С момента создания первого насоса инженеры придумали множество разновидностей механизмов впрыска, каждый из которых имеет свои преимущества.
Одни получили очень широкое распространение, другие используются только в особых условиях.
К устройствам «специального назначения» относится винтовой насос: принцип работы устройства позволяет перекачивать вещества, которым уступают многие конкуренты. Далее мы узнаем, из чего состоит этот насос и как он работает.
Применение винтового насоса
Винтовые насосы были задуманы как устройства для перекачивания жидкостей и растворов с высокой вязкостью.
Потребность в таких устройствах есть во многих отраслях промышленности, например в пищевой, химической, текстильной, металлообрабатывающей и так далее
В здания с помощью винтовых насосов доставляют смеси для наливных полов и кровли.
Со временем эта технология становилась все более совершенной и сегодня винтовые насосы успешно работают в десятках тысяч скважин по всему миру. Именно эти агрегаты инженеры-нефтяники считают наиболее перспективными.
Кроме того, винтовые насосы используются для осушки природного газа, отопления зданий, добычи минеральной воды и многого другого. Они также активно используются в качестве дозирующих насосов.
Среди владельцев скважин на воду большую популярность приобрели бытовые винтовые насосы. К их услугам прибегают при наличии значительного количества песка в воде. В таких условиях центробежные насосы быстро изнашиваются, а вибрационные нельзя использовать из-за негативного влияния вибраций на дно источника. Винтовые насосы не вибрируют и безболезненно переносят наличие твердых механических примесей.
Достоинства и недостатки
Популярность винтовых насосов обусловлена следующими особенностями:
- КПД устройств относительно высок – от 50% до 70%.
- Способны перекачивать жидкости с гораздо более высокой вязкостью, чем крыльчатые насосы, обеспечивая при этом более высокий напор.
- Они могут перекачивать смеси с твердыми частицами, при этом последние не повреждаются, как в поршневых и поршневых насосах.
- Принцип работы винтового насоса исключает появление пульсаций при подаче жидкости, характерных для некоторых видов оборудования. Кроме того, он не перемешивается, как в центробежном насосе, что обеспечивает сохранность конструкции.
- Винтовые насосы относятся к категории самовсасывающих, при этом глубина всасывания может достигать 8,5 м. Абсолютную безразличность проявляют к наличию свободного газа в перекачиваемой среде.
- Конструкция устройства предельно проста и включает в себя всего одну подвижную часть. Клапаны и другие элементы, где может образоваться засор, не используются. Следовательно, установка, эксплуатация и техническое обслуживание агрегата упрощаются.
- Насос компактен и характеризуется низким уровнем шума.
Компактный стальной винтовой насос
Как и все оборудование, винтовые насосы имеют и слабые стороны:
- Производственный процесс сложный и дорогой.
- Нет возможности изменить объем работы.
Насос имеет «слабое звено» в виде статора, который изготовлен из эластомерных материалов (разновидность полимера). Такие детали обладают следующими нежелательными свойствами:
- на холостом ходу очень быстро безвозвратно повреждаются;
- плавятся при температуре выше 150 градусов;
Могут они испортиться при контакте с некоторыми веществами, например, разбухнуть.
Принцип работы
Ротор устройства представляет собой цилиндрическую деталь со спиральным валом, наподобие шнека или шнека. Он расположен внутри статора — стальная трубка с установленной внутри нее эластомерной втулкой (клеткой), в которой также имеется спиральный канал. Спираль ротора может иметь несколько входов. Катушка статора всегда имеет еще один виток.
Вдоль линии контакта между ротором и статором имеются участки, непроницаемые для перекачиваемой среды, которые делят внутреннюю часть насоса на несколько отдельных полостей. В связи с тем, что ротор установлен в статоре с некоторым смещением в поперечном направлении (с эксцентриситетом), при его вращении эти полости попеременно входят в открытое, то в закрытое состояние.
Принцип работы винтового насоса
При этом в момент открытия жидкость из предыдущей полости вытесняется выступом эластомерной обоймы в следующую. При продолжающемся вращении объем опорожняемой полости снова увеличивается, что приводит к всасыванию очередной порции вещества. При этом перекачка среды осуществляется без пульсаций, так как площадь поперечного сечения полостей одинакова по всей длине спирального желоба ротора.
Управление производительностью (подача) осуществляется изменением частоты вращения ротора, для чего необходим преобразователь частоты.
Зазор между поверхностью ротора и эластомерной клеткой является саморегулирующимся за счет конструктивных особенностей последней: он остается постоянным независимо от давления внутри устройства. Благодаря этому винтовой насос при небольших габаритах может развивать высокое давление – до 35 МПа.
Как видите, за счет действия ротора винтовой насос принципиально отличается от винтового, хотя оба имеют схожее устройство.
Винтовые агрегаты, например центробежные, относятся к динамическим, а винтовые – к объемным. Однако оба являются поршневыми насосами.
Между всасывающей и подающей линиями особо мощных винтовых насосов должна быть установлена перемычка (байпас) с предохранительным клапаном.
Если нагнетательная линия засорится или задвижка будет закрыта по ошибке, предохранительный клапан откроется, и насос будет перекачивать жидкость через байпас по замкнутому контуру. Если такую меру не предусмотреть, избыточное давление повредит детали устройства и в первую очередь полимерную обойму.
