Причины быстрого износа шнековой пары

Несколько слов о работе шнекового (винтового, героторного, червячного) насоса. Если Вам хорошо известен и понятен принцип работы героторного насоса, то скучную теорию можно пропустить и сразу перейти к причинам, приводящим к его быстрому износу. Для тех кто хочет досконально разобраться в деталях немного физики, химии и математики.

Героторный насос, или как его чаще называют шнековая пара, конструктивно состоит из 2-х элементов: неподвижного статора и вращающегося ротора. При вращении ротора внутри статора между ними, за счет разного количества заходов, образуются полости (камеры) для раствора. Таким образом, происходит его транспортировка от впускной к выпускной зоне. Как правило, в качестве материала для изготовления ротора используется сталь, реже чугун с повышенными механическими и химическими свойствами. Материалом статора служит сложный по составу эластомер различной твердости по Шору шкала А (63-76).

Обозначим основные характеристики насоса и их влияние на выходные параметры:

1. Диаметр посадочный (статора) - влияет на производительность. Чем больше диаметр, тем большего объема «камеры» между ротором и статором (рабочий объем) и как следствие более высокая производительность;

• A - 42 мм;
• B - 51 мм;
• C – 59 мм;
• D -89 мм;
• R – 114 мм;
• L - 100 мм;
• T – 125 мм.

2. Эксцентриситет - смещение оси ротора от оси статора, влияет на производительность. Чем больше эксцентриситет (смещение), тем больше «камеры» (рабочий объем), тем выше производительность.

3. Длина - влияет на максимальное давление. Чем длиннее статор, тем больше количество замкнутых полостей, тем выше давление, развиваемое насосом.

4. Давление в кг/см2 (Bar). 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 влияет на дальность и высоту подачи раствора.

5. Производительность в л/мин - зависит от частоты вращения ротора и объема замкнутой полости между ротором и статором, а значит диаметра и эксцентриситета.

6. Максимальная фракция заполнителя в мм. -зависит от твердости эластомера. С учетом вышеизложенного, определим основные причины, сокращающие срок службы насоса.

Причина 1 - неправильное обслуживание и хранение

Если после эксплуатации шнековая пара не разбирается полностью для тщательной промывки, просушки и нанесения смазки (силикона) на рабочую поверхность статора, а также если хранение героторного насоса производится в собранном виде, происходит постепенная деформация витков статора и, как результат, уменьшение конструктивного натяга в соединении ротор-статор.

Решение:

• В конце смены необходимо полностью разобрать шнековую пару для тщательной промывки, просушки и нанесения смазки (силикона) на рабочую поверхность статора.


• Хранение насоса производится в разобранном виде.


• Не хранить статор на солнце, так как эластомер разрушается под действием ультрафиолета.




Причина 2. Использование некачественных смесей

Для нанесения материалов при помощи штукатурной станции используют только модифицированные сухие смеси. Однако качество этих смесей, которое в большей степени зависит от наличия в смеси модифицирующих добавок, существенно разнится от производителя к производителю. Например, малое количество в растворе водоудерживающих добавок, препятствующих расслаиванию раствора, а также добавок обеспечивающих прокачиваемость раствора через рукав увеличивают трение материала о поверхности ротора и статора, а также создает избыточное давление в шнековой паре. Все это приводит к быстрому износу героторного наноса.

Решение:

• Применяйте качественные сухие смеси, очень часто экономия на сухой смеси приводит к перерасходу средств на расходные материалы.
• При смене материала обязательно проверяйте давление в шнековой паре при помощи манометра. Не работайте на предельном давлении для применяемого героторного насоса. Если, к примеру, максимальное давление шнековой пары 40 бар, среднее рабочее должно быть не более 35.




Причина 3. Неправильный подбор насоса под материал

Работа составных частей шнековой пары сопряжена с постоянным трением:
• ротора о поверхность статора, вследствие предварительного конструктивного натяга;
• перекачиваемого материала о поверхности ротора и статора.

Как правило, чем агрессивнее (имеется в виду максимальная фракция заполнителя) перекачиваемый раствор, тем более мягкий применяется эластомер статора с целью предотвращения заклинивания и уменьшению абразивного износа.

Так для работы с крупнозернистыми материалами (размер фракции заполнителя 2-3 мм) используют героторные насосы с твердостью эластомера статора 63 – 65 единиц по Шору А. В большинстве своем твердость эластомера статора 74-76 единиц по Шору А.

Часто на это требование не обращают внимание, потому что шнековая пары с более мягким эластомером обеспечивает меньшее давление и, как следствие, меньшую дальность и высоту подачи по сравнению со стандартным статором.

Решение:

• При использовании крупнофрационных сухих смесей используйте шнековую пару с пониженной твердостью эластомера, при этом уменьшите длину рукава.




Причина 5. Механические повреждения

При работе не редки случаи попадания в приемный бункер инородных предметов по габаритам, превышающим допустимые. Источником происхождения, может быть, как недобросовестный производитель смесей, так и намеренное вредительство на строительной площадке. Еще одним источником происхождения механических повреждений эластомера статора являются куски набравшей прочность сухой строительной смеси отколовшиеся от стен плохо очищаемой (не очищаемой) после работы смесительной камеры.

Решение:

• использование смесей от проверенных производителей;
• установка металлической сетки на решетку бункера с ячейкой 5х5мм, для предотвращения попадания инородных тел;
• постоянная очистка оборудования после окончания работы;
• хранение оборудования в закрытом помещении после окончания работы;
• обеспечение круглосуточного режима работы, исключающего доступ к нему посторонних лиц.




Причина 6. Слишком густой раствор

Очень часто при желании наносить материал слоями, превышающими 25-30 мм приводит к тому, что на строительном объекте намеренно не соблюдают нормы расхода воды. Низкое водо-твердое соотношение в результате дает недостаточную подвижность раствора, как следствие в шнековой паре создается избыточное трение и давление, что как мы уже писали выше, приводит к быстрому износу шнековой пары.

Решение:

• соблюдать нормы расхода воды, указанные производителем. Учитывать, что слишком густой раствор приводит к быстрому износу шнековой пары, а слишком жидкий – к растрескиванию после высыхания




Причина 7. Забитый нижний опорный фланец и/или растворный рукав и/или штукатурный пистолет

Все вышеуказанное создает избыточное давление в героторном насосе. Мы уже в третий раз пишем о том, что избыточное давление приводит к быстрому износу насосу. Постараемся объяснить почему: Для предотвращения возникновения противотока (движение в обратную сторону вследствие износа или подъема давления сопротивления выше рабочего давления) раствора и создания необходимого давления на выходе из насоса в соединении присутствует натяг. С натягом связано свойство работы насоса, как обратного клапана при остановке вращения ротора. Чем выше рабочее давление, на которое спроектирован растворонасос, тем больше должен быть натяг в соединении ротор-статор, в противном случае появляются зоны «перетоков» между соседними замкнутыми камерами. Максимальное давление создается в последней камере насоса, уже перед выходом. Так вот, снижение диаметра прохода раствора («заросший» нижний фланец, неочищенный растворный рукав или головка пистолета) приводит к тому, что в последней камере создается такое давление, которое приводит к деформация витков статора и, как результат, уменьшение конструктивного натяга в соединении ротор-статор.

Решение:

• после каждой технической остановки перед возобновлением работ убедитесь, что выходное отверстие нижнего фланца очищено от раствора, рукав промыт, головка пистолета очищена.




Причина 8. Некачественная шнековая пара

Да и такое тоже возможно! Тем более, что количество производителей растет с каждым годом, в последние пару лет на российском рынке наряду с европейскими шнековыми парами, появились российские, турецкие, китайские.

Качественные шнековые пары обладают следующими характеристиками:

• высокое качество обработки сопрягаемых поверхностей (ротора и статора), минимальная шероховатость;
• высокая поверхностная твердость ротора, 63-65 HRCэ обеспечиваемая различными способами термообработки (цементация с последующей закалкой, жидкостное или газовое азотирование и т.д.);
• специальный состав эластомера, обладающий антифрикционными свойствами.

Решение:

• выбирайте качественные товары.