Винтовой насос для скважины: преимущества и недостатки, принцип работы

Винтовые и лопастные насосы – в чем отличия?

Большинство неопытных покупателей часто ошибаются, принимая лопастной насос за винтовой. Отличия между агрегатами этих видов заключается в областях применения и характеристиках агрегатов.

Винтовые устройства в большинстве своем используются в промышленных целях, гораздо реже – в быту. Среди их преимуществ следует выделить:

• Равномерный объем подачи перекачиваемой жидкости;
• Способность к самовсасыванию;
• Отлично сбалансированная конструкция;
• Агрегат эффективно работает даже при наличии в жидкости твердых примесей;
• Высокая прочность деталей.

К недостаткам винтовых насосов относится высокая стоимость оборудования, большие габариты, повышенное трение его запчастей, высокий уровень шума и не эффективное охлаждение.

Лопастные насосы применяются в быту. Насос лопастной центробежный обладает такими достоинствами:

• Простота в эксплуатации и обслуживании;
• Возможность подключения к одному трубопроводу сразу нескольких лопастных насосов;
• Скромные габариты и вес;
• Низкий уровень шума при работе;
• Невысокая стоимость большинства моделей;
• Наличие эффективной системы охлаждения.

Среди минусов ролико-лопастного насоса следует выделить отсутствие возможности работать с загрязненной водой. Насос лопастной центробежный обладает низким КПД, а, при сужении проточных каналов, большинство агрегатов перегреваются, что приводит к их поломке. Для производства большинства моделей используются тяжелые стальные запчасти, которые, в паре с легким пластиковым корпусом, ухудшают баланс и устойчивость приборов.

Важная характеристика лопастного насоса – это его производительность. Она сильно зависит от качества воды и мощности агрегата. Если насос не обладает высокой мощностью, то он не будет перекачивать необходимое для обслуживания частного дома количество жидкости. Поэтому для загородного жилья следует выбирать более мощное оборудование, покупка которого обойдется гораздо дороже.

Разновидности и основные технические характеристики

Среди насосов шнековых выделяют две категории. Основополагающим параметром такого разделения выступает рабочая глубина, на которой способны работать данные гидромашины. Так, в зависимости от этой характеристики различают:

• стандартные винтовые насосы;
• устройства глубинной категории.

Шнековый насос, относящийся к стандартной категории, используется для откачивания воды из колодцев или скважин, глубина которых не превышает 20–25 метров. Такие помпы часто применяются для обслуживания скважин с небольшим дебитом, бурение которых выполнено на водоносных слоях почв песчаного типа (скважины на песок). Поскольку с помощью винтового насоса можно откачивать жидкую среду с различной производительностью, сохраняя при этом стабильное давление создаваемого потока и не обращая внимания на содержание в составе воды песчаных включений, данное оборудование оптимально подходит для обслуживания скважин указанного типа.

Винтовой моноблочный насос с верхним расположением водозаборной части

Винтовой скважинный насос глубинной категории оснащается удлиненным шнеком, что определяет впечатляющие технические возможности такой гидромашины. Обладая высокой мощностью и надежностью, она может успешно обслуживать артезианские скважины, вода в которых располагается на глубине, доходящей до ста метров. Конечно, цена таких моделей значительно выше стоимости устройств стандартной категории, но во многих случаях, когда требуется обеспечить подачу воды из скважин значительной глубины, без подобного оборудования просто не обойтись.

Рассмотрим технические характеристики, которыми обладает скважинный винтовой насос, относящийся к моделям средней ценовой категории:

• производительность, показывающая, какой объем жидкой среды насос способен перекачать в единицу времени, – 1500–2000 л/час;
• напор создаваемого потока жидкости – 40–60 метров водяного столба;
• температура, которой может обладать перекачиваемая жидкая среда, – от +5 до +40°С;
• размер частичек нерастворимых твердых включений, которые могут содержаться в перекачиваемой воде, – 2–2,5 мм;
• мощность электродвигателя, приводящего во вращение ротор и шнек, – 1–1,5 кВт.

