Гвинтовий насос: принцип роботи та область застосування

 Гвинтовий насос: принцип роботи та область застосування

З моменту створення першого насоса інженери придумали чимало різновидів нагнітальних механізмів, кожному з яких властиві свої переваги.

Деякі отримали дуже широке поширення, інші застосовуються лише в особливих умовах.

До агрегатів «спеціального призначення» можна віднести гвинтовий насос: принцип дії агрегату дозволяє перекачувати речовини, перед якими пасують багато хто з його конкурентів. Далі ми дізнаємося, з чого складається даний насос і як він працює.

Зміст

  • 1 Застосування гвинтового насоса
  • 2 Достоїнства і недоліки
  • 3 Принцип роботи
  • 4 Відео на тему

Застосування гвинтового насоса

Гвинтові насоси замислювалися як пристрої для перекачування рідин і розчинів з великою в’язкістю.

Потреба в таких агрегатах є у багатьох галузях промисловості, наприклад, у харчовій, хімічній, текстильній, металообробній і т. д.

У будівництві за допомогою гвинтових помп здійснюють подачу суміші для наливних підлог і покрівельних покриттів.

З плином часу ця технологія ставала дедалі більш досконалою і сьогодні гвинтові насоси успішно працюють в десятках тисяч свердловин по всьому світу. Саме ці агрегати інженери-нафтовики вважають найбільш багатообіцяючими.

Крім цього гвинтові насоси застосовують для зневоднення природного газу, організації опалення будівель, видобутку мінеральних вод і багато чого іншого. Також вони активно застосовуються як насоси-дозатори.

Серед власників свердловин на воду велику популярність придбали побутові гвинтові насоси. До їх послуг вдаються при наявності значної кількості піску у воді. В таких умовах відцентрові насоси швидко зношуються, а вібраційні не можуть застосовуватися з-за негативного впливу вібрацій на дно джерела. Гвинтові ж насоси не вібрують і безболісно переносять наявність твердих механічних домішок.

Переваги і недоліки

Популярність гвинтових насосів обумовлена такими їх рисами:

  • ККД агрегатів відносно високий – від 50% до 70%.
  • Здатні перекачувати рідини з набагато більшою в’язкістю, ніж імпелерні помпи, забезпечуючи при цьому більш високий натиск.
  • Можуть перекачувати суміші з твердими включеннями, при цьому останні не ушкоджуються, як у плунжерних і поршневих насосах.
  • Принцип дії гвинтового насоса виключає появу пульсацій при подачі рідини, характерних для окремих типів обладнання. До того ж вона не перемішується, як у відцентровому насосі, що забезпечує збереження структури.
  • Гвинтові помпи відносяться до категорії самоусмоктувальних, при цьому глибина всмоктування може досягати 8,5 м. До наявності вільного газу в перекачується середовищі виявляють абсолютну байдужість.
  • Конструкція агрегату є надзвичайно простий і включає тільки одну рухому деталь. Клапана та інші елементи, в яких може утворитися затор, не застосовуються. Відповідно, спрощуються монтаж, експлуатація і обслуговування агрегату.
  • Насос є компактним і характеризується низьким рівнем шуму.
  •  Гвинтовий насос: принцип роботи та область застосування

    Сталевий гвинтовий насос Compact

    Як у будь-якого обладнання, що є у гвинтових насосів і слабкі сторони:

  • Процес виготовлення відрізняється складністю і високою вартістю.
  • Відсутня можливість зміни робочого об’єму.
  • У насоса є «слабка ланка» у вигляді статора, який виготовляється з еластомерних матеріалів (різновид полімерів). Такі деталі мають наступні небажані властивості:

    • при роботі вхолосту дуже швидко отримують непереборні пошкодження;
    • при температурах понад 150 градусів плавляться;

    Можуть зіпсуватися при контакті з деякими речовинами, наприклад, розбухнути.

    Принцип роботи

    Ротор агрегату являє собою циліндричну деталь зі спіральним жолобом, схожу на гвинт або шнек. Він розташовується усередині статора – сталевої труби з встановленою всередині неї еластомірної гільзою (обоймою), в якій також є спіралевидний канал. Спіраль ротора може мати кілька заходів. Спіраль статора завжди має на один захід більше.

    Вздовж лінії контакту між ротором і статором є непроникні для середовища ділянки, які поділяють внутрішній простір насоса на кілька окремих порожнин. Завдяки тому, що ротор встановлений в статорі з деяким зміщенням в поперечному напрямку (з ексцентриситетом, при його обертанні ці порожнини поперемінно переходить то у відкритому, то в закритий стан.

     Гвинтовий насос: принцип роботи та область застосування

    Принцип роботи гвинтового насоса

    При цьому в момент відкриття рідина з порожнини витісняється виступом еластомірної обойми в наступну. З продовженням обертання обсяг опорожненной порожнини знову збільшується, що призводить до всмоктування нею наступної порції речовини. При цьому перекачування середовища здійснюється без пульсацій, оскільки площа перетину порожнин однакова по всій довжині спірального жолоби ротора.

    Регулювання продуктивності (подання) здійснюється шляхом зміни частоти обертання ротора, для чого потрібно частотний привід.

    Зазор між поверхнею ротора і еластомірної обоймою в силу особливостей конструкції останньої є саморегульованим: він залишається постійним незалежно від тиску всередині агрегату. Завдяки цьому гвинтовий насос при невеликих розмірах може розвивати високий напір – до 35 МПа.

    Як видно, за характером дії ротора гвинтовий насос принципово відрізняється від шнекового, хоча обидва мають подібне пристрій.

    Шнекові агрегати, як і відцентрові, відносяться до категорії динамічних, тоді як гвинтові є об’ємними. Однак, і ті й інші є насосами яка витісняє дії.

    Між лініями всмоктування і подачі особливо потужних гвинтових насосів обов’язково прокладається перемичка (байпас) з запобіжним клапаном.

    Якщо нагнітальний трубопровід виявиться засміченим або на ньому буде помилково закрита засувка, запобіжний клапан відкриється і насос буде прокачувати рідина через байпас по замкнутому контуру. Якщо такий захід не передбачити, надлишковий тиск зашкодить деталі агрегату і в першу чергу – полімерну обойму.

    Відео на тему