Винтовые насосы — устройство, принцип работы, отличия, видео

Винтовой насос – это агрегат, предназначенный для перекачивания растворов и жидкостей повышенной вязкости. Такого рода оборудование используется во многих сферах промышлености – текстильном химическом и металлообрабатывающем производстве. Винтовые насосы обладают простой конструкцией, отличаются надежностью и длительным рабочим ресурсом.

Устройство винтового насоса – из чего состоит прибор?

Основным элементом винтового насоса является ротор. Он имеет цилиндрическую форму и спиральный желоб, напоминающий винт или шнек. Ротор расположен внутри статора, снабженного эластомерной гильзой и спиралевидным каналом. Сам статор имеет форму стальной трубы. Роторная спираль может оборудоваться несколькими заходами. При этом статорная спираль всегда оборудована одним заходом больше.

Вдоль контактной линии между статором и ротором расположены защищенные от проникновения воды участки, разделяющие рабочую полость насоса на несколько частей. Благодаря особенному расположению ротора в статоре, эти участки поочередно открываются и закрываются.

Регулировка объемов откачиваемой жидкости осуществляется посредством изменения количества оборотов ротора. Для этого следует использовать частотный привод.

Все элементы насоса помещены в прочный корпус из пластика или чугуна. При этом, если используется винтовой насос для скважины, то его корпус изготавливается из нержавеющей стали.

Принцип действия и назначение прибора

Принцип действия каждого винтового агрегата основан на перемещении жидкости вдоль винтовой оси внутри камеры. Ось образуется между поверхностью корпуса и винтовыми канавками путем вхождения винтовых выступов в смежные канавки. Благодаря такому принципу работы, внутри прибора создается замкнутое пространство, которое не позволяет жидкости перемещаться назад из прибора.

В наши дни винтовые насосы используются во многих сферах жизнедеятельности человека. Чаще всего это оборудованием применяется:

На пищевых фабриках – при производстве продуктов питания агрегаты применяются в качестве дозаторов;
В строительстве – насосы используются для подачи смесей, используемых с целью производства наливных полов и кровли;
На скважинах – приборы выкачивают загрязненную воду с большим количеством примесей. Винтовой скважинный насос может использоваться, как для источника с чистой водой, так и для скважины с песком;
В химической промышленности – винтовые насосы перекачивают большие объемы густых веществ для их дальнейшей обработки.

Высокая надежность и способность работать под высокими нагрузками делает винтовые насосы одним из наиболее прогрессивных видов насосного оборудования.

Преимущества и недостатки винтовых насосов

Высокий спрос на винтовые насосы обусловлен множеством их достоинств. Среди них нужно выделить:

Высокий КПД приборов – от 50 до 70 %;
Агрегаты способны работать с очень вязкой жидкостью, создавая напор гораздо выше, чем импеллерные помпы;
Винтовые насосы способны перекачивать жидкости с большим количеством твердых примесей;
Принцип работы винтового прибора исключает образование пульсаций, которые характерны для оборудования других видов;
Винтовые насосы являются самовсасывающими приборами, а максимальная глубина забора жидкости может составлять 8,5 м;
Приборы отличаются компактностью и низким уровнем шума;
Благодаря высокой надежности, винтовые насосы крайне редко требуют ремонта и не нуждаются в частом обслуживании.

Как и другие виды насосов, винтовое оборудование имеет свои слабые стороны. Первый минус заключается в высокой стоимости агрегатов, из-за чего использовать их на своем производстве могут позволить себе далеко не все предприятия. Второй недостаток заключается в отсутствии возможности регулировки объемов откачиваемой жидкости.

Правила установки

Для того чтобы погружной винтовой насос прослужил как можно дольше, в ходе монтажа должны соблюдаться следующие правила:

Водоподъемная труба должна выдерживать наибольшее давление в системе и соответствовать размерам выходного патрубка.
Гибкий шланг должен исключать образование скруток и перегибов.
Подъем-опускание оборудования должно осуществляться с помощью нейлонового или стального троса. В любом случае насос не должен подвешиваться за электропроводник.
Диаметр обсадной трубы должен позволять свободно проходить оборудованию с учетом кабеля и труб.
Насос не должен находиться от дна скважины ниже чем на 0,5 м.
Агрегат не должен качать воду при закрытой водозапорной арматуре.
Насосное оборудование должно оснащаться защитным датчиком сухого хода.
Электрокабель не должен находиться в бухте, так как это приведет к перегреву и плавлению изоляции.

Совет! Если модель не оснащается с завода обратным клапаном, его необходимо установить при монтаже – на выходную трубку перед водозаборной магистралью.

Виды винтового насосного оборудования

Так как винтовые приборы задействованы во многих сферах применения, они отличаются между собой особенностями конструкции. По своему устройству агрегаты делятся на такие типы:

Шнековые насосы – эти агрегаты предназначены для перекачивания больших объемов агрессивных химических и абразивных веществ. Шнековый прибор эффективно работает, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Нередко такое оборудование используется для воды из скважин и глубоких колодцев. Шнековые агрегаты обладают простой конструкцией и сравнительно невысокой стоимостью;

Штанговые насосы – такого рода устройства используются для высоковязких сред в предприятиях по добыче и переработки нефти. В конструкцию штангового насоса входит устьевой сальник, вращательная колонна и поверхностный привод. Агрегаты этого типа отличаются высокой производительностью и достаточно высокой стоимостью;

Вакуумные насосы – эти агрегаты оборудуются двумя винтовыми роторами, вращающимися в противоположные стороны. Благодаря такой конструкции вакуумного насоса, жидкость сначала попадает в область между винтовыми камерами и цилиндром, а затем попадает в отверстие для выхлопных газов.

Насос винтовой для вязких жидкостей показывает высокую производительность, однако эффективность работы устройства во многом зависит от правильности его использования. В связи с этим прежде, чем покупать прибор для бытовых или промышленных целей, нужно убедиться в его соответствии с выбранной областью применения.

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.

Какой насос лучше – центробежный или винтовой насос?

Многие люди, которые хотят купить насос для бытовых целей, задумываются о том, что же лучше – центробежный или винтовой насос. Оба эти вида отличаются между собой областями использования и особенностями конструкции.

Центробежный насос — достаточно дорогостоящий прибор, который хорошо справиться с обеспечением водой загородного коттеджа. Эти насосы можно использоваться, как для скважин, так и для колодцев. В устройство агрегата входит зафиксированное на валу рабочее колесо, которое выталкивает воду наверх. Это оборудование подходит только для перекачивания чистой воды, имеет высокий КПД и потребляет небольшое количество электроэнергии. Центробежные насосы отличаются высокой надежностью и длительными сроками эксплуатации.

Винтовые насосы используются преимущественно в промышленности. Гораздо реже погружной агрегат такого рода применяется в быту и хозяйстве. Если же для обслуживания частного дома был выбран именно такой прибор, то его следует использовать для перекачивания не слишком загрязненной воды, количество твердых примесей в которой не должно превышать 150 г/м3 жидкости.

Выбор насосного оборудования в основном зависит от воды, которую он будет перекачивать. Если агрегат требуется для подачи чистой питьевой воды, то лучше выбрать центробежный насос. Если жидкость нужна для полива, то лучше отдать предпочтение винтовому оборудованию.

Принцип работы

Оборудование поддерживает постоянный поток — в отличие от пульсирующего ритма перекачиваемой среды у центробежных вариантов техники — эта характеристика важна для работы на большой глубине. Особенности работы и конструкционные составляющие самовсасывающих объемных насосов с использованием принципа многоступенчатой структуры:

В конструкции предусмотрен один вертикальный вал, это способствует сокращению поперечных размеров до минимальных показателей. Из-за полученной конфигурации насосы применяют в скважинах и абиссинских колодцах.
В качестве емкости для перекачиваемой жидкости используется насосный корпус, изготавливаемый для эксплуатации в условиях скважин из высококачественного металла, так как полимеры не выдерживают создаваемые нагрузки.
Движение жидкости обеспечивается за счет действия шнекового винта (ротора), при вращении которого жидкость забирается из скважины, разгоняется, ей придается напор и дальше она движется по шлангу.
Ротор работает от электрического двигателя, движение ему сообщается через жесткий вал. Стабильность действия установки обеспечивается с помощью подшипникового комплекта и других узлов, которые подбираются конструкторами в зависимости от класса агрегата.
Ротор являет собой стальной винт (однозаходный шнек) круглого сечения, у которого широкий резьбовой шаг. Статор представлен в конструкции тем же сечением, но у него шаг резьбы больше в два раза. Своим вращением внутри статора ротор захватывает воду от всасывающего патрубка и направляет его к отводящему проходу.
Качество насоса зависит от сложности внутреннего устройства, чем выше показатель, тем более продляется срок эксплуатации из-за минимизации износа приводов и шнека.
У трансмиссионных насосов в отличие от погружных двигатель располагается на поверхности, рядом с водозаборной скважиной, с насосным устройством соединен промежуточным валом. Такие агрегаты способны поднимать нефть с глубины на поверхность с глубины 125−130 м при подаче 1200 м³ в час.
У трансмиссионных устройств насосная часть состоит из нескольких чугунных секций, соединенных шпильками. Каждая камера содержит рабочее центробежное колесо и вал, все секции подходят к одной сетке, пропускающей воду.
Несколько рабочих секций позволяют устанавливать требуемый напор и регулировать его, при этом с напорным трубопроводом узел взаимодействует через фланец, находящийся на верхнем корпусе секции. Трансмиссия располагается внутри защитной трубы с маслом. Собирают секции постепенно, увеличивая их количество по мере вхождения в скважину.