Линейка винтовых насосов Sprut

Большинство моделей шнековых насосов средней ценовой категории, которые часто применяются для оснащения бытовых автономных систем водоснабжения, могут работать от электрической сети с напряжением 220 В.

Шнековые помпы промышленного назначения отличаются более впечатляющими техническими характеристиками. В частности, такие устройства без ущерба для своего технического состояния могут успешно перекачивать жидкие среды, температура которых значительно превышает вышеуказанные значения. Кроме того, промышленные насосы винтового типа в состоянии работать с жидкими средами, содержащими в своем составе нерастворимые твердые включения, размер частиц которых превышает 2–2,5 мм.

Скважинный шнековый насос для артезианских водозаборов

Основная часть корпусных деталей насосов скважинных винтового типа изготавливается из нержавеющей стали, отдельные элементы – из прочного пластика. Для герметизации элементов внутренней конструкции таких гидромашин используются прокладки, изготовленные из резины и силикона.

Поскольку движущиеся элементы внутренней конструкции шнековых насосов постоянно контактируют с перекачиваемой жидкой средой, они не нуждаются в обеспечении дополнительного охлаждения.

Как подключить глубинный насос к гидроаккумулятору?

Владельцы дач и частных домов нередко интересуются тем, как правильно подключить насос и гидроаккумулятор в одну целую систему. В первую очередь для этого требуется внимательно изучить схему подключения оборудования.
Принцип «насос-обратный клапан-гидроаккумулятор-датчик давления» является наиболее простым и долговечным. Такая схема крайне редко требует ремонта, она не нуждается в обслуживании и частых проверках, и работает полностью автономно. Суть этой схемы заключается в том, что насос перекачивает воду к системе, которая соединена с гидроаккумулятором. Датчик давления в конструкции отвечает за исправную работу насоса.

Если с принципом работы гидроаккумулятора у большинства начинающих вопросов не возникает, то с установкой и подключением к системе водоснабжения на практике все оказывается гораздо сложнее.

По сути, гидроаккумулятор представляет собой резервуар, наполненный водой. Несмотря на простую конструкцию, он играет достаточно важную роль в системе водоснабжения частного дома. В связи с этим крепить устройство необходимо крайне внимательно, стараясь исключить любую возможность появления постороннего шума и вибрации.

Особенно осторожно нужно вести себя с новым баком. Вода в него должна попадать под слабым напором, чтобы слежавшаяся при хранении мембрана медленно вернулась в нормальное рабочее состояние

Подключенный и наполненный водой гидроаккумулятор вначале тестируют работой под слабым давлением. Далее давление нужно постепенно наращивать, пока система водоснабжения не начнет работать в нормальном режиме.

Способы изготовления

При необходимости снизить собственные затраты можно провести создание шнека своими руками. Для изготовления потребуется следующее:

1. Листовая сталь, которая имеет толщина 3 мм.
2. Вал, при помощи которого передается усилие.
3. Крепежные соединения, за счет которых обеспечивается фиксация детали.
4. Двухступенчатый редуктор. Для выбора проводится расчет шнека, предназначение редуктора заключается в снижении количества оборотов и повышении усилия.
5. Электрический асинхронный двигатель передает основное вращение. На сегодняшний день в большинстве случаев устанавливается модель на 220В, так как она характеризуется высокой эффективностью и низким энергопотреблением.

Привод шнека характеризуется небольшими размерами в случае, когда нужно не существенно изменять выходные параметры электрического двигателя. Стандартный корпус изготавливается в виде трубопровода, который разделен на несколько секций. При этом соединение секций проводится болтами. Также есть две секции: одна предназначена для загрузки, вторая для выгрузки транспортируемого материала.

Часто можно встретит ситуацию, когда самостоятельное изготовление механизма предусматривает переделку старого. Многие специалисты отмечают, что подобный подход нецелесообразен. Рассчитать производительность можно при применении определенным формул.

Для производства винтового устройства требуется также определенный набор инструментов:

1. Сварочный аппарат.
2. Болгарка.
3. Ножовка по металлу.
4. Различные измерительные приборы.

