Винтовой насос

Применение винтового насоса

Винтовые насосы задумывались как устройства для перекачивания жидкостей и растворов с большой вязкостью.

Потребность в таких агрегатах имеется во многих отраслях промышленности, например, в пищевой, химической, текстильной, металлообрабатывающей и т.д.

В строительстве при помощи винтовых помп осуществляют подачу смесей для наливных полов и кровельных покрытий.

С течением времени 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 самыми многообещающими.

Кроме этого винтовые насосы применяют для обезвоживания природного газа, организации отопления зданий, добычи минеральных вод и многого другого. Также они активно применяются как насосы-дозаторы.

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 не могут применяться из-за негативного воздействия вибраций на дно источника. Винтовые же насосы не вибрируют и безболезненно переносят наличие твердых механических примесей.

Краткий обзор производителей

Необходимо обратить внимание на популярные модели винтовых скважинных насосов бытового применения. В настоящее время много зависит от производителя и соответствия изделия его заявленным характеристикам

Крупные бренды имеют мировую известность, поэтому на них стоит обратить внимание в первую очередь.

Рассмотрим некоторые из моделей:

• Большой популярностью пользуется изделие Оно практично в использовании, обладает высокой производительностью и удачной компактностью. Его можно устанавливать в скважины с диаметром до 110 мм.

• Еще одной моделью отечественного производителя является «Спрут». Он способен работать в колодце и скважине. Отличается стойкостью от негативного воздействия коррозии, высокой прочностью деталей. Предусмотрена защита от перегрузок, что значительно увеличивает срок эксплуатации. Заводом изготовителем предусматривается сервисное обслуживание работниками компании, что является значительным преимуществом при выборе подходящего бренда и модели.

• Положительные отзывы заслужили погружные винтовые насосы «Беламос» белорусского производства. Их преимуществом является демократическая стоимость и высокое качество, надежность конструкции. Это превосходный бюджетный вариант, который будет безотказно эксплуатироваться продолжительное время.

• Не отстают и зарубежные производители, одним из удачных примеров являются насосы «Unipump». Их стоимость на порядок выше, однако это соответствует высокой надежности и превосходной практичности в работе.

• «Grundfos» Еще один зарубежный представитель, отличающийся высокой стоимостью и удачным качеством. Имеет большой ассортимент моделей, способных работать на различной глубине с разной производительностью. Представлены экземпляры с диаметром более 75 мм, которые могут поднимать воду из 55-метровой глубины.

Таких примеров можно приводить большое количество. Все они имеют одинаковое назначение, однако отличаются своими конструктивными особенностями и техническими характеристиками.

Винтовой насос для скважины устройство и отличительные особенности

Скважинный винтовой насос Спрут

Среди огромного ассортимента насосного оборудования, насосы винтовые для скважин занимают особую нишу. Конструктивные особенности позволяют использовать их не только для воды, но и для перекачки вязких жидкостей.

Поэтому винтовые агрегаты широко применяются: в пищевой, химической, фармацевтической, а также нефтедобывающей промышленности. Для большинства динамических насосов повышенное содержание песка в воде губительно, тогда как винтовой насос для скважины не столь привередлив, и может работать даже с грязной водой.

Принцип работы винтового насоса

Главное преимущество, которым обладают винтовые насосы для скважин – это поддержание равномерного, а не пульсирующего, как у центробежных вариантов, потока. При скромных внешних параметрах, они обеспечивают достаточно высокое давление

Это особенно важно для подземных водозаборов, когда воду приходится поднимать на поверхность с большой глубины.

• По общей классификации, винтовые насосы относятся к самовсасывающим объёмным насосам с многоступенчатой структурой. Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает один вертикальный вал, что позволяет создавать оборудование с минимальными поперечными размерами.

Такая конфигурация и предопределяет его использование для установки в скважинах, и даже абиссинских колодцах.

Насос винтовой для скважины: внутреннее устройство

• Ротор насоса представляет собой однозаходный стальной винт (шнек) с широким шагом резьбы и круглым сечением. Статорный винт имеет аналогичное сечение, но шаг резьбы у него вдвое больше, и он имеет обрезиненную поверхность.

