Интернет-энциклопедия по электрике

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.

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.

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.

Конструкция агрегата:

• 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

Винтовые насосы относятся к самовсасывающим агрегатам.

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

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.

1.2 Принцип работы винтового насоса (видео)

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.

По назначению:

• 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.

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.

2 Монтаж

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:

• 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.

В отличие от центробежных агрегатов, винтовые насосы для скважин способны перекачивать жидкости с высоким содержанием механических примесей. Если говорить об организации индивидуального водоснабжения частного домохозяйства из песчаной скважины, то такой насос будет лучшим выбором, так как на его надежность и работоспособность наличие песка в воде не влияет.

Устройство и эксплуатация винтовых насосов

Человеку, далекому от техники, проще всего объяснить устройство и принцип работы винтового насоса на примере обычной мясорубки.

Особенности конструкции

Как и в мясорубке, основной рабочей деталью устройства является шнек (поэтому такие насосы часто называют шнековыми), заключенный в резиновую обойму. Но с вращающимся валом двигателя он соединен не напрямую, а с помощью карданной передачи, обеспечивающей их небольшую несоосность.

Когда вал начинает вращаться, соединенный с ним винт совершает сложное движение вокруг своей оси, которая в свою очередь тоже вращается по окружности, радиус которой задан эксцентриситетом винта. В результате такого движения между витками шнека и обоймы образуются полости, которые постоянно перемещаются по направлению от всасывающего отверстия к выходному патрубку.

Попавшая в эти полости жидкость постепенно нагнетается в камеру, откуда под напором вытесняется наружу, а в приемной части насоса тем временем происходит разрежение давления, поэтому вода из скважины устремляется в неё.

Обратите внимание. В этой конструкции нет деталей, между которыми могли бы застрять твердые включения, находящиеся в жидкости – они вместе с ней выносятся наружу. Поэтому насосы винтовые для скважин могут использоваться для перекачки загрязненной воды с высоким содержанием примесей.

В зависимости от количества винтов эти устройства могут быть одновинтовыми или многовинтовыми. Но в системах индивидуального водоснабжения из скважин обычно используются с одним винтом.

Для получения на выходе чистой питьевой воды на всасывающий патрубок устройства часто монтируется сетчатый фильтр грубой очистки, не пропускающий внутрь крупные частички песка или ила. Если этого недостаточно, то фильтры тонкой очистки устанавливаются уже на поверхности, чаще всего – в техническом помещении дома. Какие именно, определяется после анализа воды (см. ).

Обслуживание и эксплуатация

Простая и надежная конструкция гарантирует потребителям минимум затрат и времени на обслуживание такого оборудования.

Итак:

• Винт и ротор насоса охлаждается перекачиваемой водой, поэтому он практически не нуждается в профилактическом обслуживании, что очень удобно, так как для этого его приходилось бы периодически доставать из глубокой скважины, а затем вновь устанавливать на место.
• Но даже если потребуется ремонт или замена каких-то деталей, продуманная конструкция агрегата позволит сделать это своими руками, не прибегая к услугам специалистов и использованию сложного оборудования.
• Длительный срок службы таких насосов объясняется и отсутствием вибрации при работе, несмотря на высокую мощность и большое число оборотов.
• Они практически бесшумны, поэтому даже если скважину оборудовать в подвале дома, работающее оборудование не будет создавать дискомфорта.

Обратите внимание. При необходимости винтовой скважинный насос можно использовать для подачи воды из водоемов и резервуаров, так как работать он может в любом положении – как вертикальном, так и горизонтальном.

Установка в скважину

Погружные винтовые насосы монтируются точно так же, как центробежные и любые другие. Они тоже имеют вытянутую цилиндрическую форму со всасывающим отверстием в нижней части, выходным патрубком и проушинами для троса в верхней.

Металлический трос удерживает устройство на заданном уровне, а питание к нему идет через электрический кабель. К выходному патрубку присоединяется шланг или труба, по которой вода подается наверх.

Инструкция по подключению и монтажу насоса:

• Соберите устройство и убедитесь в его работоспособности;
• Присоедините к патрубку напорный шланг и стяните его хомутами в нескольких местах по всей длине с кабелем, чтобы последний не провисал;
• Установите поплавковый выключатель, если он входит в комплект;
• Закрепите страховочный металлический трос. Это очень ответственный момент: если трос сорвется, достать насос из скважины, вытягивая его за кабель, будет проблематично и чревато поломкой;

• Осторожно опустите агрегат в скважину на требуемую глубину, заранее сделав метку на шланге или кабеле;
• Закрепите трос на ;
• Подключите насос винтовой для скважины к электросети и проверьте его работу.