Для повышения эффективности устройства следует проследить за формой витка. Даже несущественные дефекты могут стать причиной существенного снижения производительности оборудования.

Особенности конструкции

Винтовой насос для скважин состоит из цилиндрического или конического корпуса и мотора, прикрепленного к фланцу через уплотнительные шайбы. Внутри кожуха расположен рабочий вал, имеющий конфигурацию шнека.

При вращении рабочего элемента жидкость подается к выходному отверстию; герметичные уплотнения не допускают обратного стока воды. За счет этого достигается постоянство давления в системе водоснабжения и рабочей камере помпы. Производительность устройства зависит от угла закрутки шнека и частоты вращения ротора электрического двигателя.

Встречаются насосы с двигателем, интегрированным в корпус. Привод питания проходит через герметичный канал к обмоткам статора; в конструкции изделия предусматривается масляный бак для автоматической смазки подшипников шнека и ротора мотора.

Подача воды в полость насоса производится через сетчатую решетку, смонтированную вокруг корпуса шнека. Напорный штуцер позволяет подсоединить гибкий резиновый рукав, который подключается к накопительному баку системы водоснабжения.

Схематическое изображение устройства скважинного винтового насоса

Для работы насоса требуется опустить оборудование в рабочую среду; допускается применение помпы в колодцах или скважинах. При затягивании воздуха глубинный насос начинает изнашиваться; автоматика обеспечивает отключение привода шнека.

Оборудование позволяет подавать не только воду, но и перекачивать нефтепродукты или растворы, содержащие примеси агрессивных веществ (при условии применения в конструкции помпы материалов, устойчивых к воздействию химикатов).

Конструкция оборудования допускает перекачивание воды с примесями в виде песка или ила. Посторонние частицы подаются вместе с жидкостью в напорный рукав, а затем отделяются в отстойнике или при помощи фильтрующего элемента. На заборном патрубке помпы устанавливается фильтр грубой очистки, не пропускающий крупные камни или волокна водорослей. Помпа шнекового типа имеет диаметр, соответствующий размеру скважины; снижение габаритов позволяет улучшить технические характеристики оборудования.

Область применения шнековых агрегатов

С помощью такого насоса можно организовать «транспортировку» любой среды: от разряженного пара, до вязкой взвеси. Причем и в том и в другом случае винтовой насос решает все поставленные перед ним задачи.

Впрочем, в силу специфики конструкции винтовые насосы, в большинстве случаев,  используются следующим образом:

Шнековый (винтовой) насос

• В качестве генератора напора в системе автономного водоснабжения. Ведь шнековый насос может работать не только в относительно чистых скважинах, но и в очень «запесоченных» колодцах. И в этой роли чаще всего используются именно винтовые насосы погружного типа, которые обеспечивают ощутимый напор даже при подаче жидкости из относительно глубокой скважины.
• В качестве генератора напора в системах перекачки жидкой среды. Причем винтовые насосы можно встретить и на стройке, и в системах осушения (откачки), и в магистральных трубопроводах на производстве. Подобная широта применения объясняется «всеядностью» винтовых насосов – они могут качать и пар, и сыпучие среды и даже жидкий бетон.
• В качестве генератора напора в стремах дозированной подачи любой жидкой среды. Причем в данном случае шнек выступает и как генератор напора, и как дозатор, отмеряющий точную порцию жидкости или взвеси.

Словом, благодаря своей надежности и безотказности винтовые насосы заполнили собой достаточно значительную нишу в сегменте напорного оборудования.

