Винтовой насос — это известный тип объемного насоса. Его также называют водяным винтовым насосом. Винтовой насос использует один или несколько винтов для перемещения жидкости или воды вдоль оси винта. Эти винты сцепляются между собой для создания давления на жидкость и перемещения ее внутри системы. Эти винты находятся в зацеплении друг с другом и совершают возвратно-поступательные движения в полости цилиндра.
В этом насосе вода или другая жидкость поступает в насос через впускной клапан и линейно движется к выходной стороне насоса вместе с зацепляющимися винтами. Небольшой зазор между винтом и полостью увеличивает давление жидкости, когда жидкость проходит через насос.
Винтовые насосы используются в различных отраслях промышленности, таких как производство электроэнергии, судоходство, химическая обработка, терминалы, нефтеперерабатывающие заводы, трубопроводы и добыча нефти и газа. В энергетике эти насосы используются для подачи масла в домкраты, подачи топлива, впрыска топлива под высоким давлением, смазки шестерен и подшипников, а также для подачи воды для применения в управлении гидроэлектростанциями.
Водяной винтовой или шнековый насос — это машина, которая нуждается в очень низком техническом обслуживании и имеет мало вращающихся компонентов. С помощью этих насосов можно эффективно перекачивать продукты фиксированного объема в различных диапазонах вязкости, давления и объема.
Винтовой насос имеет простую и надежную конструкцию. Он очень прост в проектировании. Имеется три винтовых шпинделя, два из которых являются приводными, а другой — приводным. Между этими винтами имеется достаточный зазор, который отвечает за перекачку воды или другой жидкости. Электродвигатель подает жидкость на винты.
Насос этого типа имеет корпус со сторонами всасывания и нагнетания. Всасывающий клапан расположен в основании насоса, а нагнетательный клапан — в верхней части насоса. Кроме того, на нагнетательной стороне имеется обратный клапан, который предотвращает обратный поток жидкости. Все это можно наблюдать в конструкции насоса.
Принцип работы винтового насоса
Винтовой насос является объемным насосом. Это означает, что жидкость перемещается за счет последовательного вытеснения пространства, занимаемого жидкостью. Винтовой насос приводится в движение двумя встречно вращающимися винтами, которые сконструированы таким образом, что вращаются навстречу друг другу.
Когда винтовой насос начинает работать, питание подается на ведущий винт через электродвигатель. С приводным винтом соединен приводной вал, который приводит в движение приводной винт.
Когда ведущий винт начинает вращаться, вместе с ним вращается и ведомый винт, поскольку эти винты входят в зацепление друг с другом. Благодаря движению этих винтов на входном участке начинает создаваться минимальный вакуум. Благодаря этому вакууму жидкость всасывается внутрь насоса через впускной клапан.
Когда жидкость попадает в насос, она задерживается между зазорами «винтов». Эта запертая жидкость также движется вместе с вращением винтов. Вследствие движения винтов объем захваченной жидкости уменьшается, а давление жидкости увеличивается.
Когда давление жидкости увеличивается до требуемого, она вытекает из выпускного клапана и перекачивается в нужное место.
Когда винтовые насосы перекачивают масла или другие виды вязких жидкостей, поверхность винта смазывается при перекачивании жидкости, так что между винтами остается небольшой зазор или его вообще нет.
Однако при перекачивании смесей газа с водой, воды или других типов легких жидкостей эти компоненты не могут контактировать друг с другом. Без контакта детали быстро изнашиваются. Поэтому не используйте трехвинтовой насос (где один винт приводит в движение два других без передачи) для водоснабжения или многофазной работы.
Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:
Типы винтовых насосов
Винтовой насос имеет следующие основные типы:
- Одновинтовой насос
- Двухвинтовой насос
- Трехвинтовой насос
- Четырехвинтовой насос
- Пятивинтовой насос
1) Одновинтовой насос
Одновинтовые насосы также называют насосами PC, червячными насосами и насосами с прогрессивной полостью. В целом, эти насосы не рассматриваются в категории винтовых насосов. Это реверсивный насос. Этот винтовой насос работает по принципу объемного вытеснения. Он состоит из статора из эластомера с двойной спиралью и металлического ротора с одной спиралью.
Эти насосы идеально подходят для жидкостей, требующих непульсирующего и стабильного потока. Одновинтовые насосы известны благодаря своей превосходной всасывающей способности. Они используются во многих областях, таких как судоходство, нефть и газ, краски, канализация, бумага, керамика, химикаты и т.д.
