Винтовой насос – принцип действия и назначение. Принцип работы винтового насоса и его особенности. Область применения винтовых насосов

Винтовой насос – принцип действия и назначение. Принцип работы винтового насоса и его особенности. Область применения винтовых насосов.

Насосы вакуумного типа пользуются огромным спросом далеко не первый год. Уже на протяжении нескольких лет, вакуумные насосы активно набирают все большей популярности. Этому явлению есть немало причин, начиная с производительности подобных установок и заканчивая сферой их применения. Сравнивая насосы на вакуумной основе с механическими, очень легко заметить разницу в показателях производительности, которая и является главным критериям для крупных предприятий.

Винтовой насос

Говоря о том, какая вариация вакуумных насосов наиболее популярна на данный момент, можно смело говорить, что это винтовые насосы. Их конструкция построена таким образом, что главный упор делается именно на производительность. Это и стало главной причиной столь стремительного внедрения на рынок подобного оборудования.

Создание напора в таких насосах происходит за счет стремительного вытеснения жидкости винтовыми роторами, выполненными из высокопрочного металла. Располагаются они во внутренней части статора и имеют дугообразную форму. Чаще всего, встречаются трехвинтовые насосы, которые очень легко задействовать в любой отрасли.

Главные преимущества винтовых насосов:

Получение высокого уровня давления без дополнительных стадий нагнетания.
Жидкость в системе поддается равномерно, что позволяет системе стабильно работать.
Все элементы совместимы друг с другом, посему система и считается сбалансированной.
Отсутствие шума во время работы
Скорость произведения самовсасывания жидкости
Наличие качественного охлаждения, вследствие чего в системе отсутствует возможность перегрева.

Все это играет действительно большую роль и особенно хорошо чувствуется в процессе эксплуатации. Но нельзя считать подобные насосы идеальными, так как они имеют так же и свои минусы, о которых сейчас собственно и пойдет речь.

Недостатки винтовых насосов:

Из-за сложности конструкции, изготавливать их достаточно сложно
Отсутствие функции регулирования рабочего объема в системе
Нельзя использовать потенциал насоса вхолостую, во избежание износа деталей

Сопоставив плюсы и минусы винтового насоса, каждый может получить для себя четкую картину. Ведь для каждого, критерии важности могут расположиться по-разному. В Москве подобные насосы являются наиболее продаваемыми, в то время как в более отдаленных городах, многие предпочитают покупку роторных насосов.

Винтовой насос

Винтовой (шнековый) насос — это гидравлическая машина объемного роторного-вращательного типа, рабочим органом которой является винтовая (шнековая) пара, состоящая из: винта (N-заходной внешней металлической спирали) и обоймы (N+1-заходной внутренней резиновой спирали). Шнековый насос, героторный насос, эксцентриковый насос, одновинтовой насос — это альтернативные названия винтового насоса.

Основным рабочим органом винтового насоса является винтовая (шнековая) пара (рис. 1) состоящая из: металлического винта (шнека) (N-заходной внешней спирали) и резиновой обоймы (N+1- заходной внутренней спирали), при этом, по линии смыкания винта и обоймы возникают герметично замкнутые полости, которые при вращении винта продвигаются в сторону нагнетания. Количество шагов винтовой (шнековой) пары определяет потенциальное давление, которое винтовой насос может развить, а объём замкнутых полостей и скорость вращения винта — производительность агрегата.

Читайте так же:

После замены ремня грм нужно регулировать клапана

Классическая конструкция винтового насоса представляет собой агрегат, состоящий из следующих основных компонентов:

Винт (шнек) — внешняя N-заходная спираль с поперечным сечением, центр которого смещен на величину эксцентриситета от оси вращения. Как правило, ротор изготавливается из металлических сплавов с упрочняющим покрытием или без него
Обойма — внутренняя N+1-заходная спираль, выполненная из эластомера, неразъемно соединенного с металлической гильзой
Тяга — передает крутящий момент от приводного вала к ротору
Шарнирный узел — компенсирует эксцентриситет ротора
Входной патрубок
Выходной патрубок
Камера
Уплотнение приводного вала — обеспечивает герметичность камеры винтового (одновинтового) насоса
Подшипниковая стойка — является соединительным узлом между приводом и камерой винтового (одновинтового) насоса
Муфта — компенсирующий элемент между приводом и подшипниковой стойкой
Привод
Монтажная плита

В 1930 году Рене Мойно [fr] , пионер авиации, изобретая компрессор для реактивных двигателей, обнаружил, что этот принцип также может работать как насосная система. Парижский университет присудил Рене Мойно докторскую степень за диссертацию «Новый капсулизм». Его новаторская диссертация заложила основу для внедрения винтовых насосов.

