Среда, 15 Март 2017 14:04

Винтовые насосы, их свойства и описание

Автор 
Оцените материал
(10 голосов)

1. Общие свойства и описание

 

Согласно последней терминологии, закреплено вполне четкое определение винтового насоса:

Винтовой или шнековый насос — насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы.

Причем роторы совсем не обязательно должны быть металлическими, однако учитывая области их применения и наиболее износостойкий и доступный в машиностроении материал винт (он же ротор) чаще всего металлический.

 

 

 Внутреннее устройство трёхвинтового насоса

Рис. 1 Внутреннее устройство трёхвинтового насоса

 

 

 

Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев.

Из истории создания известно, что роторный насос был придуман еще Архимедом,

 Винтовой насос Архимеда

 

Рис. 2 Винтовой насос Архимеда.

 

 

, а первые его чертежи были представлены Леонардо Давинчи.

 Винтовой насос Леонардо Давинчи

Рис. 3 Винтовой насос Леонардо Давинчи.

 

В основе принципа работы заключено создание области разряженного давления в области выхода лопастей ротора за счет совершения им вращательного движения. При этом жидкость (или газ) под воздействием на нее атмосферного давления устремится в в область входа лопастей, и будет проходить вдоль оси вращения винта.

В промышленности винтовые насосы введены с 1936 года как наиболее рациональное оборудование для перекачки жидкости (как правило нефти) из глубоких скважин с высокой степенью загрязнения.

 

2. Особенности

 

Наиболее важной особенностью винтовых насосов, в отличие от поршневых или плунжерных насосов  является возможность перекачки жидкостей, газов или их смесей с различной степенью вязкости. Могут работать при давлении до 30 МПа.

Для сравнения в компрессорной технике с изобретением винтовых насосов перекачки фреона (аммиака) из обихода практически пропал термин гидроудар (при работе поршневого компрессора насос работает только с газообразной фазой хладогена, при попадании в камеру сжимания жидкого хладогена происходит гидроудар – разрыв камеры сжимания поршня, поскольку жидкий хладоген не подвергается дальнейшему сжиманию). Панацеей винтовой насос конечно же не стал, однако травматизма в компрессорных узлах стало меньше.

Из преимуществ винтовых насосов можно отметить следующие особенности:

- Равномерная подача жидкости при равномерном вращении вала;

- Способность перекачивать жидкости и газы в разных фазах (даже в твердых), так же возможность перекачивания разносортных материалов (жидкостей с включениями твердых тел, или их парами);

- Возможность создания высокого давления внутри насоса (применимо к винтовым компрессорам);

- Низкий уровень шума и вибрации при работе сбалансированного насоса.

            Однако есть и ряд конструктивных недостатков:

- Сложность конструкции ротора и гильзы требует специального оборудования для его изготовления и ремонта, что ведет к неминуемому удорожанию конструкции. При этом же обслуживание винтовых насосов (компрессорах) требует постоянного контроля балансировки ротора, поскольку вал ротора вращается с большой частотой (более 10000 об/мин) основным видом аварий крупных винтовых насосов является выбег вала турбин по причине разрушения конструкции в связи с вибрацией;

- Отсутствие возможности регулировать рабочий объем всасываемой жидкости одним насосом (в поршневом насосе есть возможность изменять объем всасываемой жидкости меняя объем гильзы поршня).

Так же стоит отметить и то, что как и во всех насосах основным охладителем трущихся частей насоса является всасываемая жидкость, и при её отсутствии (работе насоса в холостую) часто происходит перегрев и выход из строя насоса.

 

3. Характеристики и их влияние

 

Винтовые насосы по типу тела вращения (винта) могут различаться на 2 вида  цилиндрические и конические.

К коническим винтовым насосам больше и чаще относят компрессоры, поскольку их коническая часть за счет конической формы винта и обоймы увеличивает давление внутри всасываемой жидкости (или газа), и наиболее широкое применение данная конструкция нашла именно в компрессорной, а не в насосной технике.

Различают 3 типа цилиндрических винтовых насосов: Одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые.

Одновинтовые насосы – представляют из себя горизонтальный насос с одним винтом, на одной оси с обоймой. Основными деталями таких насосов являются: неподвижная резиновая обойма, имеющая, как правило, двухзаходную винтовую поверхность и однозаходный винт, изготовленный из металла, совершающий вращательные движения в обойме.

 Конструкция одновинтового насоса

Рис. 4 Конструкция одновинтового насоса.

 

 Схема 2х винтового насоса

Рис. 5 Схема 2х винтового насоса.

 Двухвинтовые мазутные насосы

Двухвинтовые мазутные насосы – винтовой насос с 2мя, соединенными зубчатой передачей, валами – роторами, вращающимися в противоположные стороны. используются, в основном, для перекачивания мазута, битума и прочих вязких жидкостей. В отличие от одновинтовых в перекачиваемой жидкости создается более высокое давление при одинаковой частоте вращения вала, чем в одновинтовом насосе.

