Как работает винтовой насос

Винтовые насосы – устройство, назначение

Насосы, подающие жидкость вращающимися винтами, называются винтовыми.

Винтовые насосы используются для перекачивания любых капельных жидкостей. Они применяются в гидроприводе, в циркуляционных водяных и масляных системах главных и вспомогательных двигателей, используются как топливные, форсуночные и даже как грузовые насосы танкеров. Винтовые насосы выпускаются с производительностью 0,5—1200 м 3 /ч при напоре 30 — 2000 Н/см 2 (3 ÷ 200 кгс/см 2 ) и частоте вращения винтов 480—3000 об/мин.

Винтовые насосы делятся на герметичные и негерметичные. Насосы герметичны, если в них винтами обеспечивается полное разобщение напорной и всасывающей камер. Винтовые насосы бывают одно-, двух-, трех- и многовинтовые. Наибольшее распространение на морском флоте получили трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением и пятивинтовые с эвольвентно-циклоидальным зацеплением. Винты этих насосов имеют прямоугольный или трапециевидный профиль нарезки.

• 1) по изменению направления потока жидкости — реверсивные и нереверсивные;
• 2) по расположению осей насоса — горизонтальные и вертикальные;
• 3) по количеству винтов — одно, 3-х, 5-ти винтовые;
• 4) с эксцентричным и концентричным расположением винтов;
• 5) с односторонним и двухсторонним всасыванием;

Одновинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована винтом (ротором) и неподвижной обоймой (статором).

Двухвинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована двумя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).

Трехвинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована тремя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).

Многовинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована более чем тремя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).

Винтовые насосы надежны в работе и обладают способностью поддерживать постоянное давление при изменении нагрузки. К недостаткам их следует отнести сложность изготовления и повышенную стоимость.

Винтовые насосы обладают рядом положительных свойств:

• возможностью создавать большие давления нагнетания;
• большой высотой всасывания;
• равномерностью подачи;
• простотой устройства;
• малой массой и габаритами;
• большой надежностью и моторесурсом; отсутствием взаимозависимости между напором и производительностью;
• постоянством к.п.д.
• бескавитационной работой при значительной частоте вращения винтов;
• высоким значением объемного к. п. д. (0,6 ÷ 0,95) и механического (0,85 ÷ 0,95);
• малым падением объемного к. п. д. с увеличением давления нагнетания;
• уравновешенностью движущихся частей;
• высокой частотой вращения винтов.

На рис. 35 изображен винтовой насос вертикального исполнения. Он состоит из пяти двухзаходных винтов одинакового диаметра. Винт 4 является ведущим, винты 5 — уплотняющими, они примыкают к цилиндрической поверхности обоймы 6. Все винты имеют одинаковые профили и различаются шириной впадин и направлением нарезки. Гребни 12 фиксируют положение винтов в- осевом направлении. Винты вместе с обоймой образуют рабочую часть насоса, которая через камеры А, В соединяется с патрубками насоса С, D. В корпус насоса запрессованы втулки 2 и 7, а в них размещены подшипниковые втулки 3, 8.

Корпус насоса имеет крышки 1 и 11. Полость Е служит для подачи перекачиваемой жидкости на смазку подшипников во время пуска насоса и его работы. Осевое усилие, возникающее на винтах из-за разности давления в камерах В и А, воспринимается упорным подшипником, состоящим из упорной пяты 9 и подпятника 10. Уравновешивание достигается и за счет подачи перекачиваемой жидкости из камеры В под нижние торцы винтов. В верхней крышке насоса установлено уплотнение 14 и клапан 13.

При пуске насоса жидкость из полости Е засасывается пятой 9 и поступает на смазку нижних подшипников, а оттуда по осевым каналам винтов 5 на смазку верхних подшипников. Воздух из полости А захватывается винтами и подается из всасывающего в нагнетательный трубопровод через камеру В и патрубок D. После заполнения перекачиваемой жидкостью всасывающего трубопровода и камеры А насосом осуществляется ее подача. Во время работы насоса жидкость поступает во впадины винтов, при их повороте — в рабочую часть насоса и оказывается отсеченной от полости всасывания поверхностями обоймы, винтов и контактными линиями зацепления. При вращении винтов жидкость переносится в полость нагнетания.

Поперечное сечение винтов представляет собой пять сцепленных шестерен особой формы, называемых образующими шестернями. Поверхность винтов насоса получается винтовым движением образующих шестерен. На рис. 36 представлено поперечное сечение этих двух заходных винтов с эвольвентно-циклоидальными несимметричными профилями.