винтовые насосы относятся к объемному типу и каждому обороту винта соответствует заданный объём перекачиваемой среды, таким образом, производительность винтовых насосов поддается точной регулировке в широком диапазоне;
потенциальное давление на выходе винтового насоса задается исключительно геометрией винтовой пары и крутящим моментом привода, таким образом, при регулировке производительности винтового насоса, давление остается неизменным;
винтовой насос является самовсасывающим и не требует предварительного заполнения рабочей средой;
наличие замкнутых полостей в винтовой паре определяют способность винтового насоса перекачивать вязкие (до 10 000 сПз) среды и среды с мягкими и твердыми включениями, не подвергая эти включения разрушению. Размер допустимых включений задается геометрией винтовой пары и может достигать d = 50 (мм);
способность винтовых насосов к самовсасыванию дает возможность перекачивать среды со значительной газовой составляющей, либо сред с газовыми пробками;
конструкция винтовых насосов допускает применение широкого спектра дополнительных опций и специальных модификаций, таких как загрузочная горловина, шнековый питатель, обогрев проточной части, регулировка производительности преобразователем частоты, либо вариатором, гидропривод, пневмопривод и пр.;
винтовые насосы могут работать в реверсе;
винтовые насосы имеют высокий КПД в сравнении с другими типами насосного оборудования;

масса-габаритные характеристики винтовых (шнековых) насосов, как правило, отличаются в большую сторону от других типов насосного оборудования;
винтовые (шнековые) насосы чувствительны к «сухому ходу»;
инсталляция и обслуживание винтовых насосов требует специальных знаний и навыков;

На сегодняшний день выделяют несколько типов винтовых насосов, которые имеют свое независимое развитие с точки зрения выполнения поставленных задач, а соответственно, особенностей проектирования, производства, инсталляции и сервисного обслуживания.

Горизонтальные винтовые насосы

К данному типу относятся винтовые насосы общепромышленного назначения в классической горизонтальной компоновке. Данный тип винтовых насосов наиболее распространен, и применим для широкого спектра задач по подаче вязких, неоднородных, мультифазных сред и сред с различными включениями. В зависимости от габарита винтовой пары, производительность таких агрегатов, как правило, находится в пределах P = от 0,1 до 500 (м3/ч), а дифференциальное давление Q = до 48 (бар). Данный тип винтовых насосов отличается простотой инсталляции и обслуживания, надежностью и широким набором дополнительных опций.

Читайте так же:

Видеосервер domination синхронизация времени

Вертикальные винтовые насосы

Винтовые насосы в вертикальной компоновке относятся к полупогружному типу насосных агрегатов. Данный тип винтовых насосов достаточно эффективен в работе с вязкими средами и средами с осадком в загубленных емкостях, искусственных и естественных озёрах. В общепромышленном исполнении длина погружной части может достигать 10 метров, при этом, данный параметр ограничен конструкционными особенностями агрегата. Как и у горизонтальных винтовых насосов, в зависимости от габарита применяемой винтовой пары, производительность насоса находится в пределах Q = от 0,1 до 500 (м3/ч), а дифференциальное давление P = до 48 (бар).

Дозировочные винтовые насосы

Отличительной особенностью винтовых насосов является возможность регулировки производительности агрегата путем изменения частоты вращения ротора, при этом давление на выходе насоса остается неизменным. Данный принцип позволяет успешно использовать винтовые насосы в качестве дозаторов, погрешность работы которых не превышает 0,1 %. Как правило, стандартные дозировочные винтовые насосы имеют производительность Q = от 2 до 150 (лит/ч), а дифференциальное давлением P = до 6 (бар).

Строительные шнековые насосы

Шнековые насосы — это отдельный тип винтовых насосов, которые нашли свое широкое применение в строительной отрасли для напорной подачи таких сред, как бетон, стяжка, наливной пол, штукатурный раствор, краска и пр. Основным преимуществом шнековых насосов, применяемых в строительной отрасли, является их исключительная способность к напорной подаче неоднородных и абразивных сред с твердыми включениями. Применение шнековых насосов в строительной отрасли отличается огромным разнообразием агрегатов, отличающиеся как по конструкции, так и по назначению. При этом, на фоне этого разнообразия, стоит отдельно выделить особый тип строительных насосного оборудования — штукатурные станции, которые являются наиболее популярным вариантом применения шнекогово насоса.

Бочковые винтовые насосы

Бочковые винтовые насосы предназначены для разгрузки стандартной тары, такой как бочки, еврокубы, емкости, танки и пр. Несмотря на свою схожесть с вертикальными винтовыми насосами, бочковые насосы относятся к отдельному типу винтовых насосов в силу выполняемых задач и конструкционных особенностей. Бочковые винтовые насосы, в основном, являются серийными универсальными агрегатами массового производства и потребления, и соответственно, данные агрегаты должны быть просты в применении и обслуживании, выполнять широкий спектр задач, отличаться повышенной надежностью и неприхотливостью. В основном на рынке присутствуют бочковые винтовые насосы с производительностью Q = до 3 (м3/ч) и давлением на выходе P = до 4 (бар), при этом данный агрегат должен быть способен перекачивать среды с вязкостью не менее N = 5000 (сПз).

