Винтовые насосы

Подбор Насос


до 2000от 0
м3/ч



до 2038.86от 0.02
м.в.ст.
















 Сейчас винтовые насосы – это высокотехнологичные решения, которые изготавливаются по нескольким принципиальным схемам. С целью получения максимального КПД, самая распространенная конструкция – с несколькими шнеками, вращающимися в противоположных направлениях, при этом полость… Читать далее
  • Винтовые насосы AlphaDynamic Zeus
    От 1,7 до 9,6 м3/час Напор до 35 метров
    0,75 - 2,4 кВт Вязк. до 10 тыс. сстокс
    Цена от 50787р.
  • Винтовые насосы AlphaDynamic Atlas
    От 0,65 до 79 м3/час Напор до 60 метров
    1,1 - 15 кВт Вязк. до 1 млн. сстокс
    Цена от 79808р.

Винтовые насосы - справочная информация

Сейчас винтовые насосы – это высокотехнологичные решения, которые изготавливаются по нескольким принципиальным схемам. С целью получения максимального КПД, самая распространенная конструкция – с несколькими шнеками, вращающимися в противоположных направлениях, при этом полость рабочей камеры имеет особую форму, что увеличивает объём захватываемой среды. Они могут использоваться для транспортировки особо вязких жидкостей, что делает их незаменимыми для подачи корабельного топлива, битумов и сырой нефти. Расход для таких насосов составляет от 1 до 80 м3/ч, а напор составляет до 70 м. Вязкость перекачиваемой жидкости колеблется от 10 000 до 1 млн. сстокс. Все винтовые насосы относятся к насосам объёмного типа. В отличие от поршневых и плунжерных насосов, служащих для решения таких же задач, винтовые насосы обеспечивают равномерность потока. Также они нагнетают высокое давление без большого количества каскадов, что существенно упрощает конструкцию.
Впервые такой насос предложил использовать ещё древнегреческий ученый Архимед. Его конструкция представляла собой деревянный шнек, который вращался в плотно подогнанной клепаной жестяной трубе. Вращение осуществлялось двумя способами: кривой рукоятью вручную, непосредственно прикрепленной к оси шнека, либо на конце оси закреплялся шкив, на которые передавалось вращение от карусели с мулами. Сейчас в подобной компоновке, только с машинным приводом, эти насосы работают до сих пор, в основном для ирригации полей с очень грязных, заиленных водоёмов в странах Африки, а также для транспортировки сыпучих средств с мягкими частицами, например, зерна.
 
 
Разнообразие винтовых насосов
Рис. 1 Разнообразие винтовых насосов
 
Если сравнить их с центробежными насосами, то винтовые насосы имеют свой ряд преимуществ. Перекачиваемый поток не подвержен завихрениям, а, следовательно, не будет и вспенивания жидкости. Также скорость потока практически не зависит от вязкости перекачиваемой среды, на скорость не влияет и наличие твердых включений.
Понятие «винтовой насос» часто используют не только по отношению к автономным агрегатам, а также к элементам сложных машин и производственных линий, выполняющих схожие функции. По сути, обычная бытовая мясорубка также является классическим винтовым насосом. Конструкция шнеков и скоростной режим их вращения зависит от того, какая жидкость будет перекачиваться.
Большое количество шнеков позволяет при помощи незначительного увеличения объёма рабочей камеры, получить в несколько раз большую производительность.
 

Принцип действия и принципиальная схема устройства винтовых насосов

 
Винтовые насосы устроены по аутентичной принципиальной схеме, а также подразделяются на три основных типа в зависимости от количества шнеков в системе.
 
1. Принцип работы винтовых насосов.
Ротор вращается в статоре, при этом постоянно образуется свободная полость для нагнетания потока перекачиваемой среды, происходит передача от впускового канала к выпускному. Привод на ротор идёт от электрического двигателя, при этом обязательно должна присутствовать промежуточная муфта. Статор должен быть обязательно устойчив к механическим повреждениям и агрессивным средам, поэтому винтовые насосы могут быть использованы для перекачки различных жидкостей. Возможность противотока обычно в этих насосах полностью отсутствует. Это возможно благодаря точному расчётному объёму и форме всех рабочих полостей, однако, противоток может возникать при перекачивании жидкостей, не подходящих по характеристикам для данного типа и модели насоса.
Принцип действия этого типа насосов основан на передвижении среды вдоль оси винта в полостях между резьбой и стенками рабочей полости. Винтов может быть несколько, что позволяет создавать закрытое пространство при зацеплении и препятствовать противотоку. Получается, что рабочая камера имеет переменный объём, за счёт чего и происходит перекачивание от точки впуска к точке выпуска. Насосы этого типа считаются самовсасывающими, поэтому во избежание разрыва трубопровода они обязательно оснащаются регулируемым клапаном и байпасом. Также отличием можно считать усиленное уплотнение, которое достигается при помощи сальника или плотной торцевой втулки.
Особенностью этих насосов за счёт такого принципа работы является полное отсутствие пульсации. Это также обеспечивается и конструкцией, ведь перекачиваемые единичные объёмы одинаковы по всей длине шнека.
 
2. Основные детали для реализации принципиальной схемы устройства.
Условно такой насос можно разделить на подвижную и неподвижную части. В роли ротора выступает стальной винт, а в роли статора – неподвижная камера из полимерного материала.
 
Принципиальная схема устройства винтового насоса
 
Рис. 2 Принципиальная схема устройства винтового насоса
 
1 – выходной патрубок, 2 – опорная стойка, 3 – монтажная плита (рама), 4 – шпилька, 5 – статор в гильзе, 6 – рабочая камера, 7 – входной патрубок, 8 – стойка, 9 – редуктор, 10 – электродвигатель, 11 – ротор, 12 – втулка, 13 – палец, 14 – хомут, 15 – кольцо, 16 – шарнирный вал, 17 – защитный чехол, 18 – переходной вал, 19 – корпус торцевого уплотнения, 20 – торцевое уплотнение, 21 – резиновое кольцо, 22 – крепежные элементы.
 
Вся работа выполняется парой ротора и статора, силовая установка представлена парой мотора и редуктора, всё это заключено в корпус. Ротор, по сути, является единственным подвижным элементом в насосе. Он представляет собой спираль с определенным расчётами количеством заходов. Статор имеет форму внутренней резьбы, при этом количество заходов должно быть больше на 1, чем у ротора. Равное количество заходов сделало бы невозможным процесс перекачки. Каждая полость герметизирована специальным уплотнительным материалом, проходящим по контактной границе статора и ротора. Без этого уплотнения эффективное перекачивание невозможно.
Рабочая пара мотора и редуктора используется для привода на рабочие органы насоса, передача при этом осуществляется на героторную пару  через шарнирное соединение. Соединение между этими деталями может выполняться при помощи каленых стальных пальцев, либо через кардан.
Ротор – токарное изделие, изготавливается из высокопрочной стали, а статор – толстый силовой кожу, покрытый эластомером.
Для улучшения уплотнения и ликвидации возможности утечки из потока, корпус может быть эластичным, и он может иметь конический либо цилиндрический корпус. Недостатком эластичного корпуса является ограничение давления при перекачке. Также эти корпуса чаще выходят из строя.
Помимо основных частей, насосы также состоят из большого количества второстепенных типовых деталей – прокладок, втулок, подшипников, крепежных элементов и т.д.
 
3. Устройство одношнековых насосов и их особенности.
Это насосы объёмного типа. Рабочая часть состоит из гибкой обоймы, на которой проточена винтовая поверхность с двумя заходами. В полости обоймы вращается стальной ротор, на котором нарезана однозаходная резьба.
Способны обеспечивать подачу до 650 кубометров час, нагнетая давление до 55 бар. Рабочая температура перекачиваемых сред от -35 до +375 градусов.
Преимуществами являются высокий КПД по объёму, возможность большой частоты вращения приводных частей, высокая ремонтопригодность и широкие возможности по всасыванию вязких сред.
Условно одношнековые насосы можно разделить на короткие моноблочные конструкции, и насосы с удлиненным шнеком. Первая разновидность более компактна в размерах, но имеет ограничения до 10 000 сстокс по вязкости перекачиваемой среды, а вторая используется для перекачки жидкостей с очень большой вязкостью.
 
Сфера использования:
- Перекачивание особо вязких сред в пищевом производстве – вплоть до теста и растопленного сахара.
- Перекачивание тяжелых нефтяных фракций.
- Откачка шламов и пульп на горно-обогатительных комбинатах.
- Откачка газовых конденсатов при добыче природного газа.
- Применяются в коммунальных хозяйствах для откачки ила и сточных вод.
- Используются для перекачки кислот и щелочей, а также расплавов солей металлов, бетонов и взвесей.
- Могут использоваться для перекачивания пастообразных продуктов, гидросмесей, нейтральных и агрессивных химических сред.
Обычно установка состоит из насоса, двигателя и соединительных элементов, объединенных общей рамой.
Эти насосы используют строго в горизонтальном положении. Когда винт с однозаходной резьбой вращается в двухзаходной резьбе статора, то возникают полости, которые и содержат перекачиваемую среду, а она уже движется строго вдоль винта в сторону выпуска.
 
4. Устройство двухшнековых насосов и их особенности.
Также считаются насосами объёмного типа. В отличие от одношнековой схемы, в них стоит два ротора, один ведущий, другой ведомый, а резьба на них имеет очень сложную форму. Перекачиваемая среда при этом подаётся дополнительным насосом с так называемым бесконечным ходом поршня. Тандем шнеков называют винтовой парой, валы которой вращаются в противоположных направлениях. Винты на валах – съёмные, и меняются очень просто. Это существенно расширяет возможности насосов этого типа. Двухшнековые насосы могут работать как от стандартных электросетей, так и от дизельных двигателей.
 
 
Рабочая пара винтов
 
 
Рис. 3 Рабочая пара винтов. Вал ведущего винта значительно длиннее
 
Могут обеспечивать подачу сред до 2250 кубометров в час, нагнетать давление до 110 бар при температуре среды от -40 до +375 градусов.
Среди преимуществ стоит перечислить высокий КПД по объёму, увеличенная способность к всасыванию, возможность перекачивать сложные эмульсии без изменения их физических свойств.
 
Сфера использования:
- Перекачивание морской воды, также загрязненной нефтепродуктами, маслами растительного происхождения и химически активных жидкостей.
- Используются на промежуточных дожимных пунктах на нефтепроводах высокого давления, а также на установках для перегонки нефти.
- Используются для перекачки особо вязких сред, таких как гудроны, смолы, краски, загущенные олифы, расплавы солей и полимеров.
- В основном применяются на добыче нефти, в топливной энергетике, в кораблестроении, в химической промышленности.
 
В конструкции этого типа насосов обязательно наличие дополнительного насоса, двигателя, трансмиссии, гибких соединительных муфт. Всё это смонтировано на общей раме.
 
5. Устройство мультифазных насосов и их особенности.
Сложная разновидность винтовых насосов, предназначенных для разнородных жидкостей со значительной примесью газов. Например, такие условия возникают при добыче полезных ископаемых, откачивании разжиженной глины из глубоких скважин, при работе магистральных нефтепроводов. При этом в терминологии используется выражение «пластовые жидкости», т.е. это смеси, которые в процессе транспортировки горизонтально, могут расслаиваться.
 
Винтовой насос
 
Рис. 4 Мультифазный винтовой насос на нефтеперерабатывающем заводе
 
Обычно этот тип насосов имеет 1 или 2 шнека, обеспечивает подачу до 450 кубометров в час, давление до 250 бар, а рабочая температура может доходить до 350 градусов.
Мультифазные насосы служат промежуточными агрегатами для перекачки сред, с возможным содержанием газа до 95%. Это необходимо там, где по месту получения такой смеси удаление газа сжиганием или перегонкой невозможно. Эти насосы существенно снижают давление на верхнее устье скважины. Их разрабатывают таким образом, чтобы они потребляли мало энергии и имели высокую абразивную стойкость.
 