Вращаясь в полости статора, ротор забирает воду от всасывающего патрубка, и, перемещая по спирали, подаёт её к патрубку отводящему.

• Насосы для скважин винтовые производятся в двух вариантах. Это погружные насосы, и агрегаты с трансмиссионным валом.

Погружные насосы моноблочные, у них двигатель расположен внутри корпуса. Насосы с трансмиссионным валом более мощные, и способны, при подаче 1200 м3/час, поднять воду с глубины 125 метров.

• Двигатель этих агрегатов находится на поверхности, над устьем водозабора, и соединяется с насосным узлом промежуточным трансмиссионным валом. Насосная часть имеет несколько, соединённых между собой шпильками, чугунных секций.

В каждой из них находится свой вал и центробежное рабочее колесо. Объединяет секции защитная сетка, через которую и поступает вода.

Насос винтовой скважинный: вариант для артезианских водозаборов

• Такая конструкция позволяет при необходимости изменять количество ступеней насоса, регулируя тем самым его напор. С напорным трубопроводом, насосный узел соединяется через фланец, расположенный на корпусе верхней секции.

Трансмиссионный вал располагается во внутренней полости защитных труб, заполненных маслом. Собирают их тоже по секциям, постепенно наращивая в процессе опускания в скважину.

• Погружные насосы отличаются тем, что их валы жёстко соединены с валами двигателей, поэтому необходимость в установке длинного трансмиссионного вала отпадает. Соответственно, упрощается и конструкция напорного трубопровода.

Такой агрегат можно установить даже в искривлённый ствол, да и помещение над скважиной, где располагают оборудование, в этом случае, будет по площади гораздо меньше. Вообще, винтовой скважинный насос отличается наиболее длительным сроком эксплуатации. Этому способствует практические полное отсутствие вибрации – извечного врага любого оборудования.

Какой насос выбрать

Итак, вы решили приобрести насос винтовой скважинный, но не знаете, какому варианту отдать предпочтение. И вообще, что предлагают сегодня производители для бытового использования?

Виды винтового насосного оборудования

Так как винтовые приборы задействованы во многих сферах применения, они отличаются между собой особенностями конструкции. По своему устройству агрегаты делятся на такие типы:

• Шнековые насосы – эти агрегаты предназначены для перекачивания больших объемов агрессивных химических и абразивных веществ. Шнековый прибор эффективно работает, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Нередко такое оборудование используется для воды из скважин и глубоких колодцев. Шнековые агрегаты обладают простой конструкцией и сравнительно невысокой стоимостью;

• Штанговые насосы – такого рода устройства используются для высоковязких сред в предприятиях по добыче и переработки нефти. В конструкцию штангового насоса входит устьевой сальник, вращательная колонна и поверхностный привод. Агрегаты этого типа отличаются высокой производительностью и достаточно высокой стоимостью;

• Вакуумные насосы – эти агрегаты оборудуются двумя винтовыми роторами, вращающимися в противоположные стороны. Благодаря такой конструкции вакуумного насоса, жидкость сначала попадает в область между винтовыми камерами и цилиндром, а затем попадает в отверстие для выхлопных газов.

Насос винтовой для вязких жидкостей показывает высокую производительность, однако эффективность работы устройства во многом зависит от правильности его использования. В связи с этим прежде, чем покупать прибор для бытовых или промышленных целей, нужно убедиться в его соответствии с выбранной областью применения.

Обзор моделей от различных производителей

Выбирая оборудование для скважины обращают внимание не только на технические характеристики, но и на марку. Ведь большинство моделей отечественной и китайской продукции не отличаются высоким качеством и надежностью

Хотя и среди них есть неплохие бюджетные образцы.

Смотрим видео о продукции Водолей:

Примером может служить насос скважинный винтовой Володей. Он относится к агрегатам погружного типа и применяется до подачи воды как из открытых водоемов и колодце, так и скважин. Однако с последними он может использоваться только если их внутренний диаметр составляет не менее 10 см.

