Винтовые насосы

Основные характеристики.

Выбор насоса зависит от его эксплуатационных характеристик: диаметр, эксцентриситет оси и шаг винта, его стартовое напряжение с обоймой. В соответствие с ними выбирают объем замкнутой камеры. Подача жидкости зависит от этого объема и частоты вращения винтов. Оптимальной считается производительность 60-80 литров в минуту.
Самовсасывающий насос с одним вращающимся валом при заборе жидкости стабильно функционирует даже при малом ее объеме. Максимальная температура прогоняемого материала зависит от типа статора, вида жидкости и условий работы насоса.
Подача жидкости – с прямым вытеснением, ровная, без колебаний. Устойчивость эластомерного материала к химическому и механическому воздействию повышенная. Допустимые жидкости – с аномальной вязкостью, не превышающей 200 тысяч мПа•c. Для насосов серии МС – в пределах 800 тысяч мПа•c. Некоторые типы винтовых насосов способны перекачивать материал с твердыми частицами, кроме абразивных.

Рис. 1. Винтовой (шнековый) насос в разрезе

Устройство и принцип работы.

Главные рабочие элементы – стальной ротор и резиновый статор.
Ротор является центральным ведущим винтом круглого сечения. Шаг резьбы – большой. Вместе с двумя боковыми замыкателями (ведомыми винтами) благодаря профилю нарезки они обкатываются относительно друг друга. Образуются герметически отделенные камеры, которые при вращении винтов распределяют вдоль оси ротора жидкость равномерно между всасывающий (забирающий) областью и нагнетательной (подающий).
 Статор изготавливается из резины по методу вулканизации. Ротор производит вращения внутри статора, двухзаходный винт круглого сечения, или полый сердечник, которого аналогичен сечению ротора. Шаг резьбы статора – удвоенный шаг резьбы ротора.
С помощью быстроразъемного соединения к насосу подсоединяется подающий жидкость элемент (нагнетательный растворовод). При подаче энергии электромотором ротор начинает вращение по гипоциклоидной траектории, получая энергию от мотора через шарнирно-муфтовый элемент. Полости между поверхностями статора и центрального винта осуществляют движение по спиральной траектории. Жидкость из входного отверстия поступает в выпускной патрубок.

Рис. 3. Винтовой насосный агрегат горизонтального исполнения

Преимущества.

Винтовые насосы мобильны и портативны. Их легко транспортировать, устанавливать и обслуживать. Для использования данного типа гидравлических машин не требуются обязательные профессионально-технические знания.
Одно из главнейших преимуществ винтовых насосов – способность перекачивать жидкости с включением твердых элементов без повреждения последних и без заклинивания винта. На выходе давление получается высокое.
Важную роль играет способность самовсасывания жидкости. Механизм насоса хорошо сбалансирован, ведомые винты не создают излишнего шума, поскольку вращаются под действием сил давления жидкости.

Недостатки.

Производство винтового насоса – сложные и дорогостоящий процесс, что увеличивает его себестоимость и снижает коэффициент полезного действия. Отмечается низкая производительность насоса.
Рабочий объем подачи не регулируется. После закрытия подающего патрубка объемный принцип действия механизма не позволяет в процессе использования увеличивать или уменьшать количество подаваемой жидкости. Увеличение нагрузки на роторный винт повреждает приводной механизм.
Насос невозможно проверить без наличия перекачиваемого материала, поскольку повышается трение деталей и их нагревание, что может привести к поломке насоса.

Особенности в сравнении с другими типами.

По сравнению с другими центробежными насосами винтовые более габаритны из-за конструкционных особенностей. Однако для покачивания скважин они применяются чаще, поскольку имеют возможность перекачивать жидкость как вязкую, так и с примесями (например, вода с песком).
Винтовой гидронасос, в отличие от поршневого и плунжерного, жидкости подает равномерно, что обусловлено самим механизмом действия: винтовой ротор, контактирую со статором в каждом положении создает закрытые полости с материалом, благодаря чему он перемещается беспрерывно.

Область применения и производство.

Начало применения винтового насоса относится ко второй трети XX века. Область применения зависит от вида сырья. Спектр применения таких насосов на сегодняшний день широк:
•    производство напитков (вино, спирты, пиво, солод, сусло, концентраты, эссенции ароматизаторы, сиропы, минеральная вода и прочие жидкости);
•    пищевая промышленность (мармелад, джем, мясные и растительные экстракты, соки, плавленые сыры, молоко и молочные продукты, тесто, шоколад, соусы, паштеты, гомогенизированные продукты и многое другое);
•    косметическая и перегонная (кремы, пасту, мыла, шампуни, витаминные растворы, эмульсии);
•    индустрия химического, полиграфического, текстильного производства (смолы, клеи, пасты ПВХ, квасцы, лаки и краски, удобрения, кислоты, декстрины, бензин, нефтепродукты, известковое молоко, крахмалосодержащие растворы и так далее);
•    изготовление керамических плиток, строительных материалов (цементное и глиняное тесто, литейная паста, солоды, цементное молоко, смеси, асбест);
•    очистка и кондиционирование воды (сточные воды, морская известь, стоки разных видов).
 
Скважинные винтовые насосы чаще всего применяются отечественного производства (Водолей, Belamos, Акватехника), которые значительно дешевле импортных. Такие насосы используют для прокачки скважин, добычи воды, нефти, газов (метана) и угля.
О выборе, обвязке и установке винтового насоса в скважину более подробно можно узнать из видео: