Винтовые насосы. Устройство и работа.

Винтовые насосы. Перекачка жидкостей, содержащих твёрдые вещества, жидкостей с низкой и высокой вязкостью, субстанций обладающие свойствами менять вязкость при механическом воздействии на них, абразивных и веществ имеющие свойства смазывать поверхности и не имеющие таких свойств, агрессивных и токсичных субстанций-является задачей, с которой успешно справляются винтовые насосы (ВН).

Такие жидкости являются объектом переработки в нефтегазовой и химической промышленности, в системах водоочистки и водоподготовки для отопления, в лакокрасочной и пищевой отраслях, в фармацевтической промышленности и, надёжная и равномерная подача их на обработку, в технологические процессы, является одним из критериев эффективности их работы.

Альтернативными названиями винтовых насосов являются:

шнековые насосы, героторные насосы, эксцентриковые насосы, одновинтовые насосы.

Свойства винтовые насосы

Основными отличительными свойствами ВН являются:

• большой диапазон производительности, от 1 мл/час до 1000м3/час;
• большой диапазон создаваемых давлений, от 6 до 48 бар, в отдельных случаях до 240 бар;
• геометрия сменяемого ротора может быть выполнена в различных модификациях, в зависимости от перекачиваемого материала;
• высокий уровень всасывания, до 9 м;
• возможность менять направление подачи субстанции при помощи реверса привода;
• возможность установки ВН в различных положениях, горизонтальном, вертикальном, под углом.
• Температура перекачиваемой жидкости может быть от -20 до +200ОС;
• ровное малошумное вращение.

Материалы, применяемые для изготовления ВН должны обладать свойствами, обеспечивающими высокую работоспособность и долговечность агрегата.

Для изготовления деталей и блоков ВН применяются чугун, высоколегированная сталь, титан, композиционные сплавы, керамика и пластмасса в случае агрессивных и абразивных сред, а также, износостойкий каучук и другие эластомеры.

Устройство ВН (рис.1)

ВН включает в себя следующие блоки: статор, ротор, привод ВН, эксцентриковый карданный вал, присоединительные фланцы, уплотнения, корпус.

Статор представляет собой толстостенную трубу, выполненную из эластомера, завулканизированную в стальной корпус. Внутренняя поверхность трубы выполнена в виде винтовых каналов, образующих выступы и углубления, внутри которых вращается вал ротора.

Ротор представляет собой винт с большим шагом, который своей наружной поверхностью контактирует с внутренней поверхностью статора. Один конец ротора связан с карданным валом, а другой свободно вращается. Ротор выполнен из высоколегированной стали или из износостойкой керамики.

Привод ВН представляет собой корпус, в котором установлен промежуточный вал опирающийся на подшипники, один конец этого вала соединяется с электродвигателем, а другой конец, с эксцентриковым карданным валом.

Эксцентриковый карданный вал представляет собой вал с двумя карданными шарнирами, обеспечивающими свободное эксцентриковое вращения ротора.

Присоединительные фланцы устанавливаются на входном и выходном отверстиях ВН и служат для соединения ВН с системой всасывания и подачи жидкости для переработки.

Уплотнения представляют собой контактные уплотнительные обоймы одинарного и двойного действия или сальниковые набивки.

Корпус представляет собой трубу из чугуна или легированной стали, в которой, методом вулканизации, закреплён статор ВН.

Работа ВН ( рис. 2, 3, 4, 5)

ВН относятся к группе объёмных насосов, у которых вращающийся ротор и неподвижный статор образуют пару, обеспечивающую перекачку жидкости, причём, ротор вращается эксцентрично и его наружная поверхность всё время находится в контакте с внутренней поверхностью статора.

Принцип действия ВН основан на создании вакуума в очередной по шагу ячейке статора, при вращении ротора, в контакте со статором. Жидкость всасывается в ячейку с образовавшимся в ней вакуумом и выталкивается из неё поступательным движением поверхности ротора.

Существует несколько вариантов конструкций перекачивающей пары, из которых, наиболее используемые:

геометрия S (рис.2), обеспечивает щадящую перекачку, с этой геометрией ВН обладает компактными габаритами при большом числе шагов винта, большими сечениями входных отверстий, низкой скоростью движения потока, возможностью перекачки крупных твёрдых компонентов в жидкости, создаёт давление до 12 бар.

геометрия L (рис.3), при хорошем объёмном КПД, обеспечивает длительный срок эксплуатации, благодаря сильно вытянутой уплотнительной линии контакта ротора со статором, обладает большой производительностью в сочетании с компактными габаритами, создаёт давление до 6 бар.

геометрия D (рис.4), обеспечивает компактные габариты ВН, при большой производительности и высоком давлении, обеспечивает беспульсационную перекачку суспензий и высокую точность дозировки, создаёт давление до 12 бар.

геометрия P (рис.5), обеспечивает компактные габариты ВН при высокой производительности, обеспечивает перекачку суспензий с минимальными пульсациями в сочетании с высокой точностью дозирования, большой срок службы, хороший КПД, создаёт давление до 6 бар.

Применение ВН

Особое значение ВН имеют в нефтяной отрасли, что определяется возможностью перекачки мультифазной жидкости, которой является сырая нефть извлекаемая на поверхность, представляющая собой загазованную смесь, содержащую твёрдые частицы, песок и пластовые воды.

Перекачка тяжёлой нефти, также является областью широкого применения винтовых насосов, как наиболее эффективных из всех способов для этой цели. Кроме того, ВН применяются для закачки воды в нефтяные скважины для увеличения их производительности.

В химической промышленности ВН применяются при производстве спиртов и различных растворителей, красок и клеев.

В строительной отрасли ВН незаменимы для перекачки битума, гудрона, различных смол.

Пищевые продукты, перекачиваемые ВН, не подвергаются значительному повреждению и сохраняют вкусовые и гигиенические свойства.

Применение ВН в различных отраслях не влечёт за собой значительных изменений в их конструкции, кроме замены контактных материалов, соответствующих перекачиваемой жидкости.

Основными мировыми производителями винтовых эксцентриковых насосов-являются фирмы:

Netzsch, Seepex, Allweiler, PCM, Wangen, Verder, Bornemann, Mayno, Knoll.

Рекомендуем к чтению: грузоподъёмные электромагниты