Погружные конструкции насосов отличаются жестким соединением двигателя и вала, поэтому нет необходимости использовать трансмиссионный вал, что способствует упрощению конструкции. Погружные агрегаты успешно устанавливают в кривые стволы, а рабочая постройка для оборудования над устьем скважины меньше по объему. Насосы погружной конструкции отличаются большим эксплуатационным сроком по сравнению с другими вариантами, так как благодаря надежной конструкции значительно уменьшается вибрация.

Винтовые и лопастные насосы – в чем отличия?

Большинство неопытных покупателей часто ошибаются, принимая лопастной насос за винтовой. Отличия между агрегатами этих видов заключается в областях применения и характеристиках агрегатов.

Винтовые устройства в большинстве своем используются в промышленных целях, гораздо реже – в быту. Среди их преимуществ следует выделить:

Равномерный объем подачи перекачиваемой жидкости;
Способность к самовсасыванию;
Отлично сбалансированная конструкция;
Агрегат эффективно работает даже при наличии в жидкости твердых примесей;
Высокая прочность деталей.

К недостаткам винтовых насосов относится высокая стоимость оборудования, большие габариты, повышенное трение его запчастей, высокий уровень шума и не эффективное охлаждение.

Лопастные насосы применяются в быту. Насос лопастной центробежный обладает такими достоинствами:

Простота в эксплуатации и обслуживании;
Возможность подключения к одному трубопроводу сразу нескольких лопастных насосов;
Скромные габариты и вес;
Низкий уровень шума при работе;
Невысокая стоимость большинства моделей;
Наличие эффективной системы охлаждения.

Среди минусов ролико-лопастного насоса следует выделить отсутствие возможности работать с загрязненной водой. Насос лопастной центробежный обладает низким КПД, а, при сужении проточных каналов, большинство агрегатов перегреваются, что приводит к их поломке. Для производства большинства моделей используются тяжелые стальные запчасти, которые, в паре с легким пластиковым корпусом, ухудшают баланс и устойчивость приборов.

Важная характеристика лопастного насоса – это его производительность. Она сильно зависит от качества воды и мощности агрегата. Если насос не обладает высокой мощностью, то он не будет перекачивать необходимое для обслуживания частного дома количество жидкости. Поэтому для загородного жилья следует выбирать более мощное оборудование, покупка которого обойдется гораздо дороже.

Испытания

Основным критерием испытания на все виды насосов является объем перекачиваемой жидкости под заданным давлением за единицу времени. Учитывая специфику конструкции при изменении заданной величины давления можно определить не верно выдержанный зазор между ротором и обоймой, или не правильно установленный угол наклона зубьев, или число оборотов в минуту ротора.

Так же немаловажным фактором испытаний данного вида насоса считается его сбалансированность (отсутствие свободных колебаний во время вращения вала). Своевременно устраненный дисбаланс масс по оси ротора может продлить ему жизнь, и соответственно сэкономить средства на его дальнейшем обслуживании.

При оценке нового оборудования проводится анализ конструкции на рентабельность (окупаемость). Это означает, что вновь изготовленный насос должен при одинаковых с аналогом характеристиках пропускаемой способности перекачиваемой жидкости (газа) должен обладать пониженным расходом электроэнергии (учитывая ряд возможных допущений с углами наклона вала это вполне допустимо, применив, допустим, изменяемый по оси вала угол наклона зубьев), так же немаловажен материал, из которого изготавливается насос. Его цена и механические характеристики (устойчивость к агрессивным средам, теплопроводность) играют важную роль в стоимости оборудования и его надежности.