В силу своих уникальных характеристик, винтовые (шнековые) насосы нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности для подачи вязких, абразивных, мультифазных сред, сред с различными включениями, в том числе, сред со значительной газовой составляющей:

Читайте так же:

Регулировка клапанов на гранте стандарте

Принцип работы

Основным преимуществом, которым наделены винтовые насосы для водозабора из скважин, считается поддержание равномерного постоянного потока. Достаточно высокий показатель давления обеспечивается такими насосами при весьма скромных на первый взгляд визуальных характеристиках. Это отличается особой важностью для устройств подземных водозаборов в ситуациях, когда источник залегает слишком глубоко

По обобщенной классификации скважинные винтовые насосы можно относить к самовсасывающим устройствам, структура которых является многоступенчатой. Конструктивные особенности скважинных насосов отличаются тем, что в них устанавливается вертикальный вал. Это дает возможность создавать технику с минимальными поперечными габаритами. Подобная конфигурация позволяет использовать винтовые насосы в скважинах, либо абиссинских колодцах.

Ротор насоса являет собой специально сконструированный однозаходный стальной винт с округлым сечением или шнек с достаточно широким шагом резьбы. Сечение установленного статорного винта точно такое же, однако имеет больший шаг резьбы, а поверхность его покрыта эластичным материалом. Из всасывающего патрубка рабочая жидкость передаются на ротор, расположенный в полости статора. Перемещаемая по спирали вода направляется прямо к отводящему патрубку.

Классификация оборудования

Все насосы винтовые для скважины разделяются на модели стандартного и глубинного предназначения:

Стандартные – используются в колодцах и небольших скважинах, где вода насыщена мелкими фракциями песка. Они имеют меньшую производительность, предназначаются для работы на глубине до 25 метров.
Глубинный насос обладает большей мощностью за счет удлиненного корпуса и шнека. Это дает возможность его использовать в артезианских скважинах на глубине в несколько сотен метров. Подобные изделия обладают большей стоимостью.

глубину залегания воды;
необходимый объём потребляемой воды;
скорость ее подачи.

От этого будет зависеть схема подключения винтового насоса. Среднее потребление электроэнергии обоих видов составляет примерно 1,5 кВт/час, при подключении к стандартной сети с напряжением 220 В. Зачастую производители советуют использовать отдельный источник питания с дополнительной автоматической защитой.

На основании многолетнего международного опыта компания разработала передовые методы по комплектации винтовых насосов и условиям эксплуатации согласно отдельным типам скважин.

Компания PCM разработала свое собственное программное обеспечение для подбора винтовых насосов, использующее фактически измеренные параметры, проверенные на практике вычислительные модели и использование преимуществ новейших технологий, опыта и навыков.

Ключевые свойства программного обеспечения

Онлайн:

Используйте в любое время и в любом месте
Автоматические обновления до самой последней версии

Простота:

Интуитивно-понятный интерфейс, удобство и простота использования
Минимальное время ввода данных

Экспертный характер:

Оптимизация и сопровождение Вашей винтовой насосной системы в течение всего жизненного цикла
Габариты и размеры всех элементов системы точно просчитаны

Способы повышения мощности водяного насоса

Главная проблема поверхностных насосов в том, что они не обеспечивают подачу воды с глубины свыше 7 метров. На деле же большинство из них исправно качает воду лишь с 5-метровых скважин. Хотя, чисто теоретически, при обычном атмосферном давлении, эти насосы способны засосать воду с глубины 9 метров.

Погружные насосы в отличие от поверхностных всасывают воду с глубины до 40 метров, но не способны создать достаточный напор для водоснабжения дома.

Читайте так же:

Регулировка фар на сходненской

Не обостряя внимания на точности приведенных цифр, хочу привести несколько способов решения проблемы слабого всаса насосом. Тем более что все эти способы уже давно известны и их должны знать все. А дальше на своё усмотрение каждый сможет воспользоваться одним из приведенных советов или отыскать свою идею.

Здесь предложено несколько способов повышения мощности водяного насоса . Скомбинировав несколько в одну систему, можно улучшить водоснабжение своего дома, огорода или бани. Подключив поверхностный насос к погружному вибрационному, можно собрать свою надежную водную станцию. Творите маэстро!