Особенности эксплуатации шнековых насосов

Широта применения и несколько необычный способ генерации напорного усилия наделяют винтовые насосы следующими эксплуатационными особенностями:

Особености шнековых и винтовых насосов

• Во-первых, такие насосы просты в обслуживании и ремонте. Например, демонтаж подшипника с вала привода осуществляется даже в полевых условиях, а подобраться к уплотнению на валу можно даже без демонтажа самого насоса. Ну а замену сальников и торцевых уплотнителей можно реализовать без помощи какого-либо специального оборудования. К заменяемому узлу можно «подобраться» с помощью самых простейших слесарных инструментов.
• Во-вторых, корпус любого шнекового насоса проектируется с учетом возможности позиционировать всасывающий патрубок, как вдоль центральной оси, так и под углом 90 градусов. К тому же, шнековые насосы для перекачивания жидкостей оборудованы особым всасывающим патрубком, конструкция которого исключает образование илистых отложений в окружающей среде, затрудняющих процесс транспортировки.
• В-третьих, главная рабочая часть насоса – шнековый вал – созидается с помощью литья с последующей высокоточной обработкой. Поэтому винтовые насосы не вибрируют и не шумят при работе. А отсутствие вибрации – это залог длительного эксплуатационного периода любого оборудования, в том числе и винтового насоса.

В итоге мы можем сказать, что покупая шнековый насос, вы приобретаете, надежный в работе и очень производительный агрегат, который прослужит вам долгие годы.

Особенности конструкции и назначение

Современный шнековый насос для воды делится на поверхностные и погружные. При этом нужно учитывать следующее:

1. Поверхностные устанавливаются на специальной площадке в непосредственной близости от источника воды. При этом всасывающая трубка располагается в колодце, за счет чего обеспечиваются требуемые условия для работы. Устройство обладает сниженным показателем эффективности работы, поэтому устанавливается исключительно при глубине скважины не более 10 метров.
2. Погружное устройство шнекового насоса характеризуется тем, что на момент эксплуатации находится полностью в водной толще. Основная характеристика заключается в повышенной степени производительности. Некоторые модели устанавливаются при глубине скважины около 50 метров и более.

Винтовой насос для скважины устройство и отличительные особенности

Скважинный винтовой насос Спрут

Среди огромного ассортимента насосного оборудования, насосы винтовые для скважин занимают особую нишу. Конструктивные особенности позволяют использовать их не только для воды, но и для перекачки вязких жидкостей.

Поэтому винтовые агрегаты широко применяются: в пищевой, химической, фармацевтической, а также нефтедобывающей промышленности. Для большинства динамических насосов повышенное содержание песка в воде губительно, тогда как винтовой насос для скважины не столь привередлив, и может работать даже с грязной водой.

Принцип работы винтового насоса

Главное преимущество, которым обладают винтовые насосы для скважин – это поддержание равномерного, а не пульсирующего, как у центробежных вариантов, потока. При скромных внешних параметрах, они обеспечивают достаточно высокое давление

Это особенно важно для подземных водозаборов, когда воду приходится поднимать на поверхность с большой глубины. По общей классификации, винтовые насосы относятся к самовсасывающим объёмным насосам с многоступенчатой структурой

Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает один вертикальный вал, что позволяет создавать оборудование с минимальными поперечными размерами

По общей классификации, винтовые насосы относятся к самовсасывающим объёмным насосам с многоступенчатой структурой. Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает один вертикальный вал, что позволяет создавать оборудование с минимальными поперечными размерами.

Такая конфигурация и предопределяет его использование для установки в скважинах, и даже абиссинских колодцах.

Насос винтовой для скважины: внутреннее устройство

Ротор насоса представляет собой однозаходный стальной винт (шнек) с широким шагом резьбы и круглым сечением. Статорный винт имеет аналогичное сечение, но шаг резьбы у него вдвое больше, и он имеет обрезиненную поверхность.

Вращаясь в полости статора, ротор забирает воду от всасывающего патрубка, и, перемещая по спирали, подаёт её к патрубку отводящему.

Насосы для скважин винтовые производятся в двух вариантах. Это погружные насосы, и агрегаты с трансмиссионным валом.

Погружные насосы моноблочные, у них двигатель расположен внутри корпуса. Насосы с трансмиссионным валом более мощные, и способны, при подаче 1200 м3/час, поднять воду с глубины 125 метров.

Двигатель этих агрегатов находится на поверхности, над устьем водозабора, и соединяется с насосным узлом промежуточным трансмиссионным валом. Насосная часть имеет несколько, соединённых между собой шпильками, чугунных секций.

