Героторный насос: устройство и принцип работы

В данной статье вы узнаете:

• Как устроена шнековая пара
• Какие типы шнековых (героторных) пар доступны в продаже
• Что такое ротор
• Какие бывают конструкции статора
• Как расшифровать название шнековой пары
• Правила подбора героторного насоса для увеличения его ресурса

Главным узлом штукатурной станции выступает шнековая пара или героторный насос (техническое название устройства), который создает давление в растворном рукаве. Его основная функция – обеспечивать непрерывную подачу раствора для дальнейшего набрызга на рабочую поверхность при строительстве и ремонте.

Сфера применения обширна:

• масштабное оштукатуривание строительных объектов внутри и снаружи;
• при работах под последующую отделку или в качестве финишного слоя (для фасадов);
• заливка большой площади пола грубым ровнителем или финишными самовыравнивающимися смесями;
• подача пастообразных и жидких растворов и строительных смесей без простоев на замесы.

Героторный насос работает со штукатурками и шпаклевками на основе цемента, гипса, извести, с клеевыми составами, наливными и самовыравнивающимися полами, декоративными штукатурками на основе любого вяжущего. В зависимости от конкретной строительной задачи и области применения необходимо подбирать разные насосные блоки - ниже, в соответствующем разделе мы даем свои рекомендации по подбору.

Шнековая пара задает всему устройству определенные характеристики, сказывающиеся на параметрах и объемах выполняемых работ. Из-за повышенной нагрузки на узел, постоянного трения и избыточного давления деталь нуждается в регулярном обслуживании. Чтобы обеспечить узлу максимальную производительность, а штукатурной станции – эффективность, важно понимать основные принципы строения и работы деталей героторного насоса.

Устройство шнековой пары

Героторный насос устроен всего из двух деталей: статичного статора и второй подвижной части – ротора.

Статор – это полая деталь из двух элементов, снаружи металлическая обойма, стенки внутри которой прорезинены. Металлическая и резиновые части могут быть разделены и требовать дополнительной сборки.

Ротор представляет собой винтовую механическую деталь, которую из-за внешнего вида называют червяком. Она вращается внутри статора, проталкивая винтами порции раствора к месту подачи. При работе насосного блока внутри детали создается повышенное давление (до 40 бар).

Ротор и статор могут отличаться размерами, частотой витков, другими характеристиками. Многообразие шнековых пар обеспечивает разную производительность, которая необходима для полноценной работы с растворами разной вязкости.

Типы шнековых (героторных) пар

В современной строительной практике распространено применение 4 типов героторных пар. Насосы с парами S и L производят в России и странах СНГ. Пары с маркировкой P и D производят преимущественно в странах Европы (в Германии, Италии). Из-за более сложного конструктива они требуют особых условий производства.

Все героторные пары отличаются количеством и геометрией витков, что обеспечивает разное соотношение между количеством вращений ротора и статора. Чем больше витков в механизме, тем выше значения предельного давления в устройстве. Рассмотрим и сравним все 4 существующих типа геометрии шнековых пар на примере узла одинаковой длины.

• S – пара с количеством витков ½ и средним (дифференциальным) давлением в системе в 12 бар. Обеспечивает низкую скорость и плавную подачу готового раствора, а «запирающая» конструкция не дает протечек при остановке работы станции. Пара способна работать с густыми смесями, состоящими из крупных фракций. Ее производительность составляет 100%.
• L – соотношение витков ½ обеспечивает рабочее давление в 6 бар. Внутри узла низкое трение, благодаря этому при небольших размерах получается максимальная производительность – 200%. При остановке работы через героторную пару может протекать жидкость из-за «незапирающего» типа обоймы.
• D – ⅔ витков и дифференциальное давление в 12 бар. Обеспечивает максимально плавную, без рывков, транспортировку жидкости с производительностью в 150%.
• P – количество витков ⅔, дифференциальное давление 6 бар. Длинная контактная линия между ротором и статором обеспечивает минимальное трение, плавную без пульсации перекачку раствора, и, как следствие, долгий срок эксплуатации узла. Производительность этой героторной пары составляет 300%.

Рассмотрим более детально составляющие шнековой пары, чтобы понять их отличительные особенности.

Ротор

Ротор (червяк) – это металлический спиралеобразный элемент. Выполнен из особо прочного закаленного стального сплава. Так как он контактирует с жидкими растворами и смесями, такой состав обеспечивает устойчивость к коррозии и длительный срок эксплуатации.

