Огляд пристрою та моделей шнекових (гвинтових) свердловинних насосів. Гвинтовий насос: пристрій, моделі, сфера застосування Гвинтовий насос за принципом дії є

Шнековий насос, який ще називають гвинтовим, є одним з різновидів пристроїв роторно-зубчастого типу. У ньому натиск рідини, що нагнітається, формується за рахунок її витіснення гвинтовими роторами, що обертаються всередині статора. Їх може бути один або кілька, залежно від конфігурації пристрою. Шнекові насоси легко виходять з шестерен, а робиться це за допомогою збільшення в них нахилу зубів, а також зменшення числа зубів у шестерень. Однак краще використовувати "оригінальну версію" пристрою.

Шнековий насос працює відповідно до наступного принципу. Перекачування рідини здійснюється за рахунок того, що вона переміщається між гвинтовими канавками та поверхнями корпусу. Канавки знаходяться вздовж осі гвинта. Своїми виступами вони "ходять" змінними канавками, що перешкоджає переміщенню рідини назад.

Шнековий насос застосовується у досить широкому діапазоні. Він може стати в нагоді для перекачування газу, пари, а також їх сумішей або рідин, що мають різну ступінь в'язкості. Вперше їх запровадили у виробництво далекого 1936 року. Завдяки простоті конструкції вони вільно можуть працювати і за наявності механічних домішок, що мають в'язкі флюїди при рівні тиску до 30 МПа. Такі характеристики є дуже важливими для вирішення безлічі найрізноманітніших завдань. Цілі установки активно застосовуються у свердловинах, призначених для видобутку метану із пластів вугілля, а також для відкачування води звідти. Їх використовують для води, а також інших свердловин.

Шнековий насос має цікаві конструктивні особливості. Для збільшення якості ущільнень, а також для зменшення кількості витоків у даному виді пристроїв прийнято використовувати циліндричні або еластичні конічні корпуси. Конічний гвинт притискається пружиною дуже надійно, крім того, свою роль тут грає тиск рідини, що перекачується, що істотно зменшує кількість витоків. Насоси, що мають металевий корпус, здатні витримати значно вищі навантаження, ніж їх аналоги, поміщені в еластичні корпуси. Пристрій з конічним гвинтом здатний добре працювати і в жорсткому корпусі.

Найпоширеніший насос шнековий - тригвинтовий. Насправді його сфера застосування виявилася найширшою. Пов'язано це з певними характерними перевагами даного виду обладнання:

Рівномірне подання речовини;

Можливість перекачування рідин, що мають тверді добавки, без будь-яких пошкоджень;

Можливість для самовсмоктування рідин;

Високий тиск на виході може бути отриманий без маси каскадів нагнітання, характерних для інших;

При роботі пристрій створює шумові ефекти на досить низькому рівні;

Механізм насоса збалансований дуже добре.

У даного виду є й певні недоліки, яких значно менше, ніж переваг:

Достатньо високий ступіньскладності при виготовленні даного виду обладнання, а також його висока вартість;

відсутність можливості регуляції робочого обсягу;

Використання вхолосту просто неприпустимо.

Гвинтові насоси – це насосна техніка об'ємного класу, яка створює натиск завдяки тому, що рідина витісняється ротором, що обертається навколо статора. Як правило, гвинтові апарати відносяться до категорії зубчастих роторних апаратів, які роблять на базі.

Перші моделі гвинтового типу з'явилися на ринку в 1920-х роках минулого століття, і буквально через одне десятиліття вибороли своє місце в промисловому виробництві, на текстильних та тютюнових підприємствах, у галузях з обробки металів та переробки відходів. У нафтовій галузі гвинтову техніку почали використовувати наприкінці 80-х років минулого століття.

1 Типи та пристрій гвинтової техніки

За типом і будовою ротора виділяють три основні види гвинтових насосів:

одногвинтові насоси;
насоси двогвинтові;
тригвинтові насоси.

