Каждый насос работает по одной логике: вы давите на жидкость, пока она не двинется. Центробежные насосы выбрасывают жидкость наружу вращающимся рабочим колесом. Шестерённые насосы захватывают жидкость между зубьями. Винтовой насос делает это винтом, который проходит сквозь резиновую трубку, — и весь фокус сложнее объяснить одной фразой, чем увидеть на разрезе.
Но как только вы это увидите, принцип запомнится навсегда. Вот как он работает, что делают детали и почему конструкция ведёт себя именно так.
Основная идея: ротор, который не вращается, а обкатывается
У винтового насоса две рабочие детали. Ротор — однозаходный металлический винт. Статор — трубка с резиновой облицовкой и отформованной двухзаходной винтовой полостью с шагом вдвое больше шага ротора. Ротор приводится через универсальный шарнир, поэтому он вращается не вокруг фиксированной оси, а эксцентрично обкатывается внутри статора, постоянно зацепляясь своей резьбой за резиновую резьбу.
Именно это постоянное зацепление герметизирует насос. Между ротором и статором всегда находится ряд закрытых полостей с жидкостью, каждая из которых отделена от следующей линией контакта «резина-металл». Когда ротор обкатывается, каждая полость сдвигается на один шаг к напорному патрубку. Новые полости открываются на всасывании, старые закрываются на выгрузке. Жидкость никогда не ускоряется, не останавливается и не разворачивается — она просто перемещается.
Детали и что они делают
Полный насосный агрегат — это больше, чем ротор и статор, и у каждого компонента своя задача:
- Ротор. Нержавеющий винт, который выполняет основную работу. Качество поверхности важно, потому что шероховатый ротор быстрее изнашивает облицовку статора.
- Статор. Полость с резиновой облицовкой. Он создаёт уплотнение и принимает на себя износ. Это всегда первая деталь, требующая замены.
- Универсальный шарнир. Соединяет приводной вал с ротором и компенсирует эксцентричное обкатывание ротора. Спрятан внутри насоса, о нём легко забыть, но стоит проверять его при каждой замене статора.
- Корпус насоса и фланцы. Канал входа и выхода среды с соединениями DIN, ANSI или ISO под вашу обвязку.
- Приводной двигатель и редуктор. Подбирают скорость и крутящий момент под применение. Скорость — это управление расходом, поэтому это также регулятор дозирования.
Почему расход пропорционален скорости
Каждый оборот ротора перемещает ровно один набор полостей, и каждая полость вмещает фиксированный объём жидкости. Ничего не проскальзывает и не перетекает назад, по крайней мере пока статор здоров. Это означает, что расход жёстко привязан к скорости вращения. Удвойте скорость — удвойте расход, без клапанов и дросселирования.
Именно поэтому винтовые насосы применяют для дозирования. Вам не нужны расходомер и контур регулирования, чтобы поддерживать расход. Вы задаёте скорость двигателя, и насос держит её с точностью до одного-двух процентов, пока статор сохраняет герметичность.
Почему давление зависит от числа ступеней
Каждая герметичная полость может удерживать определённое давление, прежде чем жидкость начнёт просачиваться через контакт ротор-статор. Сложите больше полостей — сможете удержать больше давления; именно это и делают дополнительные ступени статора. Практические значения, по которым мы производим:
- 1L — одна ступень, до 6 бар
- 2S — две ступени, до 12 бар
- 3S — три ступени, до 18 бар
- 4S — четыре ступени, до 24 бар, индивидуальные конструкции — выше
Это также объясняет систему обозначения моделей. В SGP025-2S: SGP — серия, 025 — размер полости (чем больше полость, тем больше расход за оборот), а 2S — число ступеней. Прочитав эти три части, вы уже знаете класс расхода и номинальное давление насоса.
Что это значит на практике
Поскольку поток непрерывный, а полости герметичны, винтовой насос выдаёт плавный безымпульсный поток, что важно для чувствительных к сдвигу сред, таких как флокулянт и фруктовая мякоть. Поскольку ротор толкает, а не выбрасывает, вязкость не разрушает производительность так, как у центробежного насоса. А поскольку насос создаёт разрежение на всасывании, он самовсасывающий — без заливки водой и обратных клапанов.
Компромиссы — те, о которых мы всегда упоминаем: статор изнашивается и должен заменяться по графику, а сам насос стоит дороже центробежного с тем же расходом. Если ваша жидкость тонкая, чистая и дешёвая в перекачке — винтовой насос избыточен. Если она густая, с абразивом или хрупкая — ничто другое не справится с этой работой так бережно.