Эти насосы могут эффективно работать с абразивными и неабразивными жидкостями с твердыми элементами или без них (трюмная вода, ил, сточные воды и т.д.) и пищевыми продуктами (кетчуп, дрожжи, желатин и т.д.). Эти насосы имеют очень низкую стоимость. Кроме того, одновинтовой насос не засоряется.
2) Двухвинтовые насосы
Этот насос также называют двухвинтовым. Поскольку этот насос содержит два винта, поэтому он известен как двухвинтовой насос.
Это наиболее универсальный тип насоса, используемый в тяжелых условиях эксплуатации, например, при перекачке по трубам тяжелой нефти. Эти насосы обладают самовсасывающими и ротационными способностями. Винты этого гидравлического насоса приводятся в движение с помощью двигателя и обычно содержат шестерню для вращения следующего винта. Эти насосы используются в пищевой, энергетической, судоходной и нефтехимической промышленности благодаря их великолепной производительности.
- Может работать с переменной скоростью
- Может работать всухую
- Требуется низкий NPSH
- Могут работать с большим объемом жидкостей и вязкостей
- Переносят загрязнения
- Низкое содержание жидкости
- Отличная надежность
3) Трехвинтовой насос
Этот насос также известен как трехвинтовой насос. Он имеет три винта и электродвигатель, который приводит винты в движение. Он имеет один ведущий и два ведомых винта. Электродвигатель приводит в движение ведущий винт, который далее приводит в движение ведомые винты. Эти винты входят в зацепление друг с другом.
Эти винтовые насосы используются в небольших системах, например, в системе смазки.
4) Четырехвинтовые насосы
По сути, это двухвинтовой насос, но каждый ротор насоса имеет два винта, которые вращаются в противоположных направлениях.
Этот тип гидравлического насоса имеет четыре винта, поэтому его называют четырехвинтовым. Он всасывает жидкость из входного отверстия и равномерно распределяет ее на оба конца насоса. Две жидкости проходят по центру с помощью насоса и снова смешиваются перед выходом из выпускного отверстия.
Как и двухвинтовой насос, этот насос включает в себя зубчатую передачу для работы второго ротора. Четырехвинтовые насосы широко используются в многофазных системах и нефтепроводах.
5) Пятивинтовой насос
Работа этого насоса очень похожа на работу трехвинтового насоса. Но в нем используется пять винтов вместо трех. Также, как и трехвинтовой насос, этот насос содержит погружной ротор для привода всех винтов. Эти насосы широко используются во многих областях, таких как гидравлика и масло для трубопроводов.
Компоненты винтового насоса
- Приводной винт
- Приводной винт
- Зубчатая передача
- Входной и выходной порты
- Клапан сброса давления
- Подшипники
- Ведущий вал
1) Приводной винт
Это вращающийся компонент винтового насоса. Приводной винт соединяется с приводным валом двигателя. Он помогает перекачивать жидкость с постоянным объемным расходом. Один его конец соединяется с зубчатым колесом, а другой — с приводным валом.
Ведущий винт приводится в движение ведущим валом двигателя, который далее вращает ведомый винт. Он входит в зацепление с ведомым винтом. Этот винт изготовлен из высокопрочной стали.
Основная функция ведущего винта — вращать ведомый винт через промежуточный узел, называемый зубчатой передачей.
2) Приводной винт
Ведомый винт также изготовлен из высокопрочной стали. Он вращается вокруг своей оси за счет движения, передаваемого зубчатой передачей. Он вращается в противоположном направлении от ведущей шестерни. Этот винт имеет постоянную площадь зазора. Это помогает задерживать воду внутри плотного зазора.
Когда ведущий и ведомый винты движутся вместе, объем воды уменьшается и движется к выпускному отверстию. Это движение увеличивает давление жидкости. После этого она вытекает через выпускное/нагнетательное отверстие.
3) Зубчатая передача
Зубчатая передача приводит в движение приводные винты таким образом, чтобы не было контакта металла с металлом между женской и мужской частью ротора. Она обеспечивает соединение между ведущим и ведомым винтами.
Зубчатая передача получает вращение от ведущего винта и передает его на ведомые винты. Таким образом, он приводит в движение приводные винты. Она также обеспечивает отсутствие таких соединений, даже если насос работает на холостом ходу в течение короткого периода времени.
4) Впускные и выпускные порты
Винтовой насос имеет различные впускные и выпускные отверстия. Впускной порт используется для всасывания воды внутрь насоса, а выпускной порт — для отвода воды.