6. Устройство трехшнековых насосов и их особенности.
Это также насос объёмного типа, рабочими органами которых являются три винта с двухзаходной резьбой, вращающиеся в обойме. Используется мощное торцевое уплотнение. Трехшнековые насосы можно использовать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
Они могут обеспечивать подачу до 850 кубометров в час и давление до 320 бар. Температура рабочей среды – от -20 до +300 градусов.
Применяются для перекачки неагрессивных жидкостей. Ввиду сложности устройства наличие абразивов в перекачиваемой среде нежелательно. Их огромное давление используют для подъёма жидкости на поверхность из шахт и скважин. Они используются в топливных системах крупных судов и для снабжения гидравлических прессов. По сравнению с двухшнековой и одношнековой разновидностью отличаются повышенной долговечностью.
Для защиты насоса от избыточного давления необходимо использование системы предохранительных клапанов. На всасывающем патрубке обязателен многоступенчатый фильтр. Из-за большого давления эти насосы требуют использования толстого корпуса из стали, алюминия или даже чугуна.
 
Материалы, используемые для производства винтовых насосов
 
Чугун. Для изготовления корпусов винтовых насосов используются исключительно ковкие сорта чугуна. В основном это GG-25. Чугун – это сплав железа с углеродом, а ковкие сорта этого сплава получаются путём отжига первичного белого чугуна без доступа воздуха, в результате чего графитовые включения приобретают хлопьевидную форму. Это способствует повышенной вязкости без потерь коррозионной стойкости и устойчивости к трещинам. Этот тип чугуна позволяет отливать детали сложной формы.
Сталь. В винтовых насосах применяется широкий сортамент разнообразных сталей, при этом описать точно их не представляется возможным из-за коммерческой тайны производителей.
Алюминий. Используются алюминиево-магниевый сплав, отличающийся особой вибрационной стойкостью. Корпуса из этого материала достаточно редко используются для винтовых насосов. Обычно это возможно на винтовых насосах низкого давления.
Хром. Используется исключительно в качестве покрытий наружных поверхностей корпусов.
Латунь. Сплав меди с оловом и цинком. В винтовых насосах встречается в качестве материала элементов втулок и муфт.
Графит. Из прессованного графита изготавливаются только втулки не требующие смазки.
 
Гибкий статор винтового насоса
 
Рис. 5 Гибкий статор винтового насоса
 
Статоры в винтовых насосов гибкие, они изготавливаются из различных видов резины, например, NBR или EPDM.
 
Сфера использования винтовых насосов
 
- Нефтяная и газодобывающая промышленности. В этих отраслях используются исключительно вертикальные насосы для нагнетания давления в трубопроводах. Причём прокачиваться могут как газоконденсатные смеси, таки тяжелые фракции переработки нефти, например, мазут. Также эти насосы часто выполняют работу по перекачке мультифазных жидкостей.
- Химическая промышленность. Перекачка взвесей, суспензий, охлажденных вязких смесей, легких смол, жидкой полимерной массы.
- В бумажной промышленности насосы винтового типа используются для перекачки целлюлозно-водяной каши для дальнейшей прессовки в листы. Также используются в текстильной промышленности для переработки хлопчато-бумажной шуги.
- На станциях первичной очистки канализационных стоков для продавливания илистых отложений с примесями бытового мусора и органических остатков. Для этих же целей используются они и на мусороперерабатывающих заводах.
- В пищевой промышленности винтовые насосы передают сливки, сметану, йогурты, кетчупы, майонезы, пивное сусло, брагу при производстве виски, зефирные и мармеладные смеси, паштеты, мороженое и т.д.
- В качестве топливных насосов для корабельных двигателей при работе с особо вязким топливом.
- Подача строительного раствора осуществляется посредством устройства, подобного винтовому насосу, которое называется автобетононасосом. Только шнековая передача может быть гибкой, для вращения в подающем рукаве.
- Для передачи сыпучих смесей в горнодобывающей промышленности и сельском хозяйстве.
 
