Винтовой насос винтового типа - Progressive cavity pump
Прогрессирующее насоса полости представляет собой тип поршневого насоса и также известно как прогрессирующие полости насос , progg насос полости , эксцентриковый винтовой насос или полость насос . Он передает жидкость посредством прохождения через насос последовательности небольших дискретных полостей фиксированной формы при вращении его ротора . Это приводит к тому, что объемный расход пропорционален скорости вращения (в двух направлениях), и к перекачиваемой жидкости применяются низкие уровни сдвига .
Эти насосы находят применение для дозирования жидкости и перекачки вязких или чувствительных к сдвигу материалов. Полости сужаются к концам и перекрываются. По мере того, как одна полость уменьшается, другая увеличивается, величина чистого потока имеет минимальное изменение, поскольку общее смещение равно. Такая конструкция обеспечивает поток практически без пульса.
Обычно на оборудование ссылаются конкретные производители или названия продуктов. Следовательно, названия могут варьироваться от отрасли к отрасли и даже в зависимости от региона; Примеры включают: Муано (в честь изобретателя Рене Муано ). Первоначальные 4 лицензии на производство были выданы; Насос MOYNO [Америка], насос Mono [Великобритания, Европа], Gardier [Бельгия] и PCM.
Винтовой насос с поступательным движением также может действовать как двигатель ( забойный двигатель ), когда жидкость прокачивается через его внутреннюю часть. Применения включают бурение наклонно-направленных скважин.
Теория
Винтовой насос с прогрессивным ротором обычно состоит из винтового ротора и двойной спирали, длина волны которых в два раза превышает длину волны спирального отверстия в статоре. Ротор плотно прилегает к статору при его вращении, образуя набор полостей фиксированного размера между ними. Полости перемещаются при вращении ротора, но их форма или объем не меняются. Перекачиваемый материал перемещается внутри полостей.
Принцип этой техники откачки часто понимается неправильно. Часто считается, что это происходит из-за динамического эффекта, вызванного сопротивлением или трением движущихся зубцов винтового ротора. На самом деле это происходит из-за герметичных полостей, как у поршневого насоса , и поэтому он имеет аналогичные рабочие характеристики, такие как способность перекачивать с чрезвычайно низкой скоростью, даже при высоком давлении, обнаруживая эффект чисто положительного вытеснения. Ротор "поднимается" по внутренней полости по орбите (см. Насос ).
При достаточно высоком давлении скользящие уплотнения между полостями будут пропускать жидкость, а не перекачивать ее, поэтому при перекачивании при высоком давлении более эффективен более длинный насос с большим количеством полостей, поскольку каждое уплотнение должно иметь дело только с разницей давления между соседними полостями. Конструкция насоса начинается с двух (трех) полостей на ступень. Количество этапов (в настоящее время до 24) ограничено только возможностью обработки инструмента.
Когда ротор вращается, он катится / лазает по внутренней поверхности отверстия. Движение ротора такое же, как у планетарных шестерен системы планетарных шестерен . Поскольку ротор одновременно вращается и перемещается, комбинированное движение эксцентрично установленного приводного вала имеет форму гипоциклоиды . В типичном случае ротора с одной спиралью и статора с двойной спиралью гипоциклоида представляет собой просто прямую линию. Ротор должен приводиться в движение через набор универсальных шарниров или других механизмов, чтобы учесть эксцентриситет.
Ротор имеет форму, похожую на штопор , и это в сочетании со смещенным от центра вращательным движением приводит к альтернативному названию: эксцентриковый винтовой насос.
Существуют различные формы ротора и соотношения шага ротора / статора, но они специализируются на том, что они, как правило, не позволяют полностью герметизировать, поэтому снижают низкое давление и линейность расхода, но улучшают фактический расход для данного размера насоса и / или способность насоса работать с твердыми частицами.
