически к любой агрессивной жидкости, а также к низким и высоким температурам. Это мягкий пластичный материал обладает также низкими адгезивными свойствами. Детали вращения (карданный вал и ротор), а также защитный корпус шарнирного соединения выполнены из нержавеющей стали.

Разновидности и основные технические характеристики

Все устройства рассматриваемого типа делятся на две основные категории. Шнеки шнековых насосов для скважин могут быть рассчитаны на работу при различной глубине скважины. Выделяют два основных типа устройства:

Стандартные, рассчитанные на эксплуатацию в обычных условиях.
Рассчитанные на эксплуатацию при расположении на большой глубине.

Представители стандартной группы рассчитаны на работу при глубине скважин до 25 метров. Подобные помпы устанавливаются при небольшой производительности, бурение скважин может проводится на дачных и загородных участках. Кроме этого, устанавливается оборудование с различным показателем производительности, при этом давление остается неизменным вне зависимости от состава воды и многих других моментов.

При необходимости можно приобрести и установить устройство глубинного типа.

Ключевая особенность заключается в наличии удлиненного шнека, за счет чего расширяется область применения устройства.

Ключевыми моментами назовем следующее:

Устройство обладает повышенной производительностью.
Может устанавливаться в артезианских скважинах.
Длительный эксплуатационный срок обеспечивается за счет применения износостойких материалов.

Существенно увеличение эксплуатационных качеств определяет повышение цены. Именно поэтому их установка проводится в том случае, когда нужно обеспечить повышенную производительность.

Довольно большое распространение получили модели, которые относятся к средней ценовой категории. Они обладают следующими характеристиками:

При выборе всегда уделяется внимание значению производительности. В большинстве случаев оно варьирует в пределе от 1500 до 2000 л/час. Этого вполне достаточно для большинства случаев установки.
Также важным параметром можно назвать показатель создаваемого напора. Он варьирует в пределе от 40 до 60 метров. Этот параметр позволяет эксплуатировать устройство на загородных участках.
Температура транспортируемой жидкости может варьировать в диапазоне от 5 до 50 градусов Цельсия. При низкой температуре происходит кристаллизация жидкости, за счет чего происходит износ конструкции и ее деформация.
При выборе уделяется внимание также тому, каков максимальный размер частиц. В большинстве случаев он варьирует в пределе ото 2 до 2,5 мм.
Мощность устанавливаемого электрического двигателя, который отвечает за вращение штока, варьирует в пределе от 1 до 1,5 кВт.

В большинстве случаев проводится установка электрического двигателя, который питается от сети 220 В. Также можно встретить более мощные варианты исполнения, питающиеся от трехфазной сети.

В специализированных магазинах можно встретить модели, которые предназначены для установки в промышленности. Они характеризуются более высокими эксплуатационными свойствами. Примером можно назвать транспортировку среды с более высокой температурой.

Также классификация проводится по типу применяемого материала при изготовлении корпуса. В большинстве случае он представлен нержавеющей сталью, в некоторых пластиком. Для повышения степени герметизации устанавливаются прокладки из резины или силикона.

Виды установки винтовых насосов

Как уже говорилось в данной статье, вертикальные шнековые бочковые насосы являются одним из видов винтовых насосов и по конструкции и принципу действия схожи с горизонтальными, но имеют узконаправленное применение.

Стандартный шнековый насос устанавливается на горизонтальную поверхность и крепится на ней за счет специальных опор. Бочковой же устанавливается вертикально в емкость. Тем не менее, встречаются нестандартные варианты установки: вертикальная у обычного винтового насоса и горизонтальная у бочкового шнекового. В этом случае меняется направление прохождения продукта через насос, то есть патрубок нагнетания становится местом куда поступает жидкость, а патрубок всасывания – патрубком нагнетания. Замена горизонтальной установки винтового насоса на вертикальное расположение, как правило, бывает обусловлена желанием потребителя сэкономить производственное пространство или когда оно попросту ограничено. Это еще раз подтверждает вариативность данного вида насосов.

