НеМ.КА за высокую культуру строительства
г. Москва, ул. Верейская, дом 41, стр. 13 Вход/Регистрация
каталог
8 (800) 555-96-57
Корзина 0 товаров на сумму 0 Р

Шнековая пара - Героторный насос

Шнековая пара - Героторный насос

Шнековая пара - Героторный насос

Конструкция, принцип действия, основные характеристики, правила подбора, шнековые пары для штукатурных станций.

Давайте для начала определимся в терминологии. То что мы обычно привыкли называть шнековой парой, по научному называется героторным насосом, далее в тексте вы будете встречать оба этих названия, имейте ввиду - это одно и то же.

При одинаковом внешнем виде, эти насосы могут иметь совершенно разные рабочие параметры. Попробуем разобраться, в чем отличие.



Конструкция шнековой пары

Героторный насос (ротор и статор) – это главный узел, который определяет основные характеристики оборудования.

Основными составляющими частями героторного насоса являются: ротор (подвижная часть), статор (неподвижная часть).

Ротор – это внешняя n-заходная спираль, которая изготавливается, как правило, из стали с последующим покрытием или без него.

Статор – это внутренняя n+1-заходная спираль, изготовленная, как правило, из эластомера (резины), нераздельно (либо раздельно) соединенного с металлической обоймой (гильзой).

Стоит указать, что наиболее распространены в настоящее время агрегаты с 2-заходными статором и 1-заходным ротором, такая схема является классической практически для всех производителей винтового оборудования.

Важным моментом, является то, что центры вращения спиралей, как статора, так и ротора смещены на величину эксцентриситета, что и позволяет создать пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора создаются замкнутые герметичные полости вдоль всей оси вращения. При этом количество таких замкнутых полостей на единицу длины винтовой пары определяет конечное давление агрегата, а объем каждой полости – его производительность. 

Дифференциальное давление в одновинтовых шнековых парах достигается количеством витков ротора (кол-во ступеней) и мощностью двигателя.

При увеличении или уменьшении скорости вращения ротора – увеличивается или уменьшается только производительность, давление в напорной стороне постоянно!!!

Отличием насосов друг от друга как раз и является применение разных по геометрии шнековых пар.

Существуют четыре основных типов героторных пар, которые принято обозначать буквами латинского алфавита: S, L, D, P. 

В нашей стране и странах ближнего зарубежья, пока выпускают насосы только с парами S и L. Более сложные в изотовлении пары D и P делают только за границей, например в Германии.



Типы шнековых (героторных) пар:

  • Геометрия "S":
  • Витков: 1/2 (кинематическое отношение: число заходов ротора/число заходов статора)

    Производительность:100%

    Диффер. давление: 12 бар (дифференциальное давление насоса складывается из суммы перепадов давлений на всех камерах)

    Преимущества геометрии S: 

  • очень плавная подача
  • компактные габариты несмотря на большое число ступеней
  • большая площадь сечения входа
  • низкая скорость потока/высокая всасывающая способность
  • возможна перекачка спрессованных частиц
  • перекачка больших частиц 
  • Следует отметить, что обойма с геометрией "S" является "запирающей", т.е. через неё при остановленном насосе жидкость протекать не будет.

    шнековая пара геометрия S


  • Геометрия "L": 
  • Витков: 1/2 

    Производительность:200% 

    Диффер. давление: 6 бар 

    Преимущества геометрии L: 

  • хорошие объёмные характеристики при длительном межремонтном периоде благодаря длинной линии контакта между ротором и статором 
  • компактные габариты при высокой производительности
  • меньшая скорость трения
  • Обойма этого типа является "незапирающей". При остановленном насосе жидкость может протекать через героторную пару.

    шнековая пара геометрия L


  • Геометрия "D": 

    Витков: 2/3 

    Производительность:150% 

    Диффер. давление: 12 бар 

    Преимущества геометрии D: 

  • очень малые габариты при высоком давлении и производительности
  • почти безпульсационная перекачка
  • высокая точность дозации
  • шнековая пара геометрия D

  • Геометрия "P": 
  • Витков: 2/3 

    Производительность:300% 

    Диффер. давление: 6 бар 

    Преимущества геометрии P: 

  • компактные размеры при очень высокой производительности
  • почти отсутствует пульсация
  • высокая точность дозации
  • хорошие объёмные показатели, длительный межремонтный период благодаря длинной контактной линии между ротором и статором.
  • шнековая пара геометрия P

    Мы привели примеры геометрии шнековых (героторных) пар одинаковой длины. Из рисунков видно, что количество витков у пар "S" в два раза выше чем у пары "L" при одинаковой длине. Это сказывается на максимальном давлении героторной пары. Чем больше витков, тем выше максимальное давление.

    Как можно заметить, каждая героторная пара выдает определенное максимальное давление (если рассматривать пары одной длины).

    Возникает вопрос: что делать, если давление на выходе нужно большее (или меньшее), чем выдает та или иная пара.

    В этом случае, увеличивают (уменьшают) длину героторной пары. Так, например, увеличение длины пары "S" в два раза, приводит к увеличению максимального давления насоса в 2 раза, т.е. давление возрастет до 12 атмосфер.

    Винтовые насосы также могут изготавливаться в различных исполнениях для работы в тех или иных условиях.



    Ротор

    Ротор шнековой  пары - представляет собой внешнюю однозаходную спираль, и, как правило, изготавливается из высокопрочной, закаленной стали, которая наиболее соответствует перекачиваемой среде.

    Реже встречаются конструкции роторов, изготовленных из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.



    Конструкция ротора

    Ротор стальной

    Достоинства:

    - высокая ударная прочность

    Недостатки:

    - высокая стоимость

    Ротор чугунный

    Достоинства:

    - высокая износостойкость, обеспечиваемая

    антифрикционными свойствами чугуна;

    - не высокая стоимость;

    Недостатки:

    - хрупкий.


    По конструкции ротор может быть выполнен: полнотелым, пустотелым.


    Ротор полнотелый

    Достоинства:

    - более простая технология изготовления по сравнению с пустотелой конструкцией;

    - стоимость ниже пустотелого.

    Недостатки:

    - металлоемкость. Значительный вес.

    Ротор пустотелый

    Достоинства:

    - не большая металлоемкость. Легче на 30 - 40% по отношению к полнотелому

    Недостатки:

    - сложная технология изготовления;

    - высокая стоимость.


    Отдельной группой идут роторы с цапфой (наконечником), применяемые при использовании домешивателя, для приведения его во вращения.



    Статор

    Статор шнековой пары представляет собой внутреннюю двух заходную спираль, и состоит из цельного (либо разрезного) металлического (пластикового) кожуха и эластомерного материала залитого непосредственно в этот кожух.


    Конструкция статора

    По конструкции статоры подразделяются на: не регулируемые, регулируемые (поджимные).


    Не регулируемый

    Достоинства:

    - более простая технология изготовления по сравнению с регулируемой конструкцией;

    - стоимость ниже регулируемого.

    Недостатки:

    - более короткий срок службы;

    - нет возможности регулировки давления, создаваемого героторным насосом.

    Регулируемый

    Существует 2 исполнения регулируемого (поджимного) статора:

    1.    Устройство для регулировки выполнено непосредственно на самом корпусе статора.

    2.    Устройство для регулировки выполнено отдельной деталью – клемой.

    Достоинства:

    - более продолжительный срок службы, связанный с возможностью регулировки натяга в соединении «ротор-статор»;

    - возможность регулировки давления создаваемого героторным насосом.

    Недостатки:

    - сложная технология изготовления по сравнению с не регулируемой конструкцией;

    - стоимость выше не регулируемого.

    По материалу статора: металлический, пластиковый

    По наличию устройства от проворачивания: с ограничителем, без него.

    По длине: стандартной длины, укороченные (из-за особенностей оборудования на котором героторный насос устанавливается).



    Отличительные особенности героторного (шнекового) насоса

    Шнековые насосы сочетают в себе целый ряд таких характеристик, которые делают их незаменимыми при работе с вязкими неоднородными средами, средами с различными включениями, а также на тех технологических участках, где использование другого вида насосного оборудования недопустимо в силу различных причин:

  • шнековые насосы являются самовсасывающими, не требующими «заливки», то есть, перекачиваемая среда не является рабочим телом.
  • шнековые насосы могут перекачивать неоднородные среды с различными включениями, при этом размер допустимых включений определяется размером замкнутых полостей между ротором и статором.
  • шнековые насосы являются объемными, то есть, одному обороту ротора соответствует определенный объем перекаченной среды, что дает возможность тонкой регулировки производительности агрегата.
  • шнековые насосы теоретически могут развивать бесконечно большое давление. (На практике реализованы агрегаты с давлением до 130-140 бар).
  • шнековые насосы способны создавать устойчивое давление при любых оборотах ротора, а значит при любых производительностях, при этом не происходит пульсации и разрыва потока.



  • Принцип действия

    Принцип работы героторного насоса заключается в перемещении среды путем периодического вытеснения постоянного объема, заключенного в полостях между ротором и статором.

    При вращении ротора полость со стороны всасывания увеличивается в объеме и в ней создается разряжение, под действием разряжения, транспортируемая среда заполняет образующуюся полость. При дальнейшем вращении и перемещении хода винтовой линии, полость закрывается, и транспортируемая среда перемещается ротором вдоль оси статора в сторону нагнетания.

    При вращении ротора происходит постоянное открытие и закрытие полостей и их перемещение от приема к подаче насоса. Площадь полости между ротором и статором остается постоянной на любом сечении по всей длине насоса, что обеспечивает не пульсирующий поток.

    Объем полости определяется как площадь закачки (площадь поперечного сечения полости) умноженная на шаг статора.

    Осевая линия ротора смещена от оси статора на постоянную величину, называемую "эксцентриситет". Для насоса с однозаходной геометрией эксцентриситет равен разнице между большим и малым диаметрами ротора деленной на два.

    Площадь полости насоса с однозаходной геометрией равна    малому диаметру ротора умноженному на 4 и умноженному на эксцентриситет. Объем полости определяется как функция площади полости умноженная на шаг статора.

    Площадь полости = d x 4e

    Объем полости = d x 4e х шаг статора

    Номинальный уровень дифференциального давления винтового насоса является суммой номинальных уровней давления каждой отдельной ступени. Хотя это и является несколько произвольным определением, ступенью обычно называют длину одного шага статора.

    Обычно уровень номинального давления для отдельной ступени находится в диапазоне 4.5-6.8 Bar.

    Комбинация:

    а) максимального уровня давления, который может быть создан в одной полости;

    б) числа полостей в насосе определяет его предельное давление.

    Давление, которое может быть создано в каждой полости, является функцией компрессионной подгонки ротора и статора, физических характеристик эластомерного элемента, длины шага статора и свойств прокачиваемой жидкости.

    Для винтового насоса, при прочих равных условиях, более высокое давление для каждой ступени обычно означает более низкую долговечность статора.



    Основные характеристики

    Основными характеристиками героторного насоса являются: производительность, давление, максимальный размер частиц, которые способен перекачать через себя насос.


    Производительность

    На производительность насоса (способности перекачать определенный объем в заданную единицу времени), влияет объем замкнутой полости между ротором и статором, а значит диаметр и эксцентриситет ротора.

    Производительность прямо пропорциональна количеству оборотов ротора. Чем больше частота вращения ротора - тем больше производительность героторного насоса

     

    Давление

    За давление отвечает такой параметр, как количество полных витков ротора (соответственно и статора), либо шагов. Один шаг соответствует 3.5-6.8 бар давления.

    Давление не зависит от частоты вращения ротора.


    Максимальный размер частиц

    На максимальный размер частиц перекачиваемых героторным насосом, влияет объем замкнутой полости между ротором и статором, а значит диаметр и эксцентриситет ротора, величина натяга в соединении «ротор-статор», твердость материала статора по Шору А. 

    Для работы с материалами с наполнителем максимальным размером 2-3 мм и его количеством 30-40% от всего объема применяются героторные насосы с твердостью эластомера статора 63 – 65 единиц по Шору А. В большинстве своем твердость эластомера статора 74-76 единиц по Шору А.



    Обозначение шнековой пары (героторного насоса)

    Обозначение героторного насоса состоит из 3-х основных частей и имеет 2-а основных варианта:

    Вариант 1.

    Х(буква1) ХX(число1) - ХX(число2) X(буква2)

    Вариант 2.

    Х(буква1) ХX(число1)  ХX(число3)

    Х(буква1)-обозначает наружный посадочный диаметр статора.

    Применяются следующие буквы для обозначения посадочного диаметра:

    A - 42 мм;

    B - 51 мм;

    C – 59 мм;

    D -89 мм;

    R – 114 мм;

    L - 100 мм;

    T – 125 мм;

    ХX(число1) - обозначает величину эксцентриситета в мм. Смещение оси винта ротора по отношению к его приводной головке.

    ХX(число2) - обозначает величину давления в единицах кратности. 1 единица кратности соответствует давлению 10 Bar.

    Х(буква2) – дополнительная информация: (L) направление вращения, обслуживаемая (S), Special (обжимная муфта), LP (обжимная муфта).

    Пример обозначения героторного насоса Вариант-1: D 6-3 LP

    ХX(число3) - обозначает величину мощности героторного насоса в частях (долях) от 100 %.

    Пример обозначения героторного насоса Вариант-2: D 4 1/4



    Правила подбора

    Правильный выбор типоразмера шнековой пары (героторного насоса) для штукатурной станции – залог долговечности и качество его работы, и соответственно, снижение затрат на обслуживание оборудование.

    Последовательность подбора шнековой пары:

    1.    Посадочные размеры в оборудовании. Диаметр, длина статора, конструкция головки ротора.

    2.    Мощность привода главного движения оборудования. Мощность мотор-редуктора привода героторного насоса и напряжение питания оборудования (220В, 380В).

    3.    Необходимая производительность:

    - Штукатурка – 20 - 35 л/мин;

    - Заливка полов – 35 – 50 л/мин. При необходимости героторный насос с цапфой для привода домешивателя;

    - Шпатлевка – 4,5 – 9 л/мин.

    4. Максимальный размер фракции наполнителя.

    5. Потребность в регулировке натяга (давления) в героторном насосе.


    Возврат к списку