Розглянемо кожен докладніше. Одногвинтовий насос – це об'ємна техніка горизонтального типу.Одногвинтовий насос у стандартній комплектації – це статична гумова обойма з двозахідною гвинтовою поверхнею та однозахідним гвинтом із металу. Коли гвинт обертається в обоймі, у порожнини, що створюються, всмоктується рідина, і пересувається вздовж осі в нагнітальну область.

Апарати з двома гвинтами використовують в основному для перекачування морських, прісних або мінеральних вод. При цьому є окремий клас спеціальних апаратів із двома гвинтами для в'язких рідин – це техніка для мазуту. Відрізнятимуться вони в одинарному торцевому ущільненні, сорочці обігріву та міцній сталі для виготовлення корпусів.

Техгвинтовий насос – використовують для перекачування неагресивних субстанцій, зі змащувальною здатністю без абразивних та механічних домішок. Змащувальна здатність обмежує показник в'язкості за мінімальним показником. За максимальним показником в'язкості обмеження відбувається за рахунок того, який потужності сам електронасос.

1.1 Насос гвинтовий та шнековий – основна відмінність

Оскільки обидва види техніки можна віднести до апаратів витісняючого типу, характер дії робочого органу, що відрізняється, зараховує шнекову апаратуру до динамічної, за рахунок гвинтової (геротної) пари, тобто статора і ротора.

Шнекова гвинтова ексцентрикова техніка незамінна при перекачуванні в'язких неоднорідних матеріалів з різного роду і калібру домішками. Вони самоусмоктують і не створюють пульсацій або розриву потоку.

1.2 Принцип дії гвинтового насосу

Конструктивні елементи будь-якої гвинтової техніки включають такі основні деталі:

моторний привод редукторного типу;
перехідну стійку;
геротну (гвинтову) пару, що складається зі статора та ротора;
патрубок натиску на виході;
камеру;
шарнір;
пристрій для ущільнення валу

Статор при цьому зроблений з еластомеру, всередині статора - ротор, який представляє собою гвинтоподібний металевий елемент. Ефект всмоктування створює обертання ротора, яке змінює обсяги порожнин між ротором та статором. Рідина поступово переміщається по осі ротора, тиск змінюється і створюється натиск.

Корпус, шнек та вал напірних апаратів можуть виготовлятися з чавуну, вуглецевої та нержавіючої сталі марок AISI 304/316/420, ХМ 19 або 17 4 PH, з нікель-алюмінієвої бронзи або хастеллойя, інконелю. Багато апаратів мають вбудований захист від сухого ходу за технологією ATEX.

1.3 Принцип роботи гвинтового насоса (відео)

1.4 Модель ОВН

Серія гвинтової техніки ОВН використовується для перекачування в'язких матеріалів. Наприклад, маркування ОВН4-2,5/5 означає, що це:

Про – апарат для молочного виробництва;

ВН – гвинтовий напірний апарат (насос);

4 – обсяг продуктивності у літрах за 100 оборотів ротора;

2,5 – кількість кубічних літрів на годину (продуктивність);

5 – атмосферний тиск апарату.

У стандартному варіанті виробництва техніка може витримувати температуру до 80 ° C, комплектується стандартним валовим торцевим ущільнювачем, і корпусом з нержавіючої сталі марки AISI 304.

За спецзамовленням можливе виконання, яке витримує роботу при температурі до 140 °C, з байпасом для можливості дозування матеріалів або зі штуцером, який дозволяє використання CIP миття.

Загалом у серії ОВН дванадцять моделей з різними характеристиками: ОВН-8-4,0/5, ОВН-8-6,0/5, ОВН-4-1,5/5, ОВН-4-2,5/5, ОВН-2-1,5/5 , ОВН-2-0,7/5, ОВН-М, ОВН-6-3,5/5, ОВН-6-5,0/5, ОВН-8-3,0/5 та ОВН-6-2 5/5.