В каждой из них находится свой вал и центробежное рабочее колесо. Объединяет секции защитная сетка, через которую и поступает вода.

Насос винтовой скважинный: вариант для артезианских водозаборов

Такая конструкция позволяет при необходимости изменять количество ступеней насоса, регулируя тем самым его напор. С напорным трубопроводом, насосный узел соединяется через фланец, расположенный на корпусе верхней секции.

Трансмиссионный вал располагается во внутренней полости защитных труб, заполненных маслом. Собирают их тоже по секциям, постепенно наращивая в процессе опускания в скважину.

Погружные насосы отличаются тем, что их валы жёстко соединены с валами двигателей, поэтому необходимость в установке длинного трансмиссионного вала отпадает. Соответственно, упрощается и конструкция напорного трубопровода.

Такой агрегат можно установить даже в искривлённый ствол, да и помещение над скважиной, где располагают оборудование, в этом случае, будет по площади гораздо меньше. Вообще, винтовой скважинный насос отличается наиболее длительным сроком эксплуатации. Этому способствует практические полное отсутствие вибрации – извечного врага любого оборудования.

Какой насос выбрать

Итак, вы решили приобрести насос винтовой скважинный, но не знаете, какому варианту отдать предпочтение. И вообще, что предлагают сегодня производители для бытового использования?

Насосы винтовые

При выборе устройств учитывают механизм действия. Винтовой агрегат функционирует на основе принципа выталкивания воды винтами, которые вращаются внутри корпуса с канавками. В результате жидкость захватывается в небольших количествах и поднимается наверх. Такие устройства могут эксплуатироваться в разных средах: вязких, текучих, химических реагентах. Однако не рекомендуется использовать их для перекачивания жидкостей, содержащих крупные или жесткие фракции, что может стать причиной быстрого износа узлов механизма.

Винтовые насосы подходят для установки в гидротехнические сооружения небольшого диаметра. Они отличаются более низкой ценой, могут поднимать воду с разной высоты. Коэффициент полезного действия у них ниже, чем у аналогов, поэтому агрегаты затрачивают больше электроэнергии, что способствует увеличению расхода энергоресурсов. Учитывая, что такие устройства быстро выходят из строя при работе с жидкостями, содержащими песок, следует учесть возможность ремонта. Стоимость ремкомплекта винтовых насосов ниже по сравнению с аналогами.

Чтобы увеличить срок службы таких агрегатов, необходимо обеспечить защиту механизма от ила и песка. Для этого предусматривается система фильтрации. Винтовые устройства называются еще шнековыми. Основное предназначение — установка внутри гидротехнического сооружения. Если необходимо поднимать воду с большей глубины, приобретают погружные модели такой техники.

Винтовой насос.

Преимуществом устройств является способность обеспечивать напор существенной силы, жидкость при этом вылетает на расстояние от 50 м. Агрегат, оснащенный шнеком, в данном случае характеризуется высокой скоростью работы. Это позволяет быстро поднимать жидкость, т. к. шнек вращается интенсивно.

Винт агрегата данного типа соединен с приводным валом, который подключен к двигателю. Когда устройство включается, вал вращается, одновременно приводится в движение шнек и начинает поднимать воду со дна скважины

Важно, чтобы устройство располагалось внутри гидротехнического сооружения на расстоянии не более 5 м от нижней точки

Если необходимо поднимать жидкость с большой глубины, а также важно обеспечить высокую производительность техники, следует рассматривать крупногабаритные устройства. Чем больше длина шнека, тем сильнее напор воды

Такие модели подходят для установки в скважины. В данном случае диаметр корпуса достаточно маленький, что позволяет пропустить агрегат через обсадную трубу.

Распространенные модели винтовых насосов

Устройства данной группы отличаются по основным параметрам, поэтому необходимо изучить характеристики наиболее популярных агрегатов:

Модели винтовых насосов.

