Насосы, подающие жидкость вращающимися винтами, называются винтовыми.
Винтовые насосы используются для перекачивания любых капельных жидкостей. Они применяются в гидроприводе, в циркуляционных водяных и масляных системах главных и вспомогательных двигателей, используются как топливные, форсуночные и даже как грузовые насосы танкеров. Винтовые насосы выпускаются с производительностью 0,5—1200 м3/ч при напоре 30 — 2000 Н/см2 (3 ÷ 200 кгс/см2) и частоте вращения винтов 480—3000 об/мин.
Винтовые насосы делятся на герметичные и негерметичные. Насосы герметичны, если в них винтами обеспечивается полное разобщение напорной и всасывающей камер. Винтовые насосы бывают одно-, двух-, трех- и многовинтовые. Наибольшее распространение на морском флоте получили трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением и пятивинтовые с эвольвентно-циклоидальным зацеплением. Винты этих насосов имеют прямоугольный или трапециевидный профиль нарезки.
Классификация:
- 1) по изменению направления потока жидкости - реверсивные и нереверсивные;
- 2) по расположению осей насоса - горизонтальные и вертикальные;
- 3) по количеству винтов - одно, 3-х, 5-ти винтовые;
- 4) с эксцентричным и концентричным расположением винтов;
- 5) с односторонним и двухсторонним всасыванием;
Одновинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована винтом (ротором) и неподвижной обоймой (статором).
Двухвинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована двумя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).
Трехвинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована тремя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).
Многовинтовой насос — винтовой насос, в котором замкнутая рабочая камера образована более чем тремя винтами (роторами), находящимися в зацеплении, и неподвижной обоймой (статором).
Винтовые насосы надежны в работе и обладают способностью поддерживать постоянное давление при изменении нагрузки. К недостаткам их следует отнести сложность изготовления и повышенную стоимость.
Винтовые насосы обладают рядом положительных свойств:
- возможностью создавать большие давления нагнетания;
- большой высотой всасывания;
- равномерностью подачи;
- простотой устройства;
- малой массой и габаритами;
- большой надежностью и моторесурсом; отсутствием взаимозависимости между напором и производительностью;
- постоянством к.п.д.
- бескавитационной работой при значительной частоте вращения винтов;
- высоким значением объемного к. п. д. (0,6 ÷ 0,95) и механического (0,85 ÷ 0,95);
- малым падением объемного к. п. д. с увеличением давления нагнетания;
- уравновешенностью движущихся частей;
- высокой частотой вращения винтов.
На рис. 35 изображен винтовой насос вертикального исполнения. Он состоит из пяти двухзаходных винтов одинакового диаметра. Винт 4 является ведущим, винты 5 — уплотняющими, они примыкают к цилиндрической поверхности обоймы 6. Все винты имеют одинаковые профили и различаются шириной впадин и направлением нарезки. Гребни 12 фиксируют положение винтов в- осевом направлении. Винты вместе с обоймой образуют рабочую часть насоса, которая через камеры А, В соединяется с патрубками насоса С, D. В корпус насоса запрессованы втулки 2 и 7, а в них размещены подшипниковые втулки 3, 8.
Корпус насоса имеет крышки 1 и 11. Полость Е служит для подачи перекачиваемой жидкости на смазку подшипников во время пуска насоса и его работы. Осевое усилие, возникающее на винтах из-за разности давления в камерах В и А, воспринимается упорным подшипником, состоящим из упорной пяты 9 и подпятника 10. Уравновешивание достигается и за счет подачи перекачиваемой жидкости из камеры В под нижние торцы винтов. В верхней крышке насоса установлено уплотнение 14 и клапан 13.
При пуске насоса жидкость из полости Е засасывается пятой 9 и поступает на смазку нижних подшипников, а оттуда по осевым каналам винтов 5 на смазку верхних подшипников. Воздух из полости А захватывается винтами и подается из всасывающего в нагнетательный трубопровод через камеру В и патрубок D. После заполнения перекачиваемой жидкостью всасывающего трубопровода и камеры А насосом осуществляется ее подача. Во время работы насоса жидкость поступает во впадины винтов, при их повороте — в рабочую часть насоса и оказывается отсеченной от полости всасывания поверхностями обоймы, винтов и контактными линиями зацепления. При вращении винтов жидкость переносится в полость нагнетания.
Поперечное сечение винтов представляет собой пять сцепленных шестерен особой формы, называемых образующими шестернями. Поверхность винтов насоса получается винтовым движением образующих шестерен. На рис. 36 представлено поперечное сечение этих двух заходных винтов с эвольвентно-циклоидальными несимметричными профилями.
Литература
Судовые вспомогательные механизмы - Карамушко, Лукьянов [1968]
Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, систем и устройств - Попов В.В. [2021]
Насосы и насосные станции - Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова [2018]