Особенности эксплуатации шнековых насосов

Рассматриваемые насосы винтовые характеризуются достаточно большим количество эксплуатационных особенностей, которые должны учитываться. Примером можно назвать следующее:

Подобное насосное оборудование просто в обслуживании и ремонте. Примером можно назвать то, что часто выполняется демонтаж подшипника вала даже в полевых условиях. Сальники, которые часто выходят из строя можно заменить без применения специального оборудования. К основной части можно добраться при применении обычных слесарных инструментов.
В большинстве случаев корпус изготовлен таким образом, чтобы патрубки позиционировались вдоль центральной оси. В продаже есть вариант исполнения, который имеет патрубки, расположенные под углом 90 градусов в отношении центральной оси. Некоторые модели снабжаются специальными патрубками, которые исключают вероятность образования илистых отложений. Поэтому перекачивание жидкой среды не становится причиной снижения пропускной способности.
Основная часть конструкции представлена шнековым валом. Он производится при применении технологии литья с последующей высокоточной механической обработкой. Этот момент определяет то, что шнековый насос на момент работы не становится причиной возникновения вибрации и шума. Именно отсутствие вибрации становится причиной длительного эксплуатационного срока.

В целом можно сказать, что шнековый насос обладает весьма привлекательными эксплуатационными характеристиками.

Аксессуары

Как уже упоминалось ранее, для удобства эксплуатации горизонтальных винтовых насосов они могут поставляться на транспортировочных мобильных тележках. Вариант насоса на тележке используется, когда есть постоянная или периодическая потребность в перекачивании жидкостей в различных частях одного цеха или предприятия в целом. Тележка может, как место установки дополнительного оборудования, к прим. частотного преобразователя.

Для бочковых шнековых насосов по аналогии с горизонтальными винтовыми устанавливают байпасный клапан. Подсоединение байпасного клапана производится непосредственно к напорному патрубку насоса. Во время работы насоса, перекачиваемая жидкость приобретает силу инерции. Когда перекрывается клапан в линии подачи, а двигатель насоса остановлен, жидкость продолжает выходить из насоса, создавая давление. Чтобы избежать разрыва напорного шланга устанавливается байпасный клапан. Он механически отрегулирован для открытия при определённом давлении и позволяет жидкости, которая двигается по инерции стекать обратно в ёмкость.

Так как бочковые шнековые насосы предназначены для работы в мобильной таре, их необходимо постоянно устанавливать из одной емкости в другую. Поскольку масса данных насосов значительно больше, чем у бочковых центробежных, их переустановка из емкости в емкость отнимает много сил у обслуживающего персонала. Поэтому двигатели бочковых шнековых насосов выпускаются с дополнительной крепёжной скобой. Она обеспечивает легкий монтаж и демонтаж насоса с помощью тельфера или кран-балки. В случае если на производстве, где используется бочковой насос, отсутствуют подъемные механизмы можно приобрести специальную тележку для бочек с подъёмным устройством.

Как устроен погружной шнековый насос

Прибрести шнековый насос для скважины многие решают по причине простоты обслуживания и возможности ремонта своими руками. Ключевыми особенностями назовем следующее:

Основная деталь представлена шнеком.
Этот элемент соединен с при помощи карданной передачи с источников вращения.

Устанавливаемый насос шнековый погружной начинает работать с образования определенных полостей между витками. На момент эксплуатации они заполняются водой и осуществляется транспортировка.