1. Вихрь СН-60B 68/3/8. Стоимость насоса — 4900 руб. Мощность составляет 370 Вт. Устройство поднимает воду на высоту до 60 м. Его производительность — 25 л/мин. Недостатком является отсутствие функции сухого хода. Значит, если уровень воды в скважине снижается, происходит перегрев насоса, т. к. он не может самостоятельно останавливаться при осушении гидротехнического сооружения. Диаметр агрегата — 75 мм. Его можно использовать для работы с жидкостями, температура которых не превышает +35°С.
2. AquamotoR AR 3QGD1,95-90 AR151019. Стоимость данной модели — 6000 руб. Агрегат отличается мощностью 550 Вт. Преимуществом является существенная высота подъема воды — 90 м. Производительность устройства — 32,5 л/мин. Конструкцией не предусмотрена защита от сухого хода. Диаметр насоса — 75 мм. Допустимая глубина погружения — 30 м. При этом минимальный диаметр скважины составляет 100 мм. Агрегат выдерживает давление 9 атм. Он может использоваться для перекачивания жидкости, температура которой составляет +1…+35°С.
3. ALBA 4QGD2,1-170 AL161007. Это устройство можно приобрести за 7000 руб. Его отличает мощность 750 Вт. Преимуществом является большая высота подъема воды — 170 м. При этом производительность составляет 56,6 л/мин. Агрегат может погружаться на глубину до 30 м. Защита от сухого хода отсутствует. Диаметр составляет 100 мм. Насос выдерживает давление в пределах 17 атм. Его можно эксплуатировать при температуре +4…+35°С.

Виды шнековых конструкций

Главным рабочим органом шнекового оборудования является винтовая пара, состоящая из неподвижного статора и подвижного ротора. Схема устройства и форма рабочего вала механизма определяют название и возможности приборов.

Конструкция шнекового погружного насоса.

Шнековые насосы представляют собой винтовую конструкцию с внутренним зацеплением. Мобильный однозаходный ротор («архимедов винт») выполняет планетарное движение в спиральном статоре. Находясь в постоянном зацеплении, обойма и винт образуют между собой несколько автономных полостей.

При вращении подвижной части пазухи со стороны всасывания увеличиваются в объеме, при этом создается разрежение, вследствие чего происходит заполнение полостей транспортируемой жидкостью. Дальнейшее движение ротора вызывает перемещение ресурса в сторону напорной магистрали.

Винтовые эксцентриковые насосы являются агрегатами объемного действия. Емкостью, способствующей перемещению ресурса, выступает сам кожух механизма. Принцип работы заключается в перекачивании жидкости за счет поступательного движения эксцентрикового вала. При его вращении между статором и ротором создаются полости разрежения.

В результате образовавшегося вакуума происходит забор жидкости из скважины с последующей подачей в напорный трубопровод. Рабочий вал приводится в движение электрическим двигателем, охлаждаемым потоком транспортируемой жидкости.

Классификация

Как ранее было отмечено, существуют самые различные виды шнеков, от формы и других характеристик во многом зависит область применения. Основными признаками классификации можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Наклон желоба.
2. Направление спирали.
3. Переменность шага.
4. Диаметральный размер вала.
5. Конструктивные исполнения.

Все разновидности изделия характеризуются своими определенными особенностями. Некоторые типы шнеков получили весьма широкое распространение, другие устанавливаются намного реже. Примером можно назвать обратный шнек, которые имеет особое направление витков.

Итог

Автоматический колодезный насос, как правило, работает в паре с гидропневматикой или электронной системой подачи воды. Автоматика имеет вид внешнего реле, которое подключается к помпе или же это может быть электроблок, устанавливаемый в сам насос.

Колодезный насос бывает двух видов: поверхностный и погружной. Первые в своей конструкции имеют гидроаккумулятор и реле давления. Распространяются такие модели по отдельности или в виде целого блока, то есть насосной станции. Погружные устройства в свою очередь отличаются наличием встроенных датчиков и электромеханическим управлением.

При выборе конкретной модели следует отталкиваться от технических характеристик конкретной модели. Речь идет о производительности, высоты подачи и максимальном напоре.