Оборудование этой марки отличается компактностью и это при довольно высокой мощности. Оно крепится в скважине при помощи синтетического троса, поставляемого в комплекте с насосом. Он прекрасно справляется с обеспечением водой частного дома, а также систем полива.

Агрегат прост в эксплуатации, легко демонтируется и может использоваться даже для перекачки щелочи и кислот.

Еще одна популярная модель винтового оборудования выпускается под маркой Беламос. Эти погружные винтовые насосы предназначены для подачи воды из скважин и шахтных колодцев и относятся к глубинным моделям.

Они достаточно мощные и способны обеспечить все необходимые потребности жильцов в воде. Корпус изделия устройства выполнен из нержавеющей стали. Агрегат оснащен надежной термозащитой, что позволяет двигателю безукоризненно работать продолжительное время без остановок.

Но все же лучшими считаются насосы зарубежных производителей. Одним из самых оптимальных можно назвать агрегат под маркой Unipump ECO VINT. Он способен обеспечивать хороший напор, имеет небольшую производительность и компактные габариты.

Смотрим видео о модели Unipump ECO VINT:

При работе оборудования отсутствует вибрация, что позволяет избежать попадания в водопровод механических включений, а также избежать разрушающего воздействия на конус фильтрации.Применение такой модели в собственном доме позволяет организовать полноценную систему водоснабжения.

Стоимость винтовых насосов

Оборудование для организации в загородном доме автономной системы водоснабжения имеет достаточно высокие цены. Но конечно у каждой модификации они отличны. Так самые примитивные агрегаты, такие как насос винтовой для скважин отечественного производства Малыш имеет цену всего 2 тысяч рублей, но и рассчитаны они на эксплуатацию в течение одного сезона.

Если же вы хотите, чтобы ваша система водоснабжения работала длительный период без поломок, то лучше выбирать пусть и дорогие, но зарубежные модели. Самые дешевые из них обойдутся в пределах 200 долларов, но и прослужат не менее 10-15 лет.

Отзывы потребителей

Владельцы винтовых насосов, сумевшие оценить все их возможности отмечают, что они обладают несколькими особенностями, которые и обусловили их широкую популярность. Это в первую очередь удобная конструкция. Такое оборудование очень простое в эксплуатации, к тому же ремонтные работы можно выполнять непосредственно в полевых условиях.

Также в отзывах можно прочесть, что ремонт насосов не требует из полной разборки, например, при замене подшипника с приводного вала. К тому же для этого не требуется какого-либо специального оборудования. И все ремонтные работы могут быть выполнены достаточно быстро, поскольку простой демонтаж обеспечен наличием в агрегате самозажимных муфт.

Смотрим видео, дельные советы специалиста по выбору:

Одним из наиболее часто упоминаемых в отзывах пользователей достоинств считается и отсутствие вибрации. Именно благодаря ему винтовые насосы имеют длительный срок службы, что и привело к их большой популярности.

Заключение

Каким требованиям должен отвечать насос для домашней скважины. Чаще всего от него требуется способность перекачивания воды, содержащей много механических примесей. Ведь если скважина выполнена в песчаном грунте, то поступающая с нее жидкость может содержать его. При использовании в этом случае вибрационного насоса, происходит утрамбовка пространства вокруг фильтра, следовательно, снижается дебет скважины.

В то время как применение винтового агрегата избавит вас от возможности возникновения таких последствий эксплуатации. Они могут работать с жидкостью имеющей загрязнение песком до 20 кг/м³ и считаются оптимальным вариантом для скважин, которые сильно песочат.

Винтовые насосы

Эти устройства аналогичны роторным. В них рабочим элементом служит винт с лопастями. Агрегат похож на шнек мясорубки. Когда он вращается, вода всасывается устройством и подается под давлением на патрубок выхода.

Преимущества и недостатки всех конфигураций совпадают. Отличаются они лишь  несколькими техническими характеристиками.

Преимущества винтовых насосов

Решая, что лучше – вихревой или центробежный насос для вашей системы водоснабжения, учитывайте преимущества агрегатов первого типа:

1. Способность формировать высокий водонапор.
2. Практически отсутствуют ограничения, связанные с глубиной скважины.
3. Вода может подаваться, даже если ее уровень минимален. Для скважин с небольшим дебитом эти агрегаты считаются одними из лучших.
4. В системе отсутствуют пульсации давления из-за работы насоса, поскольку вода подается плавно и равномерно.
5. Способность перекачивать мало очищенные жидкости, в которых содержатся твердые фракции.
6. Бесшумная работа.
7. Редкость поломок – объясняется простотой конструкции.
8. Доступное по цене и несложное техническое обслуживание.
9. Цена оборудования – существенно ниже цен на сепаратор центробежный вихревой.

Недостатки винтовых насосов

1. Громоздкость. Разница между вихревым и центробежным насосом в том числе в том, что второй намного компактнее.
2. Невозможность дозировать поставляемый объем воды.
3. Неудобства при ремонте и обслуживании – связаны с тем, что все агрегаты с винтом погружного типа. Устройство придется извлекать из скважины, а при поломке зимой делать это проблематично.

Принцип работы

Ротор агрегата представляет собой цилиндрическую деталь со спиральным желобом, похожую на винт или шнек. Он располагается внутри статора – стальной трубы с установленной внутри нее эластомерной гильзой (обоймой), в которой также имеется спиралевидный канал. Спираль ротора может иметь несколько заходов. Спираль статора всегда имеет на один заход больше.

Вдоль линии контакта между ротором и статором имеются непроницаемые для перекачиваемой среды участки, которые разделяют внутреннее пространство насоса на несколько отдельных полостей. Благодаря тому, что ротор установлен в статоре с некоторым смещением в поперечном направлении (с эксцентриситетом), при его вращении эти полости попеременно переходят то в открытое, то в закрытое состояние.

При этом в момент открытия жидкость из предыдущей полости вытесняется выступом эластомерной обоймы в последующую. С продолжением вращения объем опорожненной полости снова увеличивается, что приводит к всасыванию ею следующей порции вещества. При этом перекачивание среды осуществляется без пульсаций, поскольку площадь сечения полостей одинакова по всей длине спирального желоба ротора.

Регулирование производительности (подачи) осуществляется путем изменения частоты вращения ротора, для чего требуется частотный привод.

Зазор между поверхностью ротора и эластомерной обоймой в силу особенностей конструкции последней является саморегулируемым: он остается постоянным независимо от давления внутри агрегата. Благодаря этому винтовой насос при небольших размерах может развивать высокий напор – до 35 МПа.

Как видно, по характеру действия ротора винтовой насос принципиально отличается от шнекового, хотя оба имеют сходное устройство.

Шнековые агрегаты, как и центробежные, относятся к категории динамических, тогда как винтовые являются объемными. Однако, и те и другие являются насосами вытесняющего действия.

Между линиями всаса и подачи особо мощных винтовых насосов обязательно прокладывается перемычка (байпас) с предохранительным клапаном.

Если нагнетательный трубопровод окажется засоренным либо на нем будет по ошибке закрыта задвижка, предохранительный клапан откроется, и насос будет прокачивать жидкость через байпас по замкнутому контуру. Если такую меру не предусмотреть, избыточное давление повредит детали агрегата и в первую очередь – полимерную обойму.

Разбор мелких нюансов

Качество бурильных работ — еще один момент, который нужно учитывать при выборе насоса для скважины. Если бурение выполнено с помощью профессионального оборудования и силами специализированной бригады, такая скважина считается более надежной. Если же бурение выполняли шабашники или владельцы участка с помощью друзей-аматоров, качество скважины едва ли будет идеальным.

“Любительские” скважины, как показала практика, в большей степени подвержены процессам заливания и запесочивания. Поэтому для таких скважин рекомендуется использовать специальные насосы, разработанные для работы в сложных условиях. Оборудование этого типа стоит дороже.

Но оно лучше переносит ситуации, когда в них поступает вода с большим количеством загрязнений. При таких же нагрузках обычные насосы ломаются значительно чаще. У владельцев “ профессиональных ” скважин больше возможностей при выборе оборудования, поскольку они могут выбрать как универсальный, так и специальный насос.

