Винтовой насос

Принцип действия винтового насоса (сторона всасывания = всасывание, сторона нагнетания = выпуск)

Винтовой насос — это насос прямого вытеснения , в котором используется один или несколько винтов для перемещения жидких твердых частиц или жидкостей вдоль оси винта (ов).

История

Винтовой насос является старейшим насосом прямого вытеснения. ^[1] Первые упоминания о водяном винте или винтовом насосе относятся к Древнему Египту до III века до нашей эры. ^[1]^[2] Египетский винт, использовавшийся для подъема воды из Нила , состоял из трубок, намотанных на цилиндр; когда весь блок вращается, вода поднимается по спиральной трубе на большую высоту. Более поздняя конструкция винтового насоса из Египта имела спиральную канавку, вырезанную на внешней стороне цельного деревянного цилиндра, а затем цилиндр закрывался досками или листами металла, плотно закрывающими поверхности между канавками. ^[1]

Клинописная . надпись ассирийского царя Сеннахирима (704–681 до н.э.) была интерпретирована Стефани Далли ^[3] описать отливку водяных винтов из бронзы примерно 350 лет назад. Это согласуется с мнением классического автора Страбона , который описывает Висячие сады как орошаемые винтами. ^[4]

Позднее винтовой насос был завезен из Египта в Грецию. ^[1] Его описал Архимед . ^[5]^{: 242–251} по случаю своего визита в Египет , около 234 г. до н. э. ^[6] Это говорит о том, что этот аппарат был неизвестен грекам до эллинистических времен. ^[5]^{: 242–251}

Дизайн

Существуют три основные формы; В своей простейшей форме ( винтовой насос Архимеда или «водяной винт» ) одиночный винт вращается в цилиндрической полости, тем самым гравитационно захватывая некоторый материал на вершине винта, как если бы это был черпак, и постепенно перемещая материал вдоль оси шнека до тех пор, пока он не выйдет наружу. Эта древняя конструкция до сих пор используется во многих низкотехнологичных устройствах, таких как ирригационные системы и сельскохозяйственная техника для транспортировки зерна и других твердых веществ. Вторая форма работает иначе; он прижимает застрявший карман материала к другому винту. Эту форму в наше время обычно называют термином «винтовой насос». Третья форма ( шнековый насос или эксцентриковый винтовой насос) прижимает захваченный карман материала к стенкам полости путем эксцентричного вращения винта.

Как и все поршневые насосы, все виды винтовых насосов функционируют так или иначе, улавливая объем материала и затем перемещая его. Существует множество способов придания формы винту или полости для выполнения этой функции, и количество винтов, работающих вместе, может быть большим. Термин «винтовой насос» в целом относится ко всем этим типам. Однако такое обобщение может оказаться ловушкой, поскольку оно не учитывает, что разные конфигурации «винтов» имеют разные преимущества и конструктивные особенности для каждой, что приводит к тому, что различные типы подходят для очень разных случаев использования, типов материалов, скоростей потока и давления.

Одной из наиболее распространенных конфигураций винтового насоса является трехшпиндельный винтовой насос. Три винта прижимаются друг к другу, образуя карманы перекачиваемой жидкости в пазах винтов. Поскольку винты вращаются в противоположных направлениях, перекачиваемая жидкость движется вдоль шпинделей винтов. Нет ничего волшебного в двух, трех или любом количестве винтов; карманы образуются независимо. Используются три, а не два шпинделя, поскольку это позволяет центральному винту испытывать симметричную нагрузку давлением со всех сторон. Это гарантирует, что центральный винт не будет сдвинут вбок и не будет погнут, и, таким образом, устраняется необходимость в радиальных подшипниках на главной оси для поглощения радиальных усилий. Два боковых винта могут быть выполнены в виде скрытых внутри свободно плавающих роликов, смазываемых самой перекачиваемой жидкостью, что устраняет необходимость в подшипниках на этих осях. Обычно это желательно, поскольку уплотнения и подшипники машин являются частыми источниками неисправностей.

Трехшпиндельные винтовые насосы чаще всего используются для транспортировки вязких жидкостей со смазывающими свойствами. Они подходят для различных применений, таких как впрыск топлива , масляные горелки , наддув, гидравлика , топливо, смазка , циркуляция, подача, а также для перекачивания вязких жидкостей под высоким давлением в морских и морских установках.

По сравнению с другими насосами винтовые насосы имеют ряд преимуществ. Перекачиваемая жидкость движется в осевом направлении без турбулентности, что исключает вспенивание, которое в противном случае возникало бы в вязких жидкостях. Они также способны перекачивать жидкости более высокой вязкости без потери скорости потока. Кроме того, изменения перепада давления мало влияют на винтовые насосы по сравнению с другими насосами. На силовой оси также очень небольшой обратный привод, а выходной поток обычно очень равномерный и не сильно пульсирует.

См. также

Роторно-винтовой компрессор — газовый компрессор, аналогичный винтовому насосу.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Стюарт, Бобби Элтон; Терри А. Хауэлл (2003). Энциклопедия водного хозяйства . США: CRC Press. п. 759. ИСБН 0-8247-0948-9 .
^ "Винт" . Британская энциклопедия онлайн . Британская энциклопедия, 2011 г. Проверено 24 марта 2011 г.
^ Стефани Дэлли, Тайна висячего сада Вавилона: прослежено неуловимое чудо света , (2013), OUP ISBN 978-0-19-966226-5
^ Дэлли, Стефани; Олесон, Джон Питер (2003). «Сеннахирим, Архимед и водяной винт: контекст изобретения в древнем мире» . Технологии и культура . 44 (1): 1–26. дои : 10.1353/tech.2003.0011 . S2CID 110119248 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Олесон, Джон Питер (2000), «Подъем воды», в Викандере, Орджане (ред.), Справочник по древним водным технологиям , технологиям и изменениям в истории, том. 2, Лейден: Брилл, стр. 217–302, ISBN. 978-90-04-11123-3
^ Хейвен, Кендалл Ф. (2006). Сто величайших научных изобретений всех времен . США: Безлимитные библиотеки. стр. 6–. ISBN 1-59158-264-4 .

[Stewart-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Стюарт, Бобби Элтон; Терри А. Хауэлл (2003). Энциклопедия водного хозяйства . США: CRC Press. п. 759. ИСБН 0-8247-0948-9 .

[Britannica-2] "Винт" . Британская энциклопедия онлайн . Британская энциклопедия, 2011 г. Проверено 24 марта 2011 г.

[3] Стефани Дэлли, Тайна висячего сада Вавилона: прослежено неуловимое чудо света , (2013), OUP ISBN 978-0-19-966226-5

[DO-4] Дэлли, Стефани; Олесон, Джон Питер (2003). «Сеннахирим, Архимед и водяной винт: контекст изобретения в древнем мире» . Технологии и культура . 44 (1): 1–26. дои : 10.1353/tech.2003.0011 . S2CID 110119248 .

[Oleson_2000_242–251-5] Перейти обратно: ^а ^б Олесон, Джон Питер (2000), «Подъем воды», в Викандере, Орджане (ред.), Справочник по древним водным технологиям , технологиям и изменениям в истории, том. 2, Лейден: Брилл, стр. 217–302, ISBN. 978-90-04-11123-3

[Haven-6] Хейвен, Кендалл Ф. (2006). Сто величайших научных изобретений всех времен . США: Безлимитные библиотеки. стр. 6–. ISBN 1-59158-264-4 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]