2 Вибір та обслуговування гвинтової техніки

Щоб вибирати гвинтову техніку, яка найкраще підійде для потреб вашого виробництва, варто враховувати деякі конструктивні особливості. Щоб визначитися в тому, спочатку варто визначити потрібний вам тип апарату, від якого залежатиме показник продуктивності в кубічних метрах на годину або літрах за хвилину.

Потім визначити потрібний рівень тиску та висоту стовпа рідини в районі патрубка, так званий показник NPSN. Крім того, потрібно враховувати показники хімічного складу, щільності і в'язкості, температуру і кислотно-лужний баланс субстанцій, що перекачуються. Крім цього враховуйте кількість абразивів і можливу наявність твердих частинок у складі матеріалу, що перекачується.

Ну і не забудьте врахувати напругу і частоту електроживлення, і тип механізму передачі від двигуна до насоса. Неабиякою підмогою буде ремкомплект, що входить до переліку комплектації апарату, з найнеобхіднішими запасними частинами.

Ремонтний комплект для гвинтового насоса зазвичай складається зі змінного робочого гвинта та гумової прокладки. Тому заміна шнека при зносі може здійснюватися самостійно без обов'язкового звернення до сервісної служби.

2.1 Області застосування

Гвинтову техніку використовують у багатьох сферах промислового виробництвата для побутових потреб. Серед основних видів напірної техніки гвинтового типу можна виділити:

гвинтовий насос для води (різні варіації відцентрового насоса – , пневмогвинтовий насос, глибинний занурювальний насос);
харчовий гвинтовий насос (молочний, олійно-жировий, кондитерський та інші);
апарати для фармацевтичної та хімічної промисловості;
техніка для нафтогазової та нафтохімічної промисловості;
апаратура для електростанцій;
техніка для морської та корабельно-будівельної галузі.

Підвищений рівень хіміко-механічної стійкості до різних неабразивних включень і в'язких елементів, які можуть бути присутніми в рідині, обумовлюється складом еластомерним корпусу статора. Крім того, саме склад корпусу статора визначається максимально допустимий температурний діапазон, з яким може працювати гвинтова техніка.

Наприклад, у нафтовій промисловості корпуси роблять із еластомеру марки NBR, який може витримувати температури до 80 °C. У гвинтовій техніці загальнопромислового призначення застосовують матеріали EPDM і HYPALON, які можуть працювати при температурах до 120 °C. А у хімічній промисловості використовують гумовий еластомер типу FKM, який витримує температуру до 150 °C.

Гвинтовий насос – це агрегат, призначений для перекачування розчинів та рідин підвищеної в'язкості. Таке обладнання використовується в багатьох сферах промисловості – текстильному хімічному та металообробному виробництві. Гвинтові насоси мають просту конструкцію, відрізняються надійністю і тривалим робочим ресурсом.

Влаштування гвинтового насоса – з чого складається прилад?

Основним елементом гвинтового насоса є ротор. Він має циліндричну форму та спіральний жолоб, що нагадує гвинт або шнек. Ротор розташований усередині статора, з еластомерною гільзою і спіралеподібним каналом. Сам статор має форму сталевої труби. Роторна спіраль може бути обладнана кількома заходами. При цьому статорна спіраль завжди обладнана одним заходом більше.

Уздовж контактної лінії між статором та ротором розташовані захищені від проникнення води ділянки, що розділяють робочу порожнину насоса на кілька частин. Завдяки особливому розташуванню ротора в статорі, ці ділянки по черзі відкриваються та закриваються.

Регулювання обсягів рідини, що відкачується здійснюється за допомогою зміни кількості оборотів ротора. Для цього слід використовувати частотний привід.

Всі елементи насоса поміщені в міцний корпус із пластику або чавуну. При цьому, якщо використовується гвинтовий насос для свердловини, його корпус виготовляється з нержавіючої сталі.

