Шнековый насос

Вихревые насосы

Вихревые насосы имеют сходное строение с центробежными, только в них подвод воды осуществляется таким образом, что вода при попадании в камеру двигается по касательной относительно периферии и смещается к центру колеса, откуда под давлением и за счет движения лопастей вновь уходит на периферию, и уже оттуда выбрасывается через выходной патрубок. Основное отличие заключается в том, что при одном обороте колеса с лопастями (крыльчатки) цикл всасывания и выталкивания воды происходит много раз.

Такая конструкция позволяет увеличить напор в 7 раз даже при небольшом количестве воды — в этом заключается принципиальное отличие вихревых насосов от центробежных. Так же, как центробежные насосы, данные модели не терпят содержание в воде твердых вкраплений, а также не могут работать с вязкими жидкостями. Однако с их помощью можно перекачивать бензин, различные жидкости с содержанием газа или воздуха и агрессивные вещества. Минус – низкий КПД.

Подобные насосы применяются в разных целях и сферах, но их установка целесообразна в том случае, если количество вещества, с которым нужно работать, небольшое, но на выходе нужно высокое давление. В сравнении с центробежными моделями данные устройства тише, меньше и дешевле.

Преимущества и недостатки винтовых погружных насосов для скважин

К преимущественным особенностям винтовых насосов относятся:

• возможность откачивать разные по качеству жидкости;
• высокая мощность и производительность системы при соблюдении всех правил эксплуатации;
• отсутствие громких звуков и посторонних шумов во время работы агрегата;
• простота в обслуживании.

Возможность работать с разными жидкими средами – один из самых важных показателей при выборе установки. Шнековые водяные насосы не чувствительны к твердым примесям, содержащимся в воде, в отличие от центробежных и ручных насосов. Они работают с вязкими и сильнозагрязненными жидкостями, производительность при этом не утрачивается.

Еще одно весомое преимущество оборудования – его компактные размеры. Как правило, это погружные насосы, размеры которых не превышают диаметра скважины. Корпус чаще всего имеет цилиндрическую форму, в диаметре редко превышает 12-15 см.

Мощность и производительность зависит от скорости вращения шнека: чем больше оборотов, тем, следовательно, больше производительность. Стандартные модели, предназначенные для бытовых нужд, способны поддерживать уровень воды в системе на отметке 1500-2000 л/ч.

Несмотря на большое количество достоинств, у оборудования есть и недостатки:

• высокая стоимость;
• отсутствие возможности работать «вхолостую»;
• фиксированный объем работы.

Отдавая предпочтение этому виду насосного оборудования, покупатель  заплатит несколько сотен долларов

При желании сэкономить, можно обратить внимание на отечественных производителей, которые заслужили доверие потребителей. Беламос, Водомет, Малыш – насосы, адаптированные под российские условия

Винтовые насосы не имеют аналогов при откачке из скважины питьевой воды с высокой концентрацией вредных примесей.

Принцип действия и назначение прибора

Принцип действия каждого винтового агрегата основан на перемещении жидкости вдоль винтовой оси внутри камеры. Ось образуется между поверхностью корпуса и винтовыми канавками путем вхождения винтовых выступов в смежные канавки. Благодаря такому принципу работы, внутри прибора создается замкнутое пространство, которое не позволяет жидкости перемещаться назад из прибора.

В наши дни винтовые насосы используются во многих сферах жизнедеятельности человека. Чаще всего это оборудованием применяется:

• На пищевых фабриках – при производстве продуктов питания агрегаты применяются в качестве дозаторов;
• В строительстве – насосы используются для подачи смесей, используемых с целью производства наливных полов и кровли;
• На скважинах – приборы выкачивают загрязненную воду с большим количеством примесей. Винтовой скважинный насос может использоваться, как для источника с чистой водой, так и для скважины с песком;
• В химической промышленности – винтовые насосы перекачивают большие объемы густых веществ для их дальнейшей обработки.

Высокая надежность и способность работать под высокими нагрузками делает винтовые насосы одним из наиболее прогрессивных видов насосного оборудования.

Как установить погружной насос

Рассмотрев все преимущества и недостатки погружного винтового насоса, можно приступать к установке оборудования. Первым делом следует проверить параметры скважины. Скважинный насос монтируется вертикально, поэтому нужно проверить глубину ямы на прямолинейность и соответствие встраиваемому агрегату.

Проверить соответствие насоса и скважины можно при помощи отрезка трубы, который на несколько миллиметров больше в диаметре, опустив его на нужную глубину. Здесь будут хорошо видны все выступы, кривизна самой скважины, которые будут исправлены на этапе подготовительных работ.

Предварительно перед монтажом подготавливается оборудование – это сам насос, также специальный бак и для поддержания давления манометр, пояса крепления кабеля, хомуты, грузоподъемные устройства и т.д. Помимо этого, потребуется пятиканальный выход, клапаны, ниппель и, естественно, наконечник, чтобы была возможность закрыть колодец. Дополнительно устанавливается выключатель, который поможет управлять всей системой насосного оборудования.

Схема подключения погружного насоса внедряется поэтапно

Если винтовые скважинные насосы куплены у проверенного производителя, то поставляемое оборудование уже полностью укомплектовано, проверено, все механизмы отрегулированы. По схеме подключения шнекового насоса погружного сначала осуществляется установка резинового ниппеля и клапана при помощи шланга. После того, как все соединения будут очищены и герметизированы, они изолируются лентой, качество проделанной работы нужно будет проверить. После этого ниппель нужно будет соединить с возвратным клапаном и путем присоединения к выводному отверстию проверить его работоспособность.

Далее после фиксирования трубы ниппелем можно приступать к подключению шланга водоснабжения насосного оборудования. Параллельно устанавливается шланг, ведущий к дому, конкретно к накопительному баку. Такая схема очень надежна, она защитит трубопроводы от протечки и поломки. Соединение осуществляется после того, как кабель будет протянут через наконечник, и далее уже скважина или колодец закрывается, чтобы избежать попадание туда мусора.

Процесс погружения насоса на глубину

Как и любое оборудование, устанавливаемое своими руками, предварительно перед его запуском нужно подробно ознакомиться с инструкцией. В начале работы может быть указано в обязательном порядке наполнить насос фильтрованной водой, а не водой из скважины или наоборот. Категорически запрещается производить запуск оборудования сразу после спускания его под воду, нужно выдержать не менее 2-3 часов перед началом работы.

Сначала к насосу присоединяется водоподъемная труба, на месте стыка обязательно закрепляется монтажный хомут. Далее поднимают вертикально узел и уже его спускают на глубину скважины. Во время спуска насоса нужно быть уверенным в надежности хомутов, чтобы агрегат не соскользнул вниз.

Важным моментом является крепление питающего кабеля к водоподъемной трубе с интервалом в три метра, далее его спускают одновременно с насосом при его погружении. Когда будет спущено последнее звено на глубину скважины, тогда нужно закрепить колонну труб к плите опоры. После спуска обсадной трубы на водоподъемной устанавливается отвод, чтобы присоединить запорную арматуру и напорный трубопровод.

Только после того, как будет установлена вся предохранительная автоматика, можно будет вводить агрегат в эксплуатацию. Первое время следует следить за работой погружного насоса, чтобы при возникновении первых неполадок сразу же их устранить. Готовым к эксплуатации оборудованием его можно считать только после нескольких дней или недели использования без проблем.

Чтобы установить самостоятельно погружное оборудование в колодец или скважину, нужно подробно изучить принцип действия винтового насоса и его назначение, так как устройство представляет собой сложный механизм. Выбрать оптимальный вариант механизма для своего участка можно, изучив характеристики моделей и отзывы по ним, а также рейтинг популярных производителей.

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.

Основные разновидности

В том случае, если глубина скважины или колодца, из которых необходимо откачивать воду, составляет более 10 метров, без погружного (глубинного) насоса просто не обойтись. Использование оборудования данного типа позволяет откачивать воду из подземных источников, глубина которых может доходить до 150 метров. Еще одним преимуществом использования глубинных насосов является почти бесшумная работа.

Всем глубинным скважинным насосам свойственна продолговатая цилиндрическая форма, созданная для удобства установки и выемки из узкой обсадной трубы скважины

По своему конструктивному исполнению и принципу действия глубинные насосы для скважины делятся на:

1. центробежные насосы;
2. устройства шнекового типа;
3. винтовые насосы;
4. насосные устройства штангового типа.

Погружные насосы центробежного типа

Электронасосы центробежного типа относятся к наиболее популярным устройствам, используемым для откачивания жидкой среды из подземных источников. Принцип работы таких устройств, которые могут эксплуатироваться в круглогодичном режиме, основан на том, что на жидкую среду, находящуюся в их внутренней камере и перемещающуюся в ней вместе с лопатками рабочего колеса, действует центробежная сила. Эта сила и выталкивает жидкость в напорную магистраль. При этом в центральной части рабочей камеры создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию в нее новой порции перекачиваемой жидкой среды через входной патрубок.