Операция
В своей работе винтовые насосы с прогрессивным вращением представляют собой насосы с фиксированной производительностью, такие как поршневые насосы и перистальтические насосы , и этот тип насоса требует принципиально другого понимания, чем типы насосов, с которыми люди чаще знакомятся, а именно те, о которых можно подумать. как создание давления. Это может привести к ошибочному предположению, что скорость потока всех насосов можно регулировать с помощью клапана, прикрепленного к их выпускному отверстию, но для этого типа насоса это предположение является проблемой, поскольку такой клапан практически не влияет на скорость потока. и полное закрытие приведет к созданию очень высокого давления. Чтобы предотвратить это, насосы часто оснащаются реле давления, разрывными дисками (намеренно слабыми и легко заменяемыми) или байпасной трубой, которая позволяет переменному количеству жидкости возвращаться на впускное отверстие. При наличии байпаса насос с фиксированным расходом эффективно преобразуется в насос с фиксированным давлением.
В местах, где ротор касается статора, поверхности обычно перемещаются в поперечном направлении, поэтому возникают небольшие участки скользящего контакта. Эти области необходимо смазывать перекачиваемой жидкостью ( гидродинамическая смазка ). Это может означать, что для запуска требуется больший крутящий момент , и если разрешить работу без жидкости, называемую «сухой ход», это может привести к быстрому износу статора.
В то время как винтовые насосы прогрессивного действия обеспечивают длительный срок службы и надежную работу при транспортировке густых или комковатых жидкостей, абразивные жидкости значительно сокращают срок службы статора. Однако суспензии (твердые частицы в среде) можно надежно перекачивать, если среда достаточно вязкая, чтобы поддерживать слой смазки вокруг частиц и таким образом защищать статор.
Типовой дизайн
В конкретных конструкциях ротор насоса изготовлен из стали, покрытой гладкой твердой поверхностью, обычно хромом , а корпус ( статор ) изготовлен из литого эластомера внутри металлической трубки. Эластомерный сердечник статора образует необходимые сложные полости. Ротор удерживается на внутренней поверхности статора угловыми рычагами и подшипниками (погруженными в жидкость), позволяющими ему катиться по внутренней поверхности (без привода). Эластомер используется для статора, чтобы упростить создание сложной внутренней формы, созданной с помощью литья , что также улучшает качество и долговечность уплотнений за счет постепенного набухания из-за поглощения воды и / или других общих компонентов перекачиваемых жидкостей. Таким образом, необходимо учитывать совместимость эластомера и перекачиваемой жидкости.
Двумя распространенными конструкциями статора являются «равностенные» и «неравностенные». Последний, имеющий большую толщину стенки эластомера на пиках, позволяет твердым частицам большего размера проходить через него из-за его повышенной способности деформироваться под давлением. Первые имеют постоянную толщину стенки эластомера и поэтому превосходят по большинству других аспектов, таких как давление на ступень, точность, теплопередача, износ и вес. Они дороже из-за сложной формы внешней трубки.
История
В 1930 году пионер авиации Рене Муано , изобретая компрессор для реактивных двигателей, обнаружил, что этот принцип может также работать как насосная система. Парижский университет присвоил Рене Муано докторскую степень за диссертацию на тему «Новый капсулизм». Его новаторская диссертация заложила основу для винтового насоса.
Типичные области применения
- Перекачка еды и напитков
- Перекачка нефти
- Перекачка угольного шлама
- Перекачка сточных вод и осадков
- Перекачивание вязких химикатов
- Скрининг Stormflow
- Забойные забойные двигатели при направленном бурении на нефтяных месторождениях (он меняет процесс, превращая гидравлическую энергию в механическую)
- Перекачка воды из скважины с ограничением энергии
Конкретное использование
- Перекачка раствора или цемента
- Перекачка смазочного масла
- Перекачка судового дизельного топлива
- Перекачка горного шлама
- Буровые двигатели для нефтепромыслов
Рекомендации
Внешние ссылки
- Винтовые насосы прогрессивного типа - краткое описание работы винтовых насосов прогрессивного типа от Продовольственной и сельскохозяйственной организации