3.7 Винтовые растворонасосы

Винтовые растворонасосы в отличие от поршневых не имеют клапанов и применяются для перекачивания штукатурных растворов на гипсовых вяжущих, гипсовых замазок, шпаклевок, паст, мастик и малярных составов различной вязкости. В качестве вытеснителя у таких насосов используется винт, вращающийся в неподвижной обойме. Винтовые насосы характеризуются высокой равномерностью подачи, простотой конструкции и эксплуатации, компактностью и малой массой. Они развивают рабочее давление до 2 МПа и обеспечивают дальность подачи материала до 100 м по горизонтали и до 60 м по вертикали. Винтовыми насосами комплектуются передвижные штукатурные и малярные агрегаты и станции, передвижные агрегаты и станции для устройства сплошных наливных полов и мастичных кровель.

Насосный узел винтового насоса (рисунок 4) включает чугунный или стальной однозаходный винт 5 с шагом S_в и резиновую обойму 4 с

Рисунок 4 – Винтовой насос

эластичной рабочей поверхностью, податливой в радиальном направлении. Обойма заключена в жесткий съемный корпус — стяжной хомут 6. К насосному узлу материал подается из приемного бункера З винтовым питателем 7. Винт и питатель соединены шарнирной муфтой и получают вращение от электродвигателя 1 через редуктор 2. Насос соединяется с нагнетательным раствороводом с помощью быстроразъемного соединения. Поперечное сечение винта — окружность диаметром d, центр которой смещен относительно оси винта на величину эксцентриситета e. Рабочая поверхность обоймы представляет собой двухзаходный винт с шагом S₀, в 2 раза большим шага винта ротора, т. е. S₀ = S_в.

Оси обоймы и винта смещены также на величину эксцентриситета е. При вращении винта его геометрическая ось вращается вокруг оси обоймы по окружности радиусом в. Винт осуществляет планетарное движение относительно оси обоймы, а каждое его сечение участвует одновременно в двух вращениях относительно параллельных осей. Это сложное движение может быть представлено как результат качения без скольжения подвижной центроиды диаметром 2е по неподвижной центроиде диаметром 4е. В каждом положении винт и обойма контактируют между собой и образуют замкнутые камеры, заполняемые перекачиваемым материалом. При вращении винта камеры с материалом непрерывно перемещаются по винтовой линии вдоль оси обоймы от всасывающей полости насоса к нагнетательной, благодаря чему обеспечивается высокая равномерность подачи материала. Наличие эластичной обоймы позволяет перекачивать растворы с твердыми наполнителями и исключает заклинивание винта, для обеспечения герметичности сопряженных поверхностей винта и обоймы размеры поперечного сечения винта выполняются несколько большими, чем у обоймы. Разница радиусов поперечных сечений винта и обоймы характеризуется первоначальным натягом 5₀, величину которого выбирают с учетом размеров винтовой поверхности, развиваемого давления, точности изготовления винта и обоймы и модуля упругости материала обоймы.

В процессе работы насоса фактическое значение натяга между ротором и статором меняется за счет абразивного износа и деформации обоймы под действием внутреннего давления. Для изменения натяга в сопряженных поверхностях обоймы и винта, регулировки рабочего давления и производительности (подачи) насоса служит стяжной хомут б. Рабочее давление контролируется манометром.

Основными параметрами, определяющими эксплуатационные характеристики винтовых растворонасосов, являются диаметр d, шаг s_a и эксцентриситет оси е винта и первоначальный натяг пары винт—обойма δ₀. Параметры d, s_в и е определяют профиль рабочих органов и объемов замкнутых камер, δ₀ — расходную, энергетическую и стойкостную характеристики насоса.

Теоретическая подача (м³/с) винтового растворонасоса

Q_т = 8 eds_вn, (3)

где n — частота вращения винта, с^-1.

Действительная подача насоса Q_n‚ (м³/с) меньше теоретической на величину утечек q^ (м³/с):

Q_д = Q_т - q_ym (4)

Величина q^ зависит от разности давлений в полостях нагнетания и всасывания и от размера зазоров в местах контактирования винта и обоймы.