Наиболее производительными являются многоступенчатые центробежные насосы

Среди наиболее значимых достоинств, которыми обладают насосы глубинные центробежного типа, следует отметить их высокую производительность, создаваемый ими хороший напор перекачиваемой среды, а также универсальность использования, которая делает обширной сферу их применения.

Шнековые глубинные насосы

Основным рабочим органом глубинных насосов шнекового типа, которые относятся к устройствам специализированного назначения, является шнек. Этот элемент и обеспечивает перекачивание жидкой среды, а также ее дальнейшую транспортировку по трубопроводной системе. Используют гидромашины данного типа преимущественно для того, чтобы перекачивать с их помощью жидкие среды, в составе которых содержится большое количество посторонних примесей.

Так выглядит разобранный шнековый насос «Колибри» забитый песком

Выбирая для скважины глубинный шнековый насос, следует иметь в виду, что диаметр его корпуса должен быть примерно на 1 см меньше размера поперечного сечения обсадной трубы. Если пренебречь этим требованием, можно столкнуться с тем, что используемый насос будет постоянно засоряться примесями, содержащимися в перекачиваемой жидкой среде.

Глубинные насосы винтового типа

Наиболее значимым преимуществом применения винтовых глубинных насосов является то, что даже при небольшом количестве жидкости в обслуживаемой ими скважине они способны создавать поток жидкой среды, характеризующийся хорошим напором. Перекачивание жидкой среды при использовании такого насосного оборудования осуществляется за счет вращения рабочего колеса, оснащенного большим количеством лопастей.

Простой и недорогой вариант скважинного насоса – винтовое устройство с верхним забором воды

Выбирая для скважины глубинные насосы винтового типа, следует иметь в виду, что эффективно работать они могут лишь в том случае, если перекачиваемая ими жидкая среда содержит очень незначительное количество нерастворимых примесей.

Штанговые глубинные насосы

Основными элементами конструкции штанговых глубинных насосов являются неподвижный цилиндр и плунжер, совершающий в процессе работы гидромашины возвратно-поступательные движения. Двигаясь во внутренней части цилиндра вверх, плунжер засасывает жидкую среду из скважины, а опускаясь, способствует ее подаче в напорную магистраль. Для приведения в движение плунжера используется специальный механизм (качалка), который соединен с ним специальными штангами.

Устройство штанговых скважинных насосов

Скважинные насосы штангового типа, которые отличаются достаточно большими габаритами, практически не используются в быту, при помощи таких устройств осуществляется добыча нефти из подземных скважин значительной глубины.

Компании-производители

Список компаний, как и предлагаемый ими ассортимент, довольно большой. На российском рынке представлена, в основном, продукция отечественных, европейских и китайских производителей. Шнековые насосы бывают разных марок.

Высший ценовой сегмент:

1. Грундфос (Grundfos). Отличное качество по высокой цене, очень широкий ассортимент. Крупный, всемирно известный производитель.
2. Гардена (Gardena). Европейский производитель. Цены выше средних. Количество моделей для скважин невелико.

Средний ценовой сегмент:

1. Сперони (Speroni). Европейский производитель. Достаточно высокое качество и надежность.
2. Педролло (Pedrollo). Широкий модельный ряд. Международная компания. Высокий уровень надежности продукции.
3. Акварио (Aquario). Большое количество моделей, есть варианты для узких скважин. Относительно высокая надежность.

Нижний ценовой сегмент:

1. Водолей. Несколько десятков моделей для скважин. Известный украинский производитель. Недостаточно высокая надежность насосов.
2. Джилекс. Изделия производятся в России. Популярный бренд. Противоречивые отзывы о качестве продукции.
3. Беламос. Производство находится в Китае. Надежность соответствует классу.

Характеристики и их влияние

Винтовые насосы по типу тела вращения (винта) могут различаться на 2 вида  цилиндрические и конические.

К коническим винтовым насосам больше и чаще относят компрессоры, поскольку их коническая часть за счет конической формы винта и обоймы увеличивает давление внутри всасываемой жидкости (или газа), и наиболее широкое применение данная конструкция нашла именно в компрессорной, а не в насосной технике.

Различают 3 типа цилиндрических винтовых насосов: Одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые.

Одновинтовые насосы – представляют из себя горизонтальный насос с одним винтом, на одной оси с обоймой. Основными деталями таких насосов являются: неподвижная резиновая обойма, имеющая, как правило, двухзаходную винтовую поверхность и однозаходный винт, изготовленный из металла, совершающий вращательные движения в обойме.