Трехвинтовые насосы

Трехвинтовые насосы – винтовой насос с 3мя, соединенными зубчатой передачей, валами – роторами,используются, в основном, при перекачивании неагрессивных жидкостей, которые имеют смазывающую способность и не содержат абразивные механические примеси, поскольку конструкция насоса включает в себя большое количество труднодоступных узлов, требующих постоянного нахождения в них смазывающих веществ. Минимальный показатель вязкости ограничен смазывающей способностью жидкости, максимальный – мощностью электродвигателя и, соответственно, всасывающей способностью насоса.

Конструкция 3х винтового насоса 

Рис. 6 Конструкция 3х винтового насоса

1 – ведущий и два других винта 2 – ведомые. Направление нарезки винтов на ведомых и ведущем роторах противоположное. В корпусе 5 установлена обойма 4, залитая герметиком и сообщающаяся своими окнами с всасывающим патрубком 6. Винты, расположенные внутри обоймы, с минимальными зазорами, при вращении перемещаются вместе с жидкостью вдоль оси к выходному (напорному)  патрубку 3.

В одну группу с цилиндрическими винтовыми насосами, часто объединяют шнековые, благодаря тому, что оба типа насосов относятся к насосам вытесняющего действия. Однако, по характеру воздействия рабочих органов, шнековые насосы относятся к динамическим.

4. Анализ фирм производителей

 

Учитывая широкий ряд областей применения анализ фирм производителей не учитывая конкретную область применения провести не представляется возможным (огромное количество фирм – производителей).

От себя же могу добавить, что учитывая сложность конструкции и дороговизну ремонта выбирать рекомендуется из крупных поставщиков, имеющих широкую сеть сервисных офисов.

 

5. Испытания

 

Основным критерием испытания на все виды насосов является объем перекачиваемой жидкости под заданным давлением за единицу времени. Учитывая специфику конструкции при изменении заданной величины давления можно определить не верно выдержанный зазор между ротором и обоймой, или не правильно установленный угол наклона зубьев, или число оборотов в минуту ротора.

Так же немаловажным фактором испытаний данного вида насоса считается его сбалансированность (отсутствие свободных колебаний во время вращения вала). Своевременно устраненный дисбаланс масс по оси ротора может продлить ему жизнь, и соответственно сэкономить средства на его дальнейшем обслуживании.

При оценке нового оборудования проводится анализ конструкции на рентабельность (окупаемость). Это означает, что вновь изготовленный насос должен при одинаковых с аналогом характеристиках пропускаемой способности перекачиваемой жидкости (газа) должен обладать пониженным расходом электроэнергии (учитывая ряд возможных допущений с углами наклона вала это вполне допустимо, применив, допустим, изменяемый по оси вала угол наклона зубьев), так же немаловажен материал, из которого изготавливается насос. Его цена и механические характеристики (устойчивость к агрессивным средам, теплопроводность) играют важную роль в стоимости оборудования и его надежности.

 

6. Возможные неисправности

 

При работе винтового насоса с жидкостями, содержащими твердые включения увеличивается износ винта / обоймы, особенно если размер твердых включений в жидкости превышает зазор между ними.

При работе с несбалансированным ротором происходит саморазвинчивание винтовых соединений насоса; происходит неравномерный износ на разных частях винта / обоймы, а соответственно и более ранних их выход из строя.

Учитывая работу внутри трубы для перекачки нефтепродуктов к одной из неисправностей самого насоса можно отнести так же и неисправности, связанные с работой электродвигателя, вращающего вал насоса. А именно: перегрев, отсутствие смазки, саморазвинчивание его частей, и в последствие выбег вала и прочие неисправности, износ трущихся частей и т.п.

 

По состоянию на сегодняшний день винтовые насосы продолжают оставаться наиболее технологичными и отвечающими современным требованиям оборудованием для перекачки жидкостей, газов и прочих веществ, однако процесс развития науки и техники не стоит на месте, вполне возможно в будущем этот тип насосов вытеснит более прогрессивный и технологичный тип оборудования.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Цена: 100 руб.
  • Предпочитаемый способ оплаты: На сотовую связь
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2017
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Общие свойства и описание, особенности и характеристики винтовых насосов
Прочитано 475 раз Последнее изменение Пятница, 17 Март 2017 14:54
Другие материалы в этой категории: « Аксиально-поршневой насос Шестеренные насосы »

1 Комментарий

  • Комментировать Вова Пятница, 21 Июль 2017 11:31 написал Вова

    Очень нравится что эти насосы могут перекачивать жидкости с твердыми включениями, совершенно без вреда для своей внутренней части.

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Поделиться в соц. сетях: