book

Принцип работы 1, 2х и 3х винтовых насосов

Что такое винтовой насос?

Что такое винтовой насос? Термин «винтовой насос» часто используется в общем смысле. Однако такое обобщение может ввести в заблуждение, поскольку оно упускает из виду различные конфигурации, области применения, преимущества и конструктивные особенности каждого типа винтовых насосов. Различия в конструкции делают каждую конфигурацию уникально подходящей для конкретных целей и для работы с жидкостями с различными свойствами.

Все винтовые насосы работают на основе одного и того же фундаментального принципа: вращающийся винт изолирует и подает объем жидкости. Однако механические конструкции существенно различаются. Основное различие между одно-, двух-, трех- винтовыми насосами заключается в способе крепления роторов и наличии/отсутствии гибкого статора из эластомера.

Различные конфигурации винтовых насосов включают в себя:

  • одновинтовые насосы (эксцентриковые винтовые насосы или насосы с прогрессивной полостью в гибком статоре)
  • Двухвинтовые насосы со смазкой продуктом и внутренними подшипниками
  • Трехвинтовые насосы с внутренними или внешними подшипниками
  • Шнековые насосы большой производительности для мелиорации и водоотведения

Каждая конфигурация обладает уникальными преимуществами в зависимости от специфики перекачиваемых жидкостей, таких как вязкость, давление и наличие твердых частиц. Понимание этих нюансов имеет решающее значение для выбора подходящего типа насоса для конкретного применения.

Одновинтовые насосы

Одновинтовой насос, также называемый эксцентриковым винтовым или насосом с прогрессивной полостью, в буквальном переводе, имеет один вращающийся элемент (ротор), помещенный в неподвижный, обычно эластомерный, статор. При каждом вращении винта образуется герметичный объем жидкости за счет прямого контакта со статором, который имеет точную форму, соответствующую внешнему профилю винта. Такая интерференционная посадка между винтом и гибким статором позволяет насосу эффективно работать с жидкостями с различными свойствами, включая высокое содержание твердых частиц и различную вязкость. Однако такая конструкция требует смазки и охлаждения перекачиваемой жидкостью для защиты материала статора.

Приводная часть ротора опирается на внешний подшипник, а статор служит опорой для насосного элемента. При использовании одновинтового насоса необходимо учитывать химическую и температурную совместимость статора с перекачиваемой жидкостью. Кроме того, гибкость статора накладывает ограничения на перепад давления, который может быть обеспечен за один оборот винта. Для достижения высокого давления можно сконфигурировать несколько ступеней ротора-статора, что делает эти насосы особенно эффективными для применения в условиях высокого давления. При наличии достаточного физического пространства одновинтовые насосы представляют собой бюджетное решение для удовлетворения специфических требований к перекачиванию жидкостей.

Двухвинтовые насосы

Термин «двухвинтовой насос» традиционно относится к насосу с двумя вращающимися валами. Однако в случае конструкции с двойным всасыванием его также можно классифицировать как четырехвинтовой насос, поскольку он имеет два комплекта противоположных винтов, работающих в направлении нагнетания. В рамках данного обсуждения двухвинтовой насос определяется как насосный механизм с двойным всасыванием и внешними подшипниками. Ротор и корпус изготовлены из металла, а подшипники на каждом конце вала служат опорой для винтов.

Прецизионные зубчатые колеса поддерживают зазоры между винтами, обеспечивая отсутствие контакта металла с металлом во время работы. Такая конструкция позволяет использовать широкий спектр обрабатываемых сплавов, что делает насос пригодным для применения в сложных и агрессивных условиях перекачки жидкостей. Кроме того, для повышения износостойкости можно наносить твердые покрытия. Тонкая пленка жидкости, проходящая через зазоры в винтах, служит уплотнением при каждом обороте винтов.

Конструкция внешнего подшипника включает в себя четыре прохода вала через корпус насоса, каждый из которых требует уплотнения. Хотя необходимость в четырех механических уплотнениях может показаться сложной, эта особенность повышает надежность насоса, позволяя ему работать в различных условиях и с различными характеристиками жидкости.

Эти торцевые уплотнения изолируют подшипники от перекачиваемой жидкости, позволяя смазывать подшипники чистым маслом, не подверженным влиянию свойств жидкости. Внешний корпус также способствует охлаждению, обеспечивая сохранение качества смазочного масла даже в условиях высоких температур и большой мощности. Такое сочетание характеристик делает двухвинтовые насосы универсальным и надежным выбором для сложных сценариев работы с жидкостям – например, высокотемпературные задачи, перекачка больших объемов с большим напором.

Трехвинтовые насосы

Трехвинтовой насос работает по тому же принципу, что и двухвинтовой, и может быть сконфигурирован как насос двойного всасывания. В этой конструкции имеется расположенный по центру первичный винт, называемый силовым ротором, который взаимодействует с двумя вторичными винтами, или ведомыми роторами.

Во время работы вращение силового ротора создает тонкую пленку жидкости, которая обволакивает насосный элемент. Эта пленка жидкости обеспечивает поддержку, необходимую для поддержания выравнивания ротора в корпусе. Из-за такого способа поддержки используемые материалы должны быть не вызывающими образования налета, что ограничивает совместимость насоса с неагрессивными жидкостями. Хотя винты могут быть закалены для повышения прочности, нержавеющая сталь не подходит из-за ее склонности к заклиниванию. Нарушения пленки жидкости, вызванные твердыми частицами, пузырьками газа, жидкостями с низкой вязкостью или внезапными изменениями процесса, могут нарушить опору ротора, что приведет к контакту между винтами и корпусом или между самими винтами. Такой контакт может привести к отказу в работе или повреждению внутренних компонентов.

Трехвинтовые насосы особенно хорошо подходят для чистых, смазывающих жидкостей. Меньшая толщина пленки жидкости и более узкие рабочие зазоры по сравнению с двухвинтовыми насосами обеспечивают более высокую эффективность и больший напор при условии, что вязкость и чистота жидкости достаточны для поддержания непрерывной внутренней пленки жидкости.

Таким образом, хотя термин «винтовой насос» может применяться в широком смысле, понимание механической конструкции и различий в производительности каждого типа очень важно. При правильном выборе три винтовых насоса обеспечивают проверенную надежность и адаптируемость к широкому спектру промышленных применений.