Принцип дії кожного гвинтового агрегату ґрунтується на переміщенні рідини вздовж гвинтової осі всередині камери. Вісь утворюється між поверхнею корпусу та гвинтовими канавками шляхом входження гвинтових виступів у суміжні канавки. Завдяки такому принципу роботи всередині приладу створюється замкнутий простір, який не дозволяє рідині переміщатися назад з приладу.

У наші дні гвинтові насоси використовуються у багатьох сферах життєдіяльності людини. Найчастіше це обладнання застосовується:

На харчових фабриках – при виробництві продуктів харчування агрегати застосовуються як дозатори;
У будівництві – насоси використовуються для подачі сумішей, що використовуються з метою виробництва наливної підлоги та покрівлі;
На свердловинах прилади викачують забруднену воду з великою кількістю домішок. Гвинтовий насос свердловин може використовуватися, як для джерела з чистою водою, так і для свердловини з піском;
У хімічній промисловості гвинтові насоси перекачують великі обсяги густих речовин для їх подальшої обробки.

Висока надійність і здатність працювати під високими навантаженнями робить гвинтові насоси одним з найпрогресивніших видів насосного обладнання.

Переваги та недоліки гвинтових насосів

Високий попит на гвинтові насоси обумовлений безліччю їх переваг. Серед них слід виділити:

Високий ККД приладів – від 50 до 70%;
Агрегати здатні працювати з дуже в'язкою рідиною, створюючи тиск набагато вище, ніж імпелерні помпи;
Гвинтові насоси здатні перекачувати рідини з великою кількістю твердих домішок;
Принцип роботи гвинтового приладу унеможливлює утворення пульсацій, які характерні для обладнання інших видів;
Гвинтові насоси є самоусмоктуючими приладами, а максимальна глибиназабору рідини може становити 8,5 м;
Прилади відрізняються компактністю та низьким рівнем шуму;
Завдяки високій надійності, гвинтові насоси дуже рідко вимагають ремонту і не потребують частого обслуговування.

Як і інші види насосів, гвинтове обладнання має слабкі сторони. Перший мінус полягає у високій вартості агрегатів, через що використовувати їх на своєму виробництві можуть дозволити собі далеко не всі підприємства. Другий недолік полягає у відсутності можливості регулювання обсягів рідини, що відкачується.

Види гвинтового насосного обладнання

Так як гвинтові прилади задіяні в багатьох сферах застосування, вони відрізняються особливостями конструкції. За своїм пристроєм агрегати поділяються на такі типи:

Шнекові насоси – ці агрегати призначені для перекачування великих обсягів агресивних хімічних та абразивних речовин. Шнековий прилад ефективно працює як у вертикальному, так і в горизонтальному положенні. Нерідко таке обладнання використовується для води із свердловин та глибоких колодязів. Шнекові агрегати мають просту конструкцію і порівняно невисоку вартість;

Штангові насоси – такого роду пристрої використовуються для високов'язких середовищ у підприємствах з видобутку та переробки нафти. У конструкцію штангового насоса входить гирловий сальник, обертальна колона та поверхневий привід. Агрегати цього типу відрізняються високою продуктивністю та досить високою вартістю;

Вакуумні насоси – ці агрегати обладнуються двома гвинтовими роторами, що обертаються на протилежні сторони. Завдяки такій конструкції вакуумного насоса рідина спочатку потрапляє в область між гвинтовими камерами і циліндром, а потім потрапляє в отвір для вихлопних газів.

Гвинтовий насос для в'язких рідин показує високу продуктивність, проте ефективність роботи пристрою багато в чому залежить від правильності його використання. У зв'язку з цим перед тим, як купувати прилад для побутових або промислових цілей, потрібно переконатися у його відповідності до обраної області застосування.

Який насос краще – відцентровий чи гвинтовий насос?

Багато людей, які хочуть купити насос для побутових цілей, замислюються про те, що краще - відцентровий або гвинтовий насос. Обидва ці види відрізняються між собою областями використання та особливостями конструкції.