Ротор может быть исполнен как цельнометаллическая деталь. Его проще и дешевле изготовить, но лишний вес влияет на технические характеристики. Пустотелый ротор сложнее в производстве, поэтому его стоимость выше. Облегченная конструкция обеспечивает более плавную работу узла.

Роторы отличаются по внешнему виду и геометрии, что напрямую влияет на производительность штукатурной станции. Перечислим основные конструктивные характеристики:

1. Объем замкнутой полости. Рассчитывается исходя из диаметра ротора (d), шага витков (s) и величины эксцентриситета (e). Эксцентриситет обеспечивает смещение осей вращения статора и ротора относительно друг друга, благодаря чему образуются герметичные полости, влияющие на силу трения, производительность и конечное давление в устройстве.
2. Число оборотов ротора. Зависит от мощности штукатурной машины и скорости вращения, передаваемого на ротор. Влияет на производительность узла.
3. Количество замкнутых полостей в героторной паре определяет среднее давление в системе (в баррелях). Для расчета нужно взять величину длины статора и шаг (расстояние) между ступенями.

Статор

Статор – это статичная обойма, внутри которой вращается и движется взад-вперед металлический червяк. Деталь выполнена из эластомерного материала (резины) внутри и прочного металла снаружи. Статор может быть цельной деталью или составной, где резиновый кожух устанавливается внутри металлического. Также бывает деталь с пластиковой внешней обоймой.

Статоры делятся по конструкции на две большие группы: нерегулируемые и регулируемые (поджимные). Ниже рассмотрим их отличия.

• Оснащен металлической обжимной муфтой (клеммой), которую можно подтянуть при монтаже. Клемма может быть расположена на корпусе статора или выступать отдельной деталью.
• Позволяет подтянуть соединение и продлить срок службы элемента.
• Способствует регулировке давления в героторном насосе.
• Более сложная в изготовлении, что сказывается на ее стоимости.

• Простой в изготовлении, поэтому более бюджетный.
• Нельзя регулировать рабочее давление в шнековой паре.
• При признаках износа нет возможности подтянуть муфту и продлить срок эксплуатации.

Отличительные особенности героторного (шнекового) насоса

Шнековый насос, как основной узел штукатурной станции, позволяет выполнять большой спектр работ: оштукатуривание вертикальных и горизонтальных поверхностей, шпатлевание, заливка полов, декорирование фасадов и многое другое. Насосные блоки имеют особенности, благодаря которым упрощается работа с вязкими материалами в стандартных и особенных условиях.

1. Шнековые насосы не требуют непрерывной подачи смеси – они самостоятельно всасывают раствор. Это экономит время и рабочие ресурсы.
2. Если в насосный узел попадут неоднородные фрагменты смеси или посторонние включения, устройство свободно перекачивает их. Например, если раствор будет плохо перемешан и будут попадаться сухие комки или если в песчано-цементной смеси окажутся небольшие камушки. Размер включений не должен превышать размеры свободных полостей в шнековой паре.
3. Героторный насос поддается регулировке конечной производительности за счет фиксированных объемов перекачки, когда за один оборот винты ротора транспортируют строго определенную порцию раствора.
4. Давление в насосе можно увеличивать в несколько раз (на практике наибольшее давление, которое когда-либо было достигнуто, равнялось 140 бар). При этом давление сохраняется устойчивым, то есть при любом объеме перекачиваемой жидкости поток не будет прерываться и пульсировать.

Принцип действия

Чтобы понять, как двигается шнековая пара во время работы, достаточно представить устройство мясорубки. Червячный ротор вращается, проталкивая внутри статора одинаковые порции смеси. Ротор при этом совершает не только вращательные движения, но и движется вперед-назад, захватывая новые порции раствора и перемещая их в сторону растворного рукава.

Таким образом, внутри насосного блока в ходе передвижения винтовой линии постоянно открываются и закрываются полости – раствор нагнетается к месту подачи. Механизм обеспечивает непрерывную транспортировку жидкости с постоянными характеристиками объема и давления. Благодаря тому, что внутренний объем полости не меняется в ходе вращения деталей, поток раствора движется с одинаковой скоростью, обеспечивая плавность перекачки. Площадь полости остается неизменной за счет того, что оси вращения смещены на числовую характеристику, обозначающую постоянную величину отклонения от окружности – эксцентриситет.