Для подъема воды из глубины скважины на высоту не всегда удобно использовать резиновый шланг. В процессе работы насосного оборудования воздух внутри шланга становится редким, от этого стенки шланга схлопываются, и поступление воды прекращается. Предотвратить это явление просто: вместо резинового шланга следует использовать пластиковые конструкции подходящего диаметра.

Важный показатель при выборе насоса — примерный расход воды на один день. Это средняя величина, поскольку в летний период обычно потребление воды возрастает, а в зимний, напротив, снижается. Считается, что ежедневная норма потребления для семьи из трех-четырех человек составляет примерно 60-70 литров.

Эти цифры не учитывают расход воды на полив и другие хозяйственные нужды. Ежедневную норму следует увеличить в зависимости от количества растений на участке, наличия домашних животных и т.п.

Предусмотрительные хозяева выбирают для скважины чаще всего четырехдюймовые обсадные трубы, хотя конструкции с диаметром в три дюйма тоже используются в этом качестве. Дело в том, что значительная часть насосного оборудования рассчитана именно на более просторную четырехдюймовую трубу.

Чтобы перевести сантиметры в дюймы, следует разделить результат измерений рулеткой на 2,54, поскольку именно такому количеству сантиметров равен один дюйм.

Принцип работы винтового насоса

Винтовые насосы состоят из одной или нескольких пар зацепляющихся винтов со специальным профилем нарезки, которые размещенных с небольшими зазорами в расточках корпусов. Винтовой насос может содержать только один винт или шнек, но в гидроприводах такие насосы не нашли применения.

Схематическое изображение зацепляющихся винтов в трехвинтовом насосе показано на рис.29, конструктивная схема винтового насоса на рис.30

Центральный ведущий винт (ротор)1 и два боковых ведомых винта (замыкатели) 3 имеют профиль нарезки, с помощью которого, зацепляясь, они обкатываются друг относительно друга, образуя, совместно, с поверхностями расточек в корпусе 4 герметически отделенные от всасывающей и нагнетательной магистрали камеры. Эти камеры при вращении винтов переносятся вдоль оси ротора (подобно жидкостной гайки) из зоны всасывания в зону нагнетания, где вытесняется жидкость заполнившая их. Благодаря такому принципу действия, насос теоретически создает плавную подачу жидкости и малый уровень шума в работе. Это одно из главных преимуществ гидронасосов такого типа. Ведомые винты вращаются под действием сил давления жидкости и не нагружаются крутящим моментом, а весь качающий узел насоса хорошо уравновешен.

Техническая характеристика насоса

Винтовые насосы способны работать с высоким числом оборотов 3000…6000 об/мин и выше;

Недостатки винтового насоса

Недостатком винтовых насосов является:

• невозможность регулирования их рабочего объема;
• трудность агрегатирования друг с другом и насосами других типов;
• худшие, чем у остальных, габаритно-весовые показатели.

Применение винтового насоса

Широкого распространения в гидросистемах машин, в качестве основных, винтовые насосы не получили и используются, главным образом, в приводах некоторых металлорежущих ста нков и прессов как вспомогательные – для создания больших подач при холостых ходах. А также в установках для охлаждения и фильтрации рабочей жидкости.

Правила эксплуатации шнекового насоса

Кроме устойчивой производительности, не зависящей от качества воды, скважинный винтовой насос дает возможность самостоятельной установки. Внутреннее строение, в котором буквально нечему ломаться, вместе с качественными материалами избавляют от забот по решению проблемы надолго — винтовой вариант работает не меньше 10 лет, не напоминая о себе и не требуя много внимания.