Литература

Судовые вспомогательные механизмы — Карамушко, Лукьянов [1968]
Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, систем и устройств — Попов В.В. [2021]
Насосы и насосные станции — Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова [2018]

Винтовые насосы – устройство, принцип работы, отличия от центробежного и лопастного оборудования

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.

• 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.

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.

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/м 3 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.

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.

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 принцип работы

Несмотря на внешний вид, технические характеристики, сферу применения и прочие важные моменты, за основу все равно будет браться принцип работы системы. Ведь именно этот аспект позволяет понять, каким же образом система устроена, как происходит тот или иной процесс и почему он настолько важен. В случае с винтовыми насосами, есть так же несколько интересных моментов, которые важно понимать еще до того, как будете приобретать себе подобное оборудование.

Винтовой насос принцип работы

Процесс перекачивания жидкости в системе, происходит за счет винта, который плавно перемещается вдоль внутренней оси. Образуется эта ось за счет винтовых выемок, имеющих небольшой зазор между самим корпусом. Далее же дело остается лишь за винтами, которые своими выступами закрывают свободное место, создавая при этом уже замкнутое пространство. Таким образом, механизм не позволяет жидкости вернуться обратно, вследствие чего начинается рабочий процесс винтового насоса.

Многие не совсем принимают такой принцип работы, считая его не особо надежным. В какой-то мере это могло быть и правдой, ведь производя подобные операции, система в любом случае должна нагреваться, а учитывая показатели нагрузки, температура должна повышаться до высочайших отметок. Именно поэтому в винтовых наосах и устанавливается надежное воздушное охлаждение, позволяющее избегать каких-либо перегревов и сбоев во время работы.

Особенности принципа работы винтовых насосов:

• Сфера применения – использовать такую технологию можно практически везде, получая при этом одинаково высокий уровень производительности.
• Отсутствие шума – За счет небольшого количества составляющих, системе удается избежать сторонних шумов. Немалую роль в этом отыграла и шумоизоляция насоса.
• Производительность – Используя такой метод в правильном направлении, можно добиться по-настоящему феноменальных показателей производительности. Главное – это рассчитать потенциал системы и не сильно ее перенапрягать.
• Стабильность работы – насосы, работающие по данному принципу способны поддерживать высокую производительность на протяжении долгого времени, вне зависимости от сферы применения.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что принцип работы винтовых насосов действительно неплох, если его правильно использовать и не злоупотреблять этим напрасно.

Устройство винтового насоса

Какими бы важными не были все другие показатели, но конструкция насоса все равно будет считаться одним из ключевых моментов. Ведь от устройства насоса может зависеть то, в какой сфере его можно использовать, каких показателей производительности добиться, какой уровень вакуума задействовать и так далее.

Главные элементы винтового насоса:

• Мотор
• Статор
• Ротор
• Корпус
• Система охлаждения
• Рабочая камера

Казалось бы, в конструкции нет ничего особенного, но не все так просто, как кажется изначально. Главной особенностью считается тот факт, что винтовые насосы включают в себя лишь полностью совместимые комплектующие, которые еще и должны активно взаимодействовать друг с другом. В ином же случае, система может потерять большую часть своей производительности.

Особенности в конструкции винтового насоса:

• Такие насосы поступают в продажу в двух вариациях корпусов: цилиндрический и эластичный.
• В эластичном корпусе, винт крепится за счет расположенной рядом пружины либо же чрезмерным давлением, которое выделяет перекачиваемая жидкость.
• Цилиндрический корпус рассчитан на более высокие показатели давления, что позволяет добиваться значительно высших показателей производительности.
• Если расположенные в насосе винты имеют форму конуса, то они скорее подойдут для жесткого корпуса, так как давление в подобной системе будет весьма внушительным.
• Система охлаждения порой может работать на пике своих возможностей, не давая перегреваться и обеспечивая стабильную работу.

Учитывая все то, что было сказано о конструкции винтовых насосов, уже можно сделать свои выводы. Для кого-то такой вариант окажется вполне себе интересным, и он закажет себе насос именно такой конструкции. А для тех, кому подобная конструкция не покажется привлекательной, появиться дополнительный стимул подобрать себе что-то подходящее.

Устройство винтового насоса

Особенно популярны на данный момент шнековые системы, которые имеют целый ряд преимуществ. Шнековый механизм считается более стойким и способен достигать пика в производительности намного быстрее, чем это делают другие системы.