Впускное и выпускное отверстия спроектированы таким образом, чтобы было достаточно жидкой среды, когда насос остановится. Это обеспечивает подачу исходной жидкой среды для насоса. Поэтому, даже если всасывающая трубка пуста или суха, она не должна высохнуть за короткое время.
5) Клапан сброса давления
Являясь подгруппой объемных насосов, винтовые насосы также создают давление, даже когда выход закрыт.
Такое повышение давления может привести к серьезным проблемам, таким как повреждение внутренних деталей насоса и травмирование оператора насоса. Поэтому все объемные насосы оснащены перепускным клапаном для обеспечения защиты насоса, оператора и подключенного оборудования. Этот клапан направляет дополнительное давление обратно на вход. Другим известным способом нейтрализации дополнительного давления является рециркуляция жидкости на выходе.
6) Подшипники
В вертикально установленном винтовом насосе верхние подшипники несут большие нагрузки, а также осевые и радиальные усилия во время работы насоса. Таким образом, нагрузка на нижние подшипники очень мала.
Основной задачей нижнего подшипника является поддержание соосности частей насоса. С другой стороны, в параллельно установленных водяных винтовых насосах роликовые подшипники и подшипники скольжения имеют очень низкие нагрузки. Это объясняется тем, что возникающие радиальные и осевые силы противоположны друг другу и нивелируют их воздействие.
7) Приводной вал
Приводной вал соединяет приводной двигатель с узлом насоса. Это соединение достигается за счет использования соответствующего набора гибких муфт.
Во многих типах насосов этот приводной вал работает как жизненно важный компонент насоса и ходит из стороны в сторону, чтобы обеспечить работу приводного винта. В таких конструкциях приводной вал фиксируется набором подшипников, установленных в осевом направлении. Поэтому правильная центровка приводного вала очень важна для обеспечения срока службы насоса и подшипников.
Преимущества и недостатки винтовых насосов
Винтовой насос имеет следующие преимущества и недостатки:
Преимущества винтового насоса
- Винтовые насосы имеют много преимуществ перед центробежными насосами. Во-первых, перекачиваемая жидкость движется в осевом направлении без турбулентности. Это исключает образование пузырьков в вязких жидкостях.
- Эти насосы просты в обслуживании.
- Винтовые насосы могут использоваться для всех жидкостей
- Он может работать всухую ‘
- Имеют компактную конструкцию
- Эти насосы обеспечивают постоянный и непульсирующий поток жидкости
- Они работают бесшумно
- Этот насос может производить увеличенный объемный КПД
- Он нуждается в очень низком техническом обслуживании
- Высокая надежность
- Способность к самовсасыванию
- Высокая прочность
- Обладает высокой устойчивостью к частицам пыли и водяным парам
- Перекачивает жидкость с очень высокой скоростью
- Винтовой насос не перекачивает загрязненную жидкость.
- Он вращается без трения
- Очень высокая эффективность
- Низкая пульсация
- С помощью винтовых насосов можно перекачивать жидкость высокой вязкости без потери потока.
Недостатки винтового насоса
- Его дорого устанавливать для небольших производств.
- Этот насос нуждается в газовом балласте для перекачки легкого газа
- У него очень низкая скорость перекачки и худшее предельное давление для легких газов без газового балласта.
Области применения винтовых насосов
- Многочисленные смазочные и гидравлические машины используют винтовые насосы для подачи масла к большим машинам.
- Винтовые насосы более полезны для перекачки тяжелых масел. Они даже способны перекачивать жидкости с большим расходом и высокой вязкостью.
- Эти насосы способны одновременно перекачивать жидкость и газ. По этой причине эти насосы используются во многих отраслях промышленности.
- Эти насосы также используются в нефтегазовой, горнодобывающей и обрабатывающей промышленности.
- Эти насосы используются в керамической, химической, лакокрасочной, пищевой и бумажной промышленности.
Раздел часто задаваемых вопросов
По какому принципу работает винтовой насос?
Винтовой насос работает по принципу объемного вытеснения.
Может ли винтовой насос работать всухую?
Ответ — да. Винтовой насос сконструирован таким образом, что он может работать всухую без каких-либо повреждений или проблем с заливкой.
В чем разница между винтовым и шестеренчатым насосом?
Основное различие между шестеренчатыми и винтовыми насосами заключается в том, что винтовой насос создает низкую вибрацию, меньший шум и менее пульсирующий поток, чем шестеренчатый насос. Кроме того, винтовые насосы имеют более длительный срок службы, чем шестеренчатые.