Хотя это достаточно вольное трактование, но общее давление в статоре рассчитывают исходя из дифференциального давления каждой отдельной полости. Эти показатели напрямую зависят от компрессионной подгонки составляющих шнековой пары, физических характеристик резиновой части обоймы, состава и свойств перекачиваемого раствора. Давление в полостях влияет на долговечность элемента.

Основные характеристики

В зависимости от характеристик насоса, узел штукатурной станции будет выдавать разную производительность. Разберем, как отдельные технические параметры меняют результаты работы всего агрегата.

• Диаметр статора. От этой величины зависят объемы камер между статором и ротором. Чем больше полости, тем больше порции раствора перемещаются в устройстве, как следствие – тем выше производительность.
• Величина эксцентриситета также влияет на величину полостей. Чем больше смещение осей, тем больше камеры в шнековой паре.
• Длина детали и число витков на ней определяет количество пустотелых полостей. Чем их больше, тем выше давление достигается в героторном насосе – раствор подается дальше и с большим напором.
• Предельные размеры фракции смеси зависят от жесткости эластомера и размера полостей.

В совокупности все эти характеристики – объем полостей, диаметр и эксцентриситет – влияют на конечную производительность штукатурной станции.

Обозначение шнековой пары (героторного насоса)

Теперь внесем ясность о параметрах героторного насоса, которые можно узнать из названия (цифро-буквенного обозначения) строительной шнековой пары. Оно состоит из буквы и двух цифр. Буква обозначает размер внешнего диаметра статора.

Приняты следующие стандартные обозначения:

Первая цифра в названии обозначает числовую характеристику смещения осей – эксцентриситета.

Вторая цифра – это количество ступеней (замкнутых полостей) на единицу длины детали.

Разберем на примере самой распространенной шнековой пары D6-3. Из названия можно узнать, что ее внешний диаметр равен 89 мм, эксцентриситет равен 6, и у данной детали 3 ступени витков на единицу длины.

Иногда в конце названия появляются еще и буквы. Они дают дополнительную информацию об устройстве шнековой пары:

L – направление вращения, обслуживаемая;

буквы LP или S указывают на наличие обжимной муфты на статоре.

В этом случае героторный насос будет иметь следующее название – D6-3 LP, где помимо вышеуказанных характеристик мы узнаем, что данная модель шнековой пары комплектуется обжимной клеммой.

Правила подбора

Учитывая многообразие насосных узлов и их отличительные характеристики, важно подобрать деталь по всем правилам, чтобы ресурс механизма не закончился раньше положенного срока. На что обратить внимание при выборе?

• Статор должен подходить под модель конкретной штукатурной станции (должна совпадать длина и наружный диаметр детали)
• Мощность статора должна соответствовать мощности машины. Чем больше размер шнековой пары, тем мощнее мотор необходим. Обратите внимание на вольтаж машины.
• Выбирайте нужную производительность рабочего узла, чтобы хватило для заливки необходимого объема смеси. Нужно ориентироваться на площадь заливки конкретным материалом. Нормальная производительность для штукатурных смесей составляет 20-35 литров в минуту, для грубых и финишных полов – 35-50 литров в минуту, для шпаклевки достаточно от 4,5 до 9 литров в минуту.
• Учитывайте необходимость регулировать давление, возможно вам нужен статор с обжимной муфтой.
• Подбирайте героторный насос под конкретную строительную смесь. Из-за разницы в составе, абразивности материалов, вязкости и других особенностей, давление и трение на стенки статора будет разным. Правильный подбор детали продлит срок ее службы.
• Имейте в виду необходимую высоту и дальность подачи готового раствора. Чем длиннее ротор, тем выше поднимется поток.

Иногда при выборе шнековой пары не обойтись без помощи. Если ваш регион проживания Москва или Московская область, вы можете обратиться к консультантам магазина НеМ.Ка напрямую, они без труда подберут нужную деталь для штукатурной станции или других строительных агрегатов.

Вывод

От шнековой пары или героторного насоса зависит работа практически всей штукатурной станции. Понимание устройства главного узла и принципа работы поможет правильно подобрать деталь и обеспечить максимальную производительность оборудования для быстрого, надежного и качественного решения любой строительной задачи.