Преимущества винтовых насосов
 
- Наличие прямого привода на шнек обеспечивает гораздо больший КПД (до 80% по внутреннему объёму корпуса), чем у поршневых насосов. Благодаря этому возможна длительная бесперебойная работа, часто месяцами или даже годами.
- Одно из основных преимуществ – плавный и практически бесшумный ход работы, с очень слабой пульсацией выходного потока.
- Особенности конструкции позволяют упростить производство, что сказывается на конечной стоимости изделия. Также для увеличения производительности часто достаточно масштабирования модели без конструктивных изменений, чтобы увеличить мощность потока согласно потребностям производства. Т.е. огромные насосы на иловых отстойниках и мелкие модели конструктивно схожи с большой точностью.
- Винтовой насос может перекачивать жидкости практически с любой вязкостью, включая разогретые битумы и смолы. Также он может проталкивать среды с твердыми включениями. Эта способность зависит от конструктивных особенностей рабочей камеры и настройки зазоров между винтами.
- Управление этим типом насосов очень простое, потому что часто скорость вращения винта прямо пропорциональна производительности, а для того, чтобы определить расчётную скорость потока, достаточно решить простейшую пропорцию с одним неизвестным.
- В отличие от большинства насосов, винтовые модели не требует предварительного нагнетателя давления, и вообще установка такой опции не имеет никакого смысла.
- Могут выдавать хорошую производительность на малых оборотах, поэтому их можно использовать для перекачки деликатных сред, не терпящих воздействия центробежной силы.
- Винтовые насосы поддерживают самовсасывание.
- Для центробежных насосов имеются оптимальные режимы для перекачки той или иной среды, потому что у них есть пиковые показатели КПД на определенной скорости. Для винтовых насосов нет таких значений, чем быстрее вращается рабочая часть, тем выше производительность.
- Винтовые насосы совершенно не чувствительны к кавитационному нагнетанию давления и гидравлическим ударам, поэтому их можно использовать для перекачки насыщенных газами жидкостей.
- Этот тип насосов может выдавать одинаковый поток в обе стороны, при этом достаточно сменить направление вращение вала.
- В отличие от большинства насосов не требуют редуктора. Регулирование потока сводится к управлению оборотами и крутящим моментом двигателя.
- Для того, чтобы сделать корпус герметичным, необходимо всего лишь обеспечить плотность посадки ведущего вала.
- Для создания высокого давления не нужно выстраивать систему нагнетательных каскадов.
- Высокая устойчивость к загрязненным средам. Огромные насосы на станциях аэрации сточных вод легко проталкивают любой мусор, включая крупные ветки деревьев и пластиковую тару.
- Компактные размеры насоса по сравнению с моделями других типов.
- Легко приспосабливаются под любой тип движителя. Можно даже обеспечить автономную работу от двигателя внутреннего сгорания.
- Не теряют производительность при изменении угла наклона корпуса.
- Низкие показатели энергопотребления при использовании электродвигателей.
 
Недостатки винтовых насосов
 
- Изготовить винтовой насос очень сложно, потому что требуется большое количество часов квалифицированной литейной, токарной и фрезеровочной работ. Стоимость насоса достаточно велика, хотя она и окупается. Это обусловлено качеством материалов валов и корпуса.
- Рабочий объём камеры нельзя отрегулировать. То есть одна модель насоса может отвечать только выполнению одной задачи.
- Не все модели винтовых насосов можно запускать вхолостую, по причине большой силы трения между рабочими частями. Перекачиваемая среда играет роль охладителя.
- Длинные соприкасающиеся поверхности делают невозможность перекачки жидкостей с абразивными частицами. Если примесь частиц и допустима, то их количество и концентрация должны быть строго регламентированы. 
 
Винтовые насосы на очистном сооружении
 
Рис. 6 Огромные винтовые насосы на очистном сооружении
 
- Точность зазоров для таких насосов играет решающую роль, поэтому они достаточно дорогие в производстве, обслуживании, наладке и ремонте.
- Способность генерировать высокое давление создаёт определенные проблемы в использовании. Если на пути перекачиваемой среды образуется затор, то это обязательно будет чревато поломкой. Поэтому обязательно наличие клапана сброса давления. Насос будет вращать свои шнеки до тех пор, пока не разорвёт трубопровод или не лопнет корпус.
- Высокая стоимость запчастей в случае поломки.
- Для трёх и более винтов требуется слишком сложный ремонт.
- Производительность сильно зависит от вязкости жидкости. При перекачивании сред с переменной вязкостью сложно рассчитать время завершения определенного объёма работ.