 

Рис. 4 Конструкция одновинтового насоса.

 

Рис. 5 Схема 2х винтового насоса.

 Двухвинтовые мазутные насосы

Двухвинтовые мазутные насосы – винтовой насос с 2мя, соединенными зубчатой передачей, валами – роторами, вращающимися в противоположные стороны. используются, в основном, для перекачивания мазута, битума и прочих вязких жидкостей. В отличие от одновинтовых в перекачиваемой жидкости создается более высокое давление при одинаковой частоте вращения вала, чем в одновинтовом насосе.

Трехвинтовые насосы

Трехвинтовые насосы – винтовой насос с 3мя, соединенными зубчатой передачей, валами – роторами,используются, в основном, при перекачивании неагрессивных жидкостей, которые имеют смазывающую способность и не содержат абразивные механические примеси, поскольку конструкция насоса включает в себя большое количество труднодоступных узлов, требующих постоянного нахождения в них смазывающих веществ. Минимальный показатель вязкости ограничен смазывающей способностью жидкости, максимальный – мощностью электродвигателя и, соответственно, всасывающей способностью насоса.

 

Рис. 6 Конструкция 3х винтового насоса

1 – ведущий и два других винта 2 – ведомые. Направление нарезки винтов на ведомых и ведущем роторах противоположное. В корпусе 5 установлена обойма 4, залитая герметиком и сообщающаяся своими окнами с всасывающим патрубком 6. Винты, расположенные внутри обоймы, с минимальными зазорами, при вращении перемещаются вместе с жидкостью вдоль оси к выходному (напорному)  патрубку 3.

В одну группу с цилиндрическими винтовыми насосами, часто объединяют шнековые, благодаря тому, что оба типа насосов относятся к насосам вытесняющего действия. Однако, по характеру воздействия рабочих органов, шнековые насосы относятся к динамическим.

Принцип работы насоса

Насос подключен к электрической цепи или пневматической линии. При включении насоса вал электродвигателя начинает вращение с определенным количеством оборотов в минуту. Вращение вала электродвигателя через муфтовое соединение передается на вал редуктора. Зубчатые колеса редуктора, находящиеся в последовательном зацеплении, снижают количество оборотов на выходе из редуктора и увеличивают крутящий момент. Через переходной вал, находящийся в подшипниковом узле, угловая скорость мотор-редуктора передается на карданный вал или транспортировочный шнек, который в свою очередь через шарнирное соединение приводит в движение ротор насоса.

Рассмотрим вариант работы винтового насоса, где патрубок со стороны героторной пары является всасывающий, а патрубок со стороны корпуса насоса – напорным. Направление вращения подвижных частей насоса происходит соответствующее данной схеме (справа — налево или против часовой стрелки, если смотреть на торец ротора со стороны всасывания жидкости). Винт вращается в статоре. Так как центр вращения ротора смещён относительно центральной оси статора на величину эксцентриситета, а эластомерный слой статора имеет спиралевидную форму, со стороны входа жидкости в насос образуется полость разряжения. Жидкость всасывается в это пространство. Ротор делает поворот на 90 градусов и данная полость с находящейся в ней жидкостью герметично замыкается в то время как сама жидкость получает перемещение внутри статора героторной пары. При повороте статора на 90 градусов, кроме замыкания полости с жидкостью, образуется новая разряженная полость, в которую поступает определенный объём жидкости.

При каждом следующем повороте винта в героторную пару поступает новая порция жидкости, а поступившая ранее жидкость получает всё большее и большее перемещение. Так как тело ротора также имеет спиралевидную форму по всей своей длине, то в сопряжении со статором оно образует несколько замкнутых объемов. Именно по этим объемам и перемещается жидкость при вращении ротора, удаляясь от точки всасывания, а так как эти полости герметичны перекачиваемая жидкость не может перетекать обратно — к всасывающей стороне. Далее перекачиваемая жидкость под давлением поступает из героторной пары в корпус насоса и выходит из насоса через напорный патрубок. В том случае, если подвижные части насоса вращаются по часовой стрелке, то патрубок корпуса насоса является всасывающим, а патрубок героторной пары – нагнетательным.

Изготовление своими руками

Во все времена находились мастера, которые предпочитают делать все сами и доверяют только тем вещам, которые сделали своими руками. Шнековые устройства не являются исключением.