Устройство не должно вибрировать и издавать сильный шум или стук. Если это не так, значит, где-то вы допустили ошибку или существуют неполадки в самом механизме.

Популярные модели бытовых винтовых насосов

Шнековые насосы выпускают многие отечественные и зарубежные производители.

Среди самых распространенных и востребованных у наших потребителей можно отметить следующие марки:

• Водолей (Промэлектро, Украина). Погружные насосы Водолей отличаются компактностью и высокой мощностью, могут использоваться для подачи воды из колодцев, открытых водоемов и скважин с внутренним диаметром не менее 10 см. Отлично подходит для устройства водопровода в загородном доме, систем полива и орошения, а также для откачивания воды из бассейнов, резервуаров, затопленных подвалов. В комплект входит синтетический трос для монтажа в скважину или колодец.

• . Эти глубинные насосы для скважин винтовые, выполненные из нержавеющей стали, тоже многофункциональны и универсальны. Применяются для устройства водоснабжения частных домов, садовых и фермерских хозяйств. Обладают высокой мощностью, могут бесперебойно работать на протяжении длительного времени, в конструкцию встроена термозащита двигателя.

• Unipump ECO VINT (Россия). Эти насосы отличают низкая цена, высокий напор и небольшая производительность, что является оптимальным решением для источников с маленьким дебитом – колодцев и скважин на песок. Отсутствие вибрации не позволяет подниматься мути со дна скважины, при этом даже при высоком содержании в воде механических примесей пропускная способность устройства не снижается.

Также пользуются популярностью насосы фирмы Grundfos:

Заключение

Отдать предпочтение винтовым насосам определенно стоит в тех случаях, когда качество воды в скважине оставляет желать лучшего. Её очисткой можно заняться после подъема на поверхность, а вот с добычей как нельзя лучше справится устройство шнековой конструкции. Посмотрев видео в этой статье, вы лучше поймете, как оно работает и в чем его преимущества перед другими погружными насосами.

С момента создания первого насоса инженеры придумали немало разновидностей нагнетательных механизмов, каждому из которых присущи свои достоинства.

Некоторые получили очень широкое распространение, другие применяются только в особых условиях.

К агрегатам «специального назначения» можно отнести винтовой насос: принцип действия агрегата позволяет перекачивать вещества, перед которыми пасуют многие из его конкурентов. Далее мы узнаем, из чего состоит данный насос и как он работает.

Винтовые насосы задумывались как устройства для перекачивания жидкостей и растворов с большой вязкостью.

Потребность в таких агрегатах имеется во многих отраслях промышленности, например, в пищевой, химической, текстильной, металлообрабатывающей и т.д.

В строительстве при помощи винтовых помп осуществляют подачу смесей для наливных полов и кровельных покрытий.

С течением времени эта технология становилась все более совершенной и сегодня винтовые насосы успешно работают в десятках тысяч скважин по всему миру. Именно эти агрегаты инженеры-нефтяники считают самыми многообещающими.

Кроме этого винтовые насосы применяют для обезвоживания природного газа, организации отопления зданий, добычи минеральных вод и многого другого. Также они активно применяются как насосы-дозаторы.

Среди владельцев скважин на воду большую популярность приобрели бытовые винтовые насосы. К их услугам прибегают при наличии значительного количества песка в воде. В таких условиях центробежные насосы быстро изнашиваются, а вибрационные не могут применяться из-за негативного воздействия вибраций на дно источника. Винтовые же насосы не вибрируют и безболезненно переносят наличие твердых механических примесей.

Любое оборудование может выйти из строя. Особо остро ощущается жителями частных домов поломка насоса. в случае отсутствия сервисного центра — единственный выход наладить водоснабжение.

Какую насосную станцию лучше выбрать для дачи и как правильно ее установить, читайте .

Подтопление подвала несет в себе массу опасностей, особенно нежелательна вода для фундамента. Насос для откачки воды из подвала решит эту проблему. По этой ссылке рассмотрим организацию автоматической откачки воды из подвального помещения.

Достоинства и недостатки

Популярность винтовых насосов обусловлена следующими их особенностями:

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;