Область применения винтовых насосов

Еще один важный момент, который учитывается покупателями – это сфера применения вакуумного оборудования. Данный аспект действительно играет огромную роль, ведь перед покупкой человек, прежде всего, убеждается в том, подойдет ли для его задач установка или нет.

Сейчас мы рассмотрим нескольких областей применения насосов винтового типа:

• Перекачивание жидкости – причем сама жидкости может иметь не совсем стандартную степень вязкости. Система отлично справляется с перекачиванием пара, газа и самых разных смесей.
• Удаление жидкости из источников – чаще всего такими источниками являются скважины, в которых добываются различные вещества. Это может быть как уголь, так и метан, все зависит от того, где человек будет использовать данный насос.
• Добыча важнейших ресурсов – такие насосы можно использовать, даже добывая такие ресурсы, как: вода и нефть. Главное – это произвести верные расчеты и установить систему правильно.
• На серийном производстве – неплохо такие насосы могут показать себя и в других системах, в которые они могут быть установлены. Чаще всего это касается крупных предприятий, занимающихся производством какого-либо товара, нуждающегося в процессе перекачивания жидкости.

Все эти задачи очень трудно проделать без участия насосов со встроенными винтами. Но есть еще один интересный момент в использовании подобного оборудования, который так же нужно принимать во внимание. Данным аспектом считается перечень отраслей, в которых можно эффективно использовать подобное оборудование.

Отрасли, в которых применяются насосы винтового типа:

• Металлургия
• Химическая промышленность
• Серийное производство
• Нефтяная промышленность
• Канализация и водоснабжение

Эти отрасли так же очень трудно представить без использования вакуумного оборудования. Очень часто в таких направлениях используется шнековый насос, который предназначен для погружения в землю. Область использования подобных насосов связана с добычей различных веществ. Винтовые шнековые насосы – это самый настоящий прорыв в вакуумной отрасли, ведь используя подобное оборудование, производить добычу нефти, угля, добиваться к источникам воды гораздо проще.

Область применения винтовых насосов

Учитывая это, можно смело сказать, что вакуумное оборудование действительно развивается с огромной скоростью и в скором времени, этот прогресс может стать еще более видимым.

Винтовой насос высокого давления

Говоря о том, какая вариация насосов является наиболее производительной, то, несомненно, это винтовые насосы высокого давления. Подобное оборудование пользуется огромнейшим спросом среди крупных компаний, занимающихся добычей нефти, метана, либо же каких-то других веществ.

Винтовой насос высокого давления

Такие установки имеют совершенно иной принцип работы, так как рассчитаны под огромнейшие нагрузки. В таких системах наибольший упор делается на уровень давления и систему охлаждения. Подобные насосы всегда работают под огромной нагрузкой, из чего собственно и следует постоянный перегрев системы. Наличие воздушного охлаждения дает возможность избегать перегревов и постоянно работать на высоком уровне без спадов в производительности.

Чаще всего это касается винтовых электронасосов, которые работают на высоких показателях давления. То же самое касается и шнековых насосов, напор давления которых порой достигает просто феноменальных показателей.

Сейчас мы рассмотрим ценовые диапазоны винтовых насосов:

• Низкий ценовой сегмент – от 20.000 до 40.000 рублей
• Средний ценовой сегмент – от 40.000 до 300.000 рублей
• Высокий ценовой сегмент – от 300.000 до 2.000.000 рублей и выше

Такие расценки не являются на сегодняшний день чем-то сверхумственным. Обусловливается все это кризисом в стране и процессом создания подобного оборудования, занимающим много времени и сил.

Еще один интересный вопрос, касающийся винтовых насосов на высоком уровне давления, заключается в его выборе. Сейчас мы рассмотрим несколько критериев, по которым стоит выбирать подобное оборудование.

Критерии при выборе винтового насоса (высокого давления):

• Технические характеристики
• Соотношение цены и качества
• Герметичность сборки
• Качество системы охлаждения
• Популярность бренда производителя
• Дополнительный функционал
• Комплектация насоса
• Наличие гарантий от производителя
• Габариты и наличие шума во время работы

Все эти моменты надо брать во внимание еще до самой покупки. Обратив на это внимание и выбрав себе подходящий насос, можно раз и всегда забыть о том, что с насосом может что-то произойти. А если даже и случиться какой-то сбой, то вы всегда сможете воспользоваться гарантией от производителя и исправить все неполадки абсолютно бесплатно.