Вне зависимости от того, каким образом была сделана вещь – своими руками или на специализированном производстве, технология изготовления не сильно отличается, и она обязана быть. По наитию сделать шнековый насос вряд ли получится.

Поэтому, прежде чем изготавливать шнековый насос, следует знать, как это делается:

1. Поскольку создание бетононасоса — достаточно дорогой и сложный процесс, следует быть на сто процентов уверенным, что сделать его своими руками будет целесообразнее, чем купить или арендовать готовую модель.
2. Как и любой сложный технический механизм, его следует изготавливать по заранее составленному чертежу. Чертеж можно найти готовый или спроектировать самому, если есть соответствующие навыки.
3. Ключевым элементом в бетононасосе является рабочий цилиндр с поршнем. Не стоит брать цилиндр более 400 мм с ходом поршня не более 0,5 м.
4. Чтобы устройство прослужило эффективно и долго, детали следует изготавливать с высокой точностью и низкой шероховатостью.
5. При выборе следует помнить о том, что гидронасос выйдет гораздо дороже и сложнее в изготовлении, чем электронасос.
6. Правильный выбор редуктора – одна из ключевых процедур изготовления.

Чтобы собрать шнековые насос своими руками, нужно иметь соответствующий опыт

Для изготовления обратных клапанов следует использовать легированную сталь. Также не стоит забывать об использовании шкворня.

Рекомендации по правильной установке

Не стоит забывать о том, что длительная эксплуатация обеспечивается исключительно при правильной установке устройства. Модель промышленного назначения должна устанавливаться исключительно профессионалами. Ключевыми особенностями назовем следующее:

1. Для начала шнековый насос размещается в обсадочной трубе, которая монтируется предварительно.
2. Фиксация устройства на требуемой глубине осуществляется при помощи металлического троса. Он выбирается в зависимости от веса изделия и многих других параметров.
3. Не стоит забывать о том, что механизм может работать исключительно при подаче электроэнергии. Именно поэтому довольно много внимания уделяется непосредственному креплению кабеля, так как его положение во время эксплуатации должно оставаться неизменным.
4. В случае установки устройства промышленного предназначения есть вероятность того, что потребуется несколько кабелей, по которым подается ток.
5. Для транспортировки жидкости, которая откачивается с резервуара устанавливается шланг. Его диаметральный размер может варьировать в достаточно большом диапазоне, все зависит от конкретного случая.

В рассматриваемом случае основным рабочим органом выступает именно винт, за счет которого создается требуемое усилие. Алгоритм установки выглядит следующим образом:

1. Шнековый насос подключается к сети электроснабжения и включается на короткий промежуток времени для проверки работоспособности.
2. Если устройства работает правильно, то оно опускается в скважину вместе с кабелем.
3. Предварительно к напорному патрубку подключается шланг, через который воды будет подниматься вверх.
4. Для увеличения эксплуатационного срока кабель и шланг связываются вместе хомутами, которые характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
5. К насосу подсоединяется стальной страховочный трос, рассчитанный на большую нагрузку.
6. Может дополнительно устанавливаться датчик поплавкового типа, который исключает вероятность холостого года.

На момент опускания шнекового насоса следует быть осторожным, так как даже незначительный удар может стать причиной возникновения серьезного дефекта. Кроме этого, нужно предусмотреть наличие защиты конструкции от воздействия окружающей среды.

Область применения шнека

По своей сути шнек является цельным стержнем с винтовой сплошной поверхностью, расположенной вдоль продольной оси. Своему происхождению шнек обязан великому ученому Архимеду, изобретшему водоподъемную машину, которую так и назвали – Архимедов винт.

Перед использование шнекового насоса нужно тщательно изучить инструкцию

В наше время шнеки используются повсеместно и в самых различных отраслях:

• Мясорубка – одно из самых простых и распространенных устройств, использующих шнек;
• Винтовые конвейеры;
• Шнековые насосы;
• Вездеход — шнекоход ШН-1;
• Буровые механизмы;
• Любители зимней рыбалки используют шнек для бурения скважины во льду реки;
• Принцип шнека используется в сверлах для удаления стружки во время работы;
• Применяется в стрелковом оружии в шнековых магазинах;
• Широко применяется в прессах;
• Часто используются в комбайнах различных предназначений.

Принцип работы шнека на столько прост, что позволяет его использовать повсеместно, и примеры можно приводить бесконечно долго. Что и говорить, если даже в фантастических произведениях встречаются машины, использующие шнековые механизмы. К примеру, чудо-машины, бурящие толщи гор или продирающиеся сквозь недра планет чуть ли не насквозь.