• Насос винтовой для скважины охлаждается во время работы – это делает перекачиваемая жидкость. Благодаря этому шнек плавно движется, не требуются дополнительные уплотнения. Двигатель расположен ниже входных отверстий, это предохраняет его, происходит естественное охлаждение
• Кроме этого, конструкция делает работу устройства почти бесшумной – его не слышно, даже если скважина находится в пределах дома
• Скважина дольше сохранит работоспособность, так как отсутствует вибрация, которая влияет на источник
• Даже при поломках и неисправностях заменить детали вполне возможно самостоятельно – конструкция настолько проста, что это под силу человеку без специальных навыков
• Работать винтовой погружной насос может не только в скважинах – нет требований к положению устройства: оно располагается горизонтально и вертикально. Это позволяет беспрепятственно пользоваться им при перекачивании воды из рек, водоемов, иных емкостей и источников

Преимущество винтовых насосов

Способность перекачивать воду с большим количеством включений обеспечивается особым строением внутренней части устройства. Чтобы понять, каким образом работает насос скважинный винтовой, достаточно рассмотреть обычную кухонную мясорубку, где основная деталь — винт или шнек — вращается и продвигает мясной фарш или иную консистенцию. В насосе он помещен в резиновую оболочку, соединен с двигателем посредством карданного вала. Устройства, предназначенные для перекачки больших объемов, имеют жесткие оболочки и способны выдержать значительное давление.

При вращении вала движется винт, который следует разработанной траектории – витки шнека и обрезиненная внутренняя поверхность образовывают полости, беспрестанно поднимающиеся к подающему шлангу или трубе. Жидкость перемещается в камеру, напор вынуждает ее продолжать движение вверх, в приемном патрубке продолжают образовываться области разрежения, что обеспечивает равномерную подачу воды из скважины.

Конструкция исключает обратное движение воды, а также позволяет механизму справляться даже с вязкими включениями (это расширяет сферу использования устройства — его применяют для перекачки различных субстанций с разной степенью вязкости)

Если внимательно рассмотреть образец (или, опять же, мясорубку), то видно, что песку или иным включениям негде застрять или задержаться – они поднимаются вместе с потоком жидкости.

Такая конструкция дает неоспоримое преимущество перед оборудованием для перемещения воды вихревого и центробежного типов, поскольку именно винтовые насосы для скважин продлевают жизнь источнику воды и экономят в итоге значительную сумму. По классификации шнековые насосы относятся к самовсасывающим устройствам с многоступенчатой структурой. Разработанные линейки компактных моделей делают жизнеспособными даже слабые скважины с минимальным диаметром.

На выбор оптимального оборудования влияет, где оно будет устанавливаться. Для установки в колодец подходят образцы, которые прикрепляются к стенке колодезной шахты. При установке в скважину проще – нужен образец с прочным тросом. Для дома подойдет модель, рассчитанная на стандартное напряжение.

Главные особенности центробежных насосов

Рабочий орган у центробежных насосов выполнен в виде лопастного колеса с минимальными зазорами к корпусу (камеры прокачивания воды), что определяет ряд эксплуатационных особенностей:

• Довольно низкий рабочий шум и вибрация, т.к. детали при производстве не только точно подгоняются, а и балансируются.
• Большая производительность при небольших размерах и мощности электропривода, причем существуют многоступенчатые модификации, которые позволяют качать с больших глубин и на большую высоту.
• Большой модельный ряд при компактных габаритах, а также высокая надежность с большим моторесурсом.

На первый взгляд у насосов отличные характеристики и проблему, какие насосы лучше для скважины винтовые или центробежные, можно закрыть, но центробежные агрегаты зависимы от качества перекачиваемой жидкости. Центробежная сила возникает за счет минимальных зазоров между рабочим колесом и корпусом, поэтому попадание в поток твердых фракций приводит к кавитационным проявлениям с интенсивной выработкой рабочего органа и перегрузкой электропривода. По этой же причине запуск «на сухую» или прекращение подачи воды приводит к выходу из строя насоса.

Рекомендации по выбору

Выбирая насос, следует отдать предпочтение устройствам со стальным или чугунным корпусом, так как они более долговечны. Чтобы прибор не сломался от скачков напряжения в электрической сети, рекомендуется установить защиту от перепадов. Чтобы рабочие элементы не изнашивались слишком быстро, следует поставить фильтры.

Для защиты насоса от перегрева и работы всухую лучше установить датчики, если он ими заранее не укомплектован. Рассчитывая мощность, следует выбрать прибор на 20% мощнее, чтобы он постоянно не работал при максимальных нагрузках, так как это быстро приведёт к его поломке.