Відцентровий насос - досить дорогий прилад, який добре впорається із забезпеченням водою заміського котеджу. Ці насоси можна використовувати як для свердловин, так і для колодязів. У пристрій агрегату входить зафіксоване на валу робоче колесо, яке виштовхує воду нагору. Це обладнання підходить тільки для перекачування чистої води, має високий ККДта споживає невелику кількість електроенергії. Відцентрові насоси відрізняються високою надійністю та тривалими термінами експлуатації.

Гвинтові насоси використовуються переважно у промисловості. Набагато рідше занурювальний агрегат такого роду застосовується у побуті та господарстві. Якщо ж для обслуговування приватного будинку був обраний саме такий прилад, його слід використовувати для перекачування не дуже забрудненої води, кількість твердих домішок в якій не повинна перевищувати 150 г/м 3 рідини.

Вибір насосного обладнання в основному залежить від води, яку він перекачуватиме. Якщо агрегат потрібний для подачі чистої питної води, то краще вибрати відцентровий насос. Якщо рідина потрібна для поливу, то краще віддати перевагу гвинтовому обладнанню.

Гвинтові та лопатеві насоси – у чому відмінності?

Більшість недосвідчених покупців часто помиляються, приймаючи лопатевий насос за гвинтовий. Відмінності між агрегатами цих видів полягає в сферах застосування та характеристиках агрегатів.

Гвинтові пристрої здебільшого використовуються у промислових цілях, набагато рідше – у побуті. Серед їх переваг слід виділити:

Рівномірний обсяг подачі рідини, що перекачується;
Здатність до самоусмоктування;
Відмінно збалансована конструкція;
Агрегат ефективно працює навіть за наявності у рідині твердих домішок;
Висока міцність деталей.

До недоліків гвинтових насосів відноситься висока вартість обладнання, великі габарити, підвищене тертя його запчастин, високий рівеньшуму та неефективне охолодження.

Лопатеві насоси застосовуються в побуті. Насос лопатевий відцентровий має такі переваги:

Простота в експлуатації та обслуговуванні;
Можливість підключення до одного трубопроводу відразу кількох лопатевих насосів;
Скромні габарити та вага;
Низький рівень шуму під час роботи;
Невисока вартість більшості моделей;
Наявність ефективної системиохолодження.

Серед мінусів ролико-лопатевого насоса слід виділити відсутність можливості працювати із забрудненою водою. Насос лопатевий відцентровий має низький ККД, а, при звуженні проточних каналів, більшість агрегатів перегріваються, що призводить до їхньої поломки. Для виробництва більшості моделей використовуються важкі сталеві запчастини, які у парі з легким пластиковим корпусом погіршують баланс і стійкість приладів.

Важлива характеристика насоса лопаті – це його продуктивність. Вона сильно залежить від якості води та потужності агрегату. Якщо насос не має високої потужності, то він не перекачуватиме необхідну для обслуговування приватного будинку кількість рідини. Тому для заміського житла слід вибирати потужніше обладнання, покупка якого обійдеться набагато дорожче.

Гвинтовий або ексцентриковий шнековий насос - об'ємний насос, що набув широкого поширення в різних галузях промисловості, використовуваний наприклад як для перекачування цукрового сиропу в харчової промисловості, так як занурювальний насос для свердловини, що застосовується при розробці нафтових родовищ. Різноманітність застосувань стала можливою завдяки влаштуванню шнекового насоса, який може забезпечувати широкий діапазонпродуктивності за досить високих тисків.

Гвинтовий насос відмінно підходить для перекачування високов'язких, чутливих до зсуву продуктів, а також рідин із вмістом твердих включень

Основними елементами ексцентрикового гвинтового шнекового насоса є металевий спіральний ротор, що обертається в еластомерному статорі.