Двигаемся навстречу воде

Порой не хватает какого-то метра для нормальной работы насоса. И, наверное, многим приходила в голову идея опустить водокачающий агрегат пониже. Можно закрепить площадку на стенке внутри колодца или построить плот, плавающий по поверхности воды. Вокруг скважины можно выкопать яму и обустроить в ней кессон. Заодно отпадет проблема звукоизоляции насоса. А чтобы зимой холодный воздух не проникал в кессон, просто необходима утепленная крыша на нём.

Глубже трёх, четырёх метров яму рыть не стоит — наверняка будут трудности с обслуживанием насоса. Можно яму вовсе не копать, если имеется подвал в доме. Желательно, чтоб от подземного помещения до источника было недалеко. Хотя самое главное — это приблизиться к зеркалу воды хоть бы на два метра. А если расстояние до насоса велико, то можно уменьшить сопротивление потоку на горизонтальном участке — увеличив диаметр трубопровода и использовав более гладкие пластиковые или металлопластиковые трубы.

Для прокладки горизонтального трубопровода вовсе не обязательно рыть котлован вровень с глубиной подвала, достаточно лишь углубиться ниже границы промерзания грунта — 1,4 метра для Подмосковья. В получившеюся петлю, находящуюся выше насосного агрегата, воду закинет атмосферное давление.

Рециркуляция

Этот способ действительно работает и гарантированно помогает затянуть воду с недостающих 3–5 метров. Уже давно проверено, что любой насос вполне может помочь себе сам.

По сути: при рециркуляции часть воды с напорной линии возвращается на всасывающую трубу для восполнения недостающего давления в ней. Но чтобы эта компенсация была наиболее эффективна, подключать обратку нужно не через обычный тройник, а с помощью специального сужающего устройства — эжектора. Каждый, кто видел насадку пылесоса для побелки стен и потолка знает, о чём идёт речь. За счет сужения обратный поток с большим напором втягивает и тянет за собой жидкость из ёмкости. Вполне реально самому собрать эжектор из штуцера с наименьшим выходным отверстием и тройника.

Для работы рециркуляции всегда нужно пожертвовать напором. Именно поэтому рекомендуется поставить на обратную линию кран, чтобы можно было регулировать величину обратного потока. Не всегда требуется максимальная мощность от рециркуляции, а вот дополнительное давление в напоре никогда не помешает.

Лучше всего эжектор работает в воде, поэтому его рекомендуется погружать в колодец или скважину, но если от насоса до источника метров за 50 тогда прокладывать вторую трубу и дорого и даже не обязательно. Вполне можно поместить эжектор на полпути до источника воды.

Читайте так же:

Как регулировать зажигание на 409 двигателе

Высокое давление в скважине

Самый необычный способ увеличения мощности насоса — накачать герметизированную скважину один раз обычным компрессором. Конечно же, этот эксперимент вряд ли получиться у хозяев колодцев, но заварить верх обсадной трубы скважины абсолютно реально.

А если компрессор достаточно мощный и вас не беспокоит громкая трескотня от его работы, тогда можно и вовсе обойтись без насоса. Выдавливание воды компрессором спасет тех, у кого в скважине находится жижа из песка или мела. Однако знайте, что повышенное давление может загнать воду не только в заборную трубу, но и обратно в водоносный слой. Учтите пористость грунта и скорость наполнения скважины.

Тандем водокачек

Ранее уже говорилось о возможности совместного использования погружного и поверхностного насоса, также и парочка агрегатов на поверхности может справиться на отлично в тандеме с проблемою недостаточной мощности всасывания. Тогда как ни один из них по отдельности не способен справиться с водоснабжением дома.

Система из двух насосов имеет право на жизнь, особенно если уже имеется один исправный, но слабоватый агрегат.

Производительность всасывающего насоса должна быть не меньше напорного.
Насосы должны включаться в работу одновременно через одно общее реле давления.
Нужна защита от сухого хода либо на каждом насосе или на всасывающем патрубке до общего реле давления.

Практикуйте полное заполнение линии всаса перед пуском. Наиболее критичны в работе любого насоса первые минуты его работы, когда он на предельной мощности пытается прогнать воду по всем внутренностям вверх. После появления устойчивого напора работать машине становится легче. Используйте обратный клапан на заборной трубе.

Устройство и принцип работы винтового насоса

Рассмотрим конструкцию трехвинтового насоса винтового насоса.

В корпусе 1 насоса установлены ведущий 2 и два ведомых винта 3. Поверхности винтов образуют циколидальное зацепление, образующее изолированные камеры.

При вращении ведущего винта (ротора) пространство между ним и ведомыми винтами заполняется рабочей жидкостью, которая, находясь в камере, перемещается из области всасывания в область нагнетания.

В связи с тем, что камеры разделены линиями контакта, вытеснение жидкости происходит непрерывно. Благодаря этому, винтовые насосы обеспечивают подачу жидкости с низкими пульсациями расхода и давления.

Винтовые насосы следует отличать от шнековых.