Преимущества и недостатки

Преимуществ винтовых (шнековых) насосов значительно больше, чем недостатков. Рассмотрим, какие преимущества имеет данный вид насос в сравнении с другими:

Насос объемного типа и каждый оборот ротора равен определенному количеству перекачиваемой среды, поэтому есть возможность точного регулирования производительности.
Насос является самовсасывающим.
Так как вращающиеся детали напрямую соединены друг с другом, а объемные полости между статором и ротором герметичны, насос обладает высоким коэффициентом полезного действия.
Насос может использоваться как в горизонтальном так и в вертикальном положении.
Насос может перекачивать жидкости в разных направлениях, так как обладает функцией реверса.
Способны перекачивать невязкие, вязкие, высоковязкие и даже неньютоновские жидкости.
Перекачиваемый продукт не подвергается ни ударному, ни сдавливающему воздействию, вследствие чего не разрушается его структура (режим течения близок к ламинарному).
Возможны различные конструктивные исполнения насоса исходя из задачи потребителя (с байпасом, с загрузочной воронкой, на тележке, с частотным преобразователем).
Возможность получения высокой производительности и устойчивого давления нагнетания при различном количестве оборотов ротора.
Возможность перекачивания жидкостей насыщенных газами, так как насос не чувствителен к кавитации и гидравлическим ударам.
Бесшумная работа механической части. Во время работы насоса слышен шум только от привода насоса.
Низкое энергопотребление при использовании электродвигателя в качестве привода.

К недостаткам винтовых насосов можно отнести их высокую стоимость, связанную с трудоемкостью их изготовления, а также их массовые и габаритные показатели. Кроме этого данный вид насосов не предназначен для работы без жидкости, так это приведёт к выходу из строя статора насоса.

Особенности конструкции и назначение

Современный шнековый насос для воды делится на поверхностные и погружные. При этом нужно учитывать следующее:

Поверхностные устанавливаются на специальной площадке в непосредственной близости от источника воды. При этом всасывающая трубка располагается в колодце, за счет чего обеспечиваются требуемые условия для работы. Устройство обладает сниженным показателем эффективности работы, поэтому устанавливается исключительно при глубине скважины не более 10 метров.
Погружное устройство шнекового насоса характеризуется тем, что на момент эксплуатации находится полностью в водной толще. Основная характеристика заключается в повышенной степени производительности. Некоторые модели устанавливаются при глубине скважины около 50 метров и более.

Зачастую шнековый насос относится к погружному типу оборудования. Этот момент определяет то, что устройство полностью находится в водной толще. В некоторых случаях оборудование называется винтовым, так как основной элемент представлен архимедовым винтом.

Применение винтовых насосов

Винтовые насосы активно применяют в различных сферах промышленности. В виду специфики выпускаемого продукта, а именно высокой вязкости и плотности, большое распространения эти насосы получили в пищевой промышленности. Их используют в виноделии (вино, ягоды винограда), в молочной промышленности (сливочное масло, йогурт, сметана, мороженное, сливки, молоко, кефир, творог, сыры, маргарин, сгущенное молоко), в кондитерских изделиях (мед, патока, шоколад, варенье, джем, желе, мусс, крем), для различных соусов и приправ (горчица, кетчуп, томатная паста, майонез) и т.д. Их используют в косметической промышленности (шампунь, жидкое мыло, краски для волос, помада, кремы), нефтяной промышленности (нефть, битумно-полимерные материалы, дизельное топливо, мазут, бензин), в химической промышленности (моющие средства, чернила, краски, клей, кислоты, щелочи), целлюлозно-бумажной промышленности (флокулянты, ил, краски, бумажные массы, таловое масло, целлюлозно-водяная каша, красители), а также в очистке бытовых и промышленных стоков (флокулянты, коагулянты, ил, шламы, известковое молоко, сапропель).

Разновидности

Несмотря на схожий принцип работы, винтовые насосы делятся на несколько видов по конструктивным особенностям. По устройству рассматриваемое оборудование подразделяется на три основных категории. Первая разновидность – шнековые модификации. Они ориентированы на перекачивание значительного количества смесей, в состав которых входят агрессивные химические и абразивные вещества.

Шнековое оборудование функционирует одинаково эффективно в вертикальной и горизонтальной позиции. Это оборудование часто используется для обслуживания скважин и глубоких колодцев. Среди преимуществ данной категории – простота конструкции и относительно невысокая цена.