Ротор
Статор
Всмоктуючий патрубок
Нагнітальний патрубок
Ущільнення валу
Карданні шарніри

Принцип роботи гвинтового насосу

Ротор щільно прилягає до спірального еластомерного статора, утворюючи подвійний ланцюжок герметичних порожнин. При обертанні ротора рідина переноситься в цих порожнинах від патрубка, що всмоктує до нагнітального, не змінюючи при цьому свого об'єму і форми.

Матеріальне виконання

Для основних елементів гвинтового насоса доступні різноманітні матеріали, що забезпечують необхідну стійкість під час роботи з агресивними, абразивними, високотемпературними рідинами.

Можна виділити такі основні матеріали:

Типи ущільнення валу насоса

Сальникове ущільнення (посилання на сальникове ущільнення)
Манжетне ущільнення
Торцеве ущільнення (одинарне або подвійне) (посилання на торцеве ущільнення)
Магнітна муфта

Основні виконання гвинтових насосів

Продуктивність: від 0,03 м3/год до 500 м3/год
Максимальний тиск (стандартне виконання): від 6 до 48 бар
Кількість ступенів (стандартне виконання): від 1 до 8

Примітка: максимальний тиск практично не обмежений і залежить від кількості послідовних ступенів насосів. Майже всі виробники виробляють насоси до 8 ступенів, що відповідає тиску 48 бар. У деяких виробників у лінійці є гвинтовий насос високого тиску до 240 бар.

В'язкість рідини: від 1 до 3000000 сПз
Максимальний розмір твердих включень: 150 мм

Переваги та недоліки гвинтового насоса

Переваги

Перекачування високов'язких рідин
Високий тиск
Постійне подання
Можливість до самоусмоктування
Перекачування рідин чутливих до зсуву
Широкий вибір матеріалів
Можливість роботи з рідинами, що містять тверді включення
Широкий діапазон подач

Недоліки:

Займають дуже багато місця. Чим більше ступенів у насос, тим довжина проточної частини стає більшою.
Важко обслуговувати. Для заміни основних робочих елементів необхідно багато вільного місця та спеціальне обладнання.
Висока вартість запасних частин
Ротор та статор завжди знаходяться в контакті. Приводить до збільшеного зношування при перекачуванні абразивних рідин
Неприпустима робота «в суху»

Області застосування

Гвинтові насоси використовуються найчастіше в наступних галузях промисловості.

Нафтова та газова промисловість
Хімічна промисловість
Водоочищення та водопідготовка
Целюлозно-паперова промисловість
Лакофарбова промисловість
Харчова
Фармацевтична
Суднобудування та судноплавство

Для наступних завдань.

Гвинтові насоси набули широкого поширення у сфері забезпечення приватних будинків та котеджів чистою водою з колодязя або свердловини.

Кожен власник свого будинку знає, що після придбання нерухомості варто подумати про забезпечення будинку водою. Адже відсутність водопостачання може сильно зіпсувати враження від покупки.

Правильний вибір занурювального насоса, а в нашому випадку гвинтовий насос є гарантією безперебійного водопостачання протягом тривалого часу.

Гвинтовий насос для свердловини користується заслуженою популярністю серед любителів заміського відпочинкуна своїй ділянці, а також серед власників котеджів та будинків за рахунок простоти експлуатації та легкості монтажу. До того ж, на відміну від поверхневого насоса, гвинтовий відрізняється універсальністю подачі води з великої глибини.

Принцип роботи гвинтових насосів.

Робота гвинтових насосів ґрунтується на понятті гвинта Архімеда.

Відео про гвинтовий насос

Гвинтові насоси хороші для створення достатньо високих тисківпри невеликій подачі рідини. Широке поширення гвинтові насоси набули в Останнім часом, знайшовши найбільшу популярність у забезпеченні водою із свердловин приватних будинків та котеджів.

Найбільш широко гвинтові насоси застосовуються у хімічній промисловості для перекачування агресивних хімічних середовищ.