Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Винтовой насос — это объёмный (positive displacement) роторный насос, в котором перемещение жидкости вдоль оси осуществляется одним или несколькими винтами, вращающимися в корпусе. Жидкость захватывается в герметичные полости (камеры), образующиеся между нитками винтов и стенкой корпуса, и без перемешивания перемещается со стороны всасывания к стороне нагнетания. Винтовые насосы выделяются на фоне центробежных и шестерённых тем, что подача почти не зависит от давления, поток на выходе практически без пульсаций, а перекачиваемая среда не подвергается сильному сдвигу.
В статье разобран принцип объёмного вытеснения как основа работы винтового насоса, конструктивные исполнения (одно-, двух-, трёхвинтовое, четырёх- и многовинтовое), геометрия рабочих камер и причина беспульсационной подачи, способность работы с вязкими и неоднородными средами, самовсасывание и типичные ограничения. Терминология приведена в соответствии с ГОСТ 17398-72 (действующий) и международными определениями по ISO 17769-1:2012.
По классификации ГОСТ 17398-72 винтовой насос относится к группе объёмных роторных насосов с винтовыми рабочими органами. В международной терминологии — positive displacement rotary pump (rotary PD pump). Принцип объёмного вытеснения означает, что за каждый оборот ведущего вала насос перемещает фиксированный объём жидкости, не зависящий (в первом приближении) от давления на выходе.
За работу отвечают рабочие камеры — замкнутые полости, образующиеся между нитками винта и стенкой корпуса (либо между нитками сопряжённых винтов). При вращении винта камера перемещается вдоль оси насоса: с одного конца винта она открывается на входе и заполняется жидкостью, на другом конце — открывается в напорный патрубок и опорожняется. В отличие от шестерённого или поршневого насоса, в винтовом насосе камера не «закрывается» и не «открывается» дискретно: она плавно «сдвигается» вдоль оси, что обеспечивает почти равномерную подачу.
Принципиальная особенность: жидкость движется вдоль оси насоса вместе с винтовой камерой, а не закручивается винтом, как в шнеке. Это даёт низкий сдвиг, малое перемешивание и пригодность для деликатных продуктов.
Идеальная (теоретическая) подача объёмного насоса пропорциональна частоте вращения и геометрическому рабочему объёму за оборот. Реальная подача меньше теоретической на величину обратных перетечек («утечек», slip) через зазоры между винтами и корпусом или между сопряжёнными винтами. Чем выше перепад давления и чем ниже вязкость, тем больше доля утечек.
Q = q · n · ηоб
Наверх
Одновинтовой насос (в международной литературе progressing cavity pump, PCP, также single-screw pump, мoineau pump) представляет собой конструкцию с одним металлическим винтом-ротором, вращающимся внутри эластомерного статора (обоймы) специальной геометрии. Принцип запатентован французским инженером Рене Муано (Moineau) в 1930 году (патенты US 1 892 217 и US 2 028 407).
Ротор вращается эксцентрично внутри статора. Геометрия с заходностью статора на единицу больше заходности ротора обеспечивает образование вдоль оси цепочки изолированных герметичных камер. При вращении камеры «сдвигаются» от всасывания к нагнетанию без изменения объёма и формы — отсюда название «прогрессирующая камера».
Типовое применение: транспорт сточных вод и илов на очистных сооружениях, перекачка пищевых продуктов высокой вязкости (соусы, пасты, шоколад, фарши), битумов, гудронов, сырой нефти с эмульсиями и газом, шламов в горной и химической промышленности, дозирование химических реагентов.
Двухвинтовой насос (twin-screw pump) — это конструкция с двумя параллельными винтами, вращающимися навстречу друг другу в одном корпусе с малыми зазорами. Винты находятся в зацеплении геометрически, но физически не контактируют: синхронизация обеспечивается внешними распределительными зубчатыми колёсами (timing gears), вынесенными за пределы зоны перекачки и работающими в собственной масляной ванне.
Двухвинтовые насосы применяют там, где нужны большие подачи и высокий напор при гибкости по типу среды: транспорт сырой нефти (в том числе тяжёлой и высоковязкой), мультифазные потоки на промыслах, технологические линии в пищевой, химической, фармацевтической и косметической промышленности, перекачка топлива и смазочных материалов, обращение с балластными водами в судостроении.
Трёхвинтовой насос (three-screw pump, triple-screw) состоит из ведущего винта (центрального) и двух ведомых винтов (боковых, симметрично расположенных), помещённых в общую расточку корпуса. Ведущий винт через резьбовое зацепление гидродинамически вращает ведомые винты; внешние таймирующие шестерни не требуются. Зазоры между винтами и корпусом малы — порядок единиц или десятков микрометров.
Применение: топливоподача и смазка крупных двигателей внутреннего сгорания (включая судовые), смазочные системы турбоагрегатов и компрессоров, перекачка масел и битумов в технологических линиях, дозирование смазочных материалов в гидросистемах.
Четырёхвинтовые и пятивинтовые насосы — менее распространённые варианты для специальных приложений с особыми требованиями по подаче, давлению или геометрии. Принцип работы остаётся объёмным, увеличение числа винтов используется главным образом для повышения производительности при сохранении напорных характеристик и габаритов.
Одно из главных эксплуатационных преимуществ винтового насоса — практически равномерная подача без пульсаций давления и скорости в напорной линии. Это следствие геометрии винтовой камеры: камера непрерывно «сдвигается» вдоль оси насоса с постоянной осевой скоростью, новая камера «отделяется» от всасывания постепенно, без рывка. В каждый момент в напорный патрубок поступает практически постоянный расход.
В сравнении:
Отсутствие пульсаций критично там, где жидкость дозируется в технологический процесс, где необходима стабильная скорость потока в стерильных или высокоточных линиях, и там, где пульсации провоцируют усталостные разрушения трубопроводов и арматуры.
Для объёмных насосов с винтовыми рабочими органами вязкость перекачиваемой среды — благоприятный фактор. С ростом вязкости:
Это противоположно поведению центробежного насоса, у которого с ростом вязкости резко падают подача и напор, а потребляемая мощность возрастает.
Диапазоны вязкости, в которых эффективны винтовые насосы, очень широки: от воды (≈ 1 мПа·с) до густых паст и битумов (десятки и сотни тысяч мПа·с). Конкретный пригодный диапазон определяется конструкцией, типоразмером и материалом исполнения; для проектных расчётов параметры берутся из технической документации производителя.
Винтовые насосы обладают выраженной способностью к самовсасыванию: при запуске «всухую» (с пустым всасывающим трубопроводом, но с уплотнённой винтовой парой) насос вытесняет воздух из всасывающей линии и поднимает столб жидкости. Высота всасывания зависит от герметичности винтовой пары, типоразмера, среды и в благоприятных условиях достигает нескольких метров.
Полная сухая работа без любой уплотняющей жидкости разрушительна для одновинтового насоса с эластомерным статором — фрикционный нагрев разрушает резину за секунды. Перед первым запуском корпус всегда заполняют технологической жидкостью или подходящим аналогом, а в технологической схеме предусматривают защиту от сухого хода (датчики уровня, расхода, давления).
Винтовой насос — это объёмный роторный насос, в котором перемещение жидкости вдоль оси осуществляется одним или несколькими винтами в корпусе. Между нитками винтов и стенкой корпуса (или между сопряжёнными винтами) образуются герметичные камеры. При вращении винтов эти камеры непрерывно «сдвигаются» от всасывания к нагнетанию, не меняя объёма и формы. Жидкость переносится в камерах от входа к выходу — без перемешивания и с минимальными пульсациями.
Центробежный насос работает по гидродинамическому принципу: рабочее колесо передаёт жидкости энергию через увеличение её скорости, которая затем переходит в давление. Подача центробежного насоса сильно зависит от противодавления и резко падает с ростом вязкости. Винтовой насос — объёмный: подача за каждый оборот фиксирована геометрией и почти не зависит от давления; с ростом вязкости подача становится только стабильнее, а не падает. Поэтому винтовые насосы используются там, где центробежный неэффективен — для вязких, неоднородных, многофазных и чувствительных сред.
Основные конструкции: одновинтовой (progressing cavity pump, PCP — металлический ротор в эластомерном статоре, перекачивает вязкие и неоднородные среды); двухвинтовой (twin-screw — два винта с внешней синхронизацией, для широкого спектра сред включая многофазные); трёхвинтовой (triple-screw — ведущий и два ведомых винта, для чистых смазывающих жидкостей под высоким давлением). Реже встречаются четырёх- и пятивинтовые исполнения для специальных задач.
Из-за геометрии винтовой камеры: новая камера не «защёлкивается» в напор скачком, а плавно сдвигается вдоль оси с постоянной осевой скоростью. В каждый момент в напорный патрубок поступает практически постоянный расход. В отличие от поршневого насоса с цикличным нагнетанием и шестерённого с пульсациями от прохождения зубьев, винтовой даёт ровный поток. Это критично для дозирования, для стерильных линий и для трубопроводов, чувствительных к усталостным напряжениям от пульсаций.
Да, и более того — это одно из ключевых применений. Высокая вязкость улучшает герметизацию камер, снижает обратные перетечки и стабилизирует подачу. Винтовые насосы эффективны на средах от воды до высоковязких паст, битумов, нефтешламов; конкретный диапазон по конкретному типоразмеру указан в технической документации производителя.
Да. При уплотнённой винтовой паре (с залитым в корпус остатком жидкости или специально залитой уплотняющей жидкостью) винтовой насос вытесняет воздух из всасывающей линии и поднимает столб жидкости. Высота самовсасывания зависит от типоразмера, среды и состояния винтовой пары. Полностью сухой запуск без уплотняющей жидкости в корпусе недопустим — для одновинтового с эластомерным статором это разрушительно из-за фрикционного нагрева резины.
Очистные сооружения (сточные воды, илы), нефтедобыча и нефтепереработка (сырая нефть, мультифазные потоки, битумы), пищевая промышленность (пасты, фарши, соусы, шоколад), химическая и фармацевтическая (вязкие реагенты, дозирование), энергетика и судостроение (топливоподача и смазка двигателей, балластные системы), целлюлозно-бумажная и горнодобывающая (шламы), косметика и бытовая химия. Везде, где требуется ровная подача, перекачка вязких или неоднородных сред, низкий сдвиг и работа с многофазными потоками.
Исходные данные для подбора: характеристика среды (вязкость в рабочем диапазоне температур, плотность, химическая активность, наличие абразива и твёрдых включений, газосодержание); требуемая подача и противодавление; температурный диапазон; режим работы (непрерывный, повторно-кратковременный); ограничения по габаритам и подключению; требования к материалам (контакт с продуктом, нормы пищевой/фармацевтической чистоты); требования к шуму и пульсациям. По этим данным выбирают тип конструкции (одно-, двух- или трёхвинтовой), материалы исполнения и типоразмер по каталогу производителя.
В Российской Федерации основной терминологический документ — ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» (действующий). Международная терминология — ISO 17769-1:2012 и ISO 17769-2:2012 (жидкостные насосы — общие термины, обозначения, единицы; насос и насосная установка). Общие требования безопасности — EN 809:1998+A1:2009 (насосы и насосные агрегаты для жидкостей). В нефтегазовой отрасли — API Std 676, 3-е издание (Positive Displacement Pumps — Rotary). Каждый типоразмер имеет техническую документацию производителя с протоколами испытаний.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.