Насосы для нетекучих и высоковязких жидкостей

Зачастую мы сталкиваемся с задачей по перекачиванию высоковязких жидкостей и жидкостей не обладающих текучестью такие как: мёд, патока, смола, фарш, тесто, паста, крема, крахмалы, глина, цемент, герметик и прочие. Данная задача является одной из самой трудной, так как при подборе насоса для перекачивания данного вида жидкостей следует учитывать не только собственно вязкость и плотность жидкости, но и потери производительности в трубопроводе, так называемое число Рейнольдса.

Решая данные задачи, инженеры нашей компании, как правило, предлагают объёмные насосы винтового и шестерённого (шестерёнчатого) принципа действия. Реже мембранные и перистальтические насосы.

Теперь я предлагаю вам рассмотреть каждый из этих типов насосов более конкретно.

Винтовой насос

Наиболее распространённым вариантом для перекачивания высоковязких и нетекучих жидкостей вязкостью до 1 000 000 сСт (мм2/сек) является винтовой насос.

Винтовой насос относится к категории объёмных роторных насосов. Для данных насосов характерно наличие «ротора» (вращающейся части) и «статора» (неподвижной части). Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винт, входя винтовыми выступами в статор, создаёт замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад. Принцип работы напоминает всем известную «мясорубку».

Кроме того, ещё одно неоспоримое достоинство винтовых насосов в отличие от насосов шестерёнчатого типа, это перекачивание жидкостей с содержанием твёрдых частиц.

В случаях, когда жидкость имеет не текучую форму, она не может попасть во всасывающий патрубок насоса. На этот случай инженеры нашей компании рекомендуют насосы винтового типа с бункерной загрузкой.

Вместо фланцевого крепления патрубка установлен загрузочный бункер, с гораздо большим по диаметру входным отверстием, для более лёгкого поступления в насос высоковязкой жидкости. Также в дополнение к бункеру на вал ротора устанавливается дополнительный винт, так называемые подпорный винт (шнек), который помогает попасть жидкости в основную рабочую полость насоса.

Таким образом, винтовые насосы являются идеальным инструментом для перемещения жидкостей с максимальными показателями по вязкости.

Шестеренный насос

Вторыми по популярности стоят насосы шестерённого типа. Данные насосы являются, пожалуй, самыми распространёнными в промышленности при перекачивании вязких жидкостей. Главную рабочую роль в данном насосе играют шестерни. Когда шестерни начинают вращаться, на стороне всасывания насоса создается разрежение воздуха. В результате создается перепад давления, и жидкость начинает заполнять полости между зубьями, перемещаясь в зону нагнетания, где и попадает в нагнетательный патрубок.

Существуют шестерёнчатые насосы с внешним и внутренним зацеплением, однако, уже достаточно давно современная промышленность отходит от насосов с внешним зацеплением в связи с тем, что данная конструкция признана устаревшей. Внутреннее зацепление позволяет значительно уменьшить габариты насосной части и вес насоса, изменять положение патрубков.

Единственным и, пожалуй, одним из самых важных недостатком шестерённого насоса является отсутствие возможности перекачивания жидкости с твердыми включениями. Также вязкость данных насосов, как правило, ограничена 80 000 – 100 000 сСт (единицы вязкости). В остальном данные насосы заслужили самые высокие оценки и отзывы в эксплуатации промышленным сектором. Если ситуация допускает использование двух типов насосов: винтовых и шестерёнчатых, заказчик как правило приобретает именно шестерённый (шестерёнчатый) насос в силу его практичности и меньшей цены по сравнению с винтовым насосом.

Мембранный насос

В качестве альтернативы для перекачивания вязких жидкостей, специалистами нашей компании часто предлагаются насосы мембранного типа. Данные насосы весьма специфичны в применении, но приобрели большую популярность в промышленном секторе. Мембранный насос - это насос, рабочий орган которого — гибкая пластина (диафрагма, мембрана), закреплённая по краям. Пластина изгибается под действием рычажного механизма (механический привод) или в результате изменения давления воздуха (пневматический привод) или жидкости (гидравлический привод), выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе.

Мембранные насосы достаточно просты в эксплуатации и техническом обслуживании, по сравнению с винтовыми и шестерёнными насосами имеют ряд преимуществ, а именно: длительная работа в режиме сухого хода, высокие показатели в области самовсасывания жидкостей, возможность перекрытия напорной магистрали без остановки насоса и его последующего повреждения.

Данные насосы весьма удобно использовать при наличии на предприятии подготовленных пневматических магистралей (линий), тогда их использование оправдывает себя. Но также эти насосы имеют и недостатки: вязкость ограничена 20 000 сСт (единицы вязкости), при перекачивании жидкостей с большой степенью вязкости имеют низкий КПД, не подходят для жидкостей имеющих малотекучую и не текучую структуру.

В данный момент ведётся разработка двойных мембранных насосов привод у которых будет не только пневматический, но и электрический. Данные насосы будут анонсированы на нашем сайте в первом квартале 2014 года.

Перистальтический насос

И завершают мой обзор насосов для нетекучих и высоковязких жидкостей - насосы объёмные перистальтического типа. Принцип действия данных насосов основан на том, что ролики передавливают трубку (находящуюся в теле корпуса насоса) с жидкостью, и двигаясь вдоль трубки, проталкивают жидкость вперёд. Обычно состоит из гибкой трубки, нескольких роликов, и поверхности (трека), к которой ролики прижимают трубку.

Применение данных насосов в промышленности, к сожалению, не всегда является оправданным в связи с определёнными недостатками насосов перистальтического типа. Основными недостатками данных насосов при перекачивании именно высоковязких жидкостей является низкий КПД. Для перекачивания нетекучих жидкостей данные насосы, как и насосы мембранного типа, непригодны. Ограничения по вязкости составляют от 20 000 до 70 000 сСт в зависимости от типоразмера насосного агрегата. Также к недостаткам можно отнести весьма высокую стоимость данного типа насосов. Однако данные насосы имеют и ряд преимуществ по сравнению с другими насосами, а именно: максимально деликатное перекачивание жидкости. Отсутствие контакта жидкости с элементами корпуса насоса. Высокая степень самовсасывания на «сухую».

Подводя итог, хочется отметить, что для перекачивания нетекучих и высоковязких жидкостей необходимо использовать только насосы объёмного типа. А конкретный подтип нужно выбирать исходя из специфики перекачиваемого продукта (вязкость, частицы, плотность, температура, химический состав и многое другое). Но это уже тема для другой статьи…

Инженер компании
ООО "Промышленные насосы"
Сергей Егоров