Штанговые и вакуумные версии

Устройство и принцип работы винтового насоса штангового типа позволяет его использовать на предприятиях, занимающихся добычей и переработкой нефти и похожих веществ, обладающих большой вязкостью. В конструкции оборудования предусмотрен сальник устьевой конфигурации, поворотная колонна и поверхностный приводной блок. Среди плюсов агрегатов данной конфигурации – высокая производительность. Минус – дороговизна.

Вакуумный винтовой насос, принцип работы которого основан на работе пары роторов, также предназначен для перекачки жидкостей разной степени вязкости. Подвижные элементы вращаются в разные стороны, благодаря чему обрабатываемый состав сначала попадает в район между рабочими камерами и цилиндром, а затем подается в выходное отверстие для отработанных газов.

Стоит отметить, что на эффективность работы и производительность рассматриваемого оборудования, независимо от типа, преимущественно влияет правильность эксплуатации. Поэтому, перед приобретением агрегата, необходимо удостовериться в его соответствии выбранному действию.

Классификация шнековых машин

В розничной или оптовой торговой сети имеется широкая гамма винтовых насосов, отличающихся друг от друга общей конструкцией, отдельными узлами, комплектацией, используемыми материалами и техническими характеристиками. Последние могут значительно разниться, даже если с виду агрегаты похожи или имеют габариты одного порядка. Исходя из этого, критериев для классификации можно подобрать массу, но чаще все ключевым является количество рабочих роторов: 1. Одновинтовые. В конструкции используются однозаходный ротор и эластичная обойма, внутренняя поверхность которой имеет двухзаходную винтовую форму. Они более просты по изготовлению и сборке, относительно компактны, обладают высокими КПД, всасывающей способностью. Рабочие параметры находятся на уровне до 600 м3/ч и 50 бар, при температуре среды -40…+350°С; 2. Двухвинтовые. Обойма такого шнекового насоса содержит два ротора – ведущий и ведомый – с особой двухсторонней нарезкой. Валы вращаются в обратных направлениях, обеспечивая подачу вплоть до 2200 м3/ч и напор свыше 100…110 бар. Чаще всего их используют для перекачки вязких, эмульсионных сред, например, смеси воды с нефтью, продуктов ее перегонки, лакокрасочных материалов; 3. Трехвинтовые. Обойма содержит три винта с двухзаходной нарезкой. Такая комбинация позволяет добиться подачи на уровне 800 м3/ч и напора до 320 бар. Чаще всего применяют эти машины для перемещения неабразивных жидкостей, мазута, технических масел. Обладают высокой долговечностью; 4. Мультифазные. Это агрегаты с одним, двумя или тремя роторами, которые приспособлены для перекачки жидкостно-газовых смесей с содержанием последних на уровне 97 %. Обладают пониженным энергопотреблением и высокой стойкостью к абразивным частицам.

Сами героторные пары бывают четырех типов, обеспечивая разные уровни производительности и дифференциального давления. Например, обоймы «S» и «L» видов имеют поперечное сечение винтового канала в форме скругленного прямоугольника, а роторы – круга. Отличия между ними заключаются в длине шага спирали (во втором случае он больше). Аналогичная закономерность наблюдается и для пар типа «D» и «P». У них также наблюдается разницы в шаге винта, но он имеет продолговатое, овальное сечение, а статор – треугольное, скругленное у вершин.

Небольшие минусы

Среди нескольких недостатков отмечают следующие:

при работе с винтовыми насосами невозможно урегулировать рабочий объём;
при работе с другими видами наблюдаются трудности;
винтовые модели отличаются худшими габаритно-весовыми показателями;
отличаются высокой ценой.

О чём стоит подумать в первую очередь, выбирая насосную конструкцию?

Эффективность работы насоса для вас зависит от следующих важных факторов:

от типа установления конструкции и его характеристикой использования;
от скорости подачи качаемой жидкости;
от показателя давления;
от того, какое вещество будет перекачиваться: речь о плотности, составе, температуре и вязкости.

Выбирайте технику с умом, и она точно прослужит вам долго и качественно, ведь многое действительно зависит от того, какими критериями вы руководствуетесь при выборе.