Винтовой насос для скважины – устройство, принцип действия, назначение, виды, установка, эксплуатация

На загородном участке часто приходится устанавливать автономную систему водоснабжения для дома, бани и приусадебного участка. Также нередко решаются задачи, связанные с затоплением подвала, наполнением бассейна или обслуживанием искусственного пруда и фонтана. В этом помогает винтовой насос. О том, какую модель и с какими параметрами нужно подобрать для тех или иных задач, пойдет речь далее.

Область применения

Оборудование предназначено для перекачивания жидких масс и газов. Рабочая среда может иметь разную текучесть, вязкость и состав. Допустимая доля ила, глины, песка и других твердых включений со схожей фракцией может достигать 80%.

Основные направления, в которых используются винтовые насосы:

• пищевая и химическая промышленность – перекачка и дозировка различных продуктов;
• строительство – подача растворов, в том числе, густых;
• дренирование и водоснабжение – откачивание грязной или добыча питьевой воды из открытых источников и скважин.

В частном секторе винтовой насос применим для решения бытовых и хозяйственных задач. А именно – водоснабжения дома и приусадебного участка, дренажа затопляемых зон и подвалов. Нередко устройство является частью системы отопления дома или обслуживания бассейна, декоративного водоема и фонтана.

Как работает винтовой насос

У бытовых моделей винтового насоса корпус может быть изготовлен из пластика, чугуна и нержавеющей стали. В нем предусмотрены два отверстия под входной и выходной патрубки, канал под питающий кабель и проушины к тросу для подвешивания погружного устройства. Внутри находятся двигатель и карданный вал с шарнирами, передающий ротору вращающий момент.

Главный рабочий элемент конструкции – это металлический подвижный винт, который вращается вдоль своей оси. Внешне он напоминает спираль.

От формы шнека зависят два основных параметра насоса:

• производительность – от объема замкнутых полостей и длины ротора (чем больше, тем выше);
• давление – от количества и поперечного сечения витков (чем больше, тем выше).

Статор, в который погружается винт, изготовлен в виде стального цилиндра. Внутри этой камеры располагается эластомерная гильза. В ней сформирован спиралевидный канал, повторяющий форму шнека.

Принцип действия насоса прост. По мере движения витки ротора проталкивают жидкость или газообразное вещество из одной полости гильзы в другую. При этом обратное поступление рабочей массы невозможно без смены стороны вращения вала. Схожая геометрия гильзы и шнека исключает засорение камеры и обеспечивает плавное протекание газа, воды и пасты в полном объеме без застаивания в углублениях.

Классификация

Винтовые насосы применяются для решения широкого спектра задач. Чтобы это было возможно, в устройства вносят те или иные конструктивные изменения.

На основе этих различий выделяют несколько видов оборудования:

• Одновинтовые или шнековые – предназначены для работы с вязкой средой, в которой могут содержаться твердые включения и химически агрессивные вещества.
• Многовинтовые – применяются для перекачки масел, топлива и прочих жидкостей с низким уровнем вязкости.
• Штанговые – отличаются высокой мощностью и устройством, в основном используются в нефтеперерабатывающей промышленности.
• Вакуумные – имеют два вращающихся в разные стороны ротора, предназначены для откачивания чистого газа и содержащего твердые частицы или пар.
• С плавающим головным винтом (без опорного подшипника) – позволяют работать с сильно загрязненной жидкой средой.
• Эксцентриковые – за счет поступательного движения вала между ротором и статором образуются полости разряжения, что позволяет подавать воду в напорный трубопровод.
• Вертикальные – разработаны для погружения в узкие и глубокие скважины.

В быту используют два типа винтовых насосов: шнековые и эксцентриковые. Первые подходят для водоснабжения дома и приусадебного участка, а также для дренажных работ. Вторые способны перекачивать вязкие и сильно загрязненные жидкости. Плюс – они актуальны для систем с высоким давлением и с равномерным или переменным (регулируемым) потоком. Шнековые модели дешевле, проще устроены. С помощью эксцентриковых можно менять направление и напор в водопроводе.

Достоинства

Для решения бытовых задач применяют центробежные, циркуляционные, вихревые и винтовые насосы. Они могут быть поверхностными и погружными, скважинными, дренажными и фекальными.

На фоне перечисленных моделей винтовые выделяются такими преимуществами:

• равномерной подачей воды без пульсаций (в быту, как правило, только такая рабочая среда);
• относительно низким уровнем шума;
• незначительной вибрацией;
• высоким допуском к содержанию ила, глины и абразивных частиц;
• простотой конструктивного исполнения;
• приемлемой для бытовых моделей глубиной забора воды (в целом предел достигает 100 м);
• относительно низкой ценой.

Вода в камере насоса перемещается равномерно, что положительно отражается на стабильности давления в водопроводе и на рабочем ресурсе системы в целом. Высокие допуски по включениям позволяют без опаски применять винтовые модели для скважин, колодцев и природных водоемов, где практически всегда присутствуют песок и другие вещества, загрязняющие механизмы. Простота устройства позволяет ему редко выходить из строя, при этом техническое обслуживание в целях профилактики не требуется.

Недостатки

Многие винтовые модели относятся к группе погружных насосов. Жидкая среда для них является хладагентом. При его отсутствии устройство перегревается, что снижает его рабочий ресурс и может привести к поломке.

Второй недостаток – низкий КПД. Коэффициент находится в пределах от 40 до 70%. У других моделей показатель держится на уровне 60-95%. В бытовых условиях небольшая производительность винтового насоса приемлема в двух случаях: перекачивается небольшое количество воды или сроки не имеют особого значения. Но расход электричества получается выше, чем при использовании более эффективных устройств.

Применительно к скважинным моделям можно выделить два минуса:

• Для узких каналов винтовые насосы не подходят из-за габаритных размеров.
• На глубине около 50 метров и более наблюдается снижение производительности устройства.

Как выбрать винтовой насос для дома

Выше было упомянуто про зависимость технических параметров насоса от формы винта. Также важны характеристики мотора и рекомендации по применению конкретной модели. Ознакомимся с этой информацией далее.

Для питьевой воды

Для скважинного насоса особенно важны его габариты. Дело в том, что между устройством и стенками обсадной трубы должно быть свободное пространство, а в нем еще нужно предусмотреть 5-10 мм для питающего кабеля и подвесного троса.

Размеры корпуса насоса определяются исходя из следующих факторов:

• Бытовые модели имеют диаметр от 10 см. То есть канал в скважине должен иметь сечение более 110 мм.
• Длину надо выбирать с учетом того, что входной патрубок опускается ниже 2 метров относительно минимального уровня воды в источнике. При этом до дна должно оставаться не менее 0,5 м.

Один из главных параметров винтового насоса – его производительность. Чтобы выяснить оптимальное значение для обслуживания конкретного объекта, надо узнать объем воды, который расходуется членами семьи за определенный промежуток времени. Усредненный показатель на одного человека – до 1 м³/ч.

Также необходимо учесть суммарное потребление всех одновременно работающих приборов, подключенных к водопроводу.

Примеры средних нормативов:

• умывальник и унитаз – 0,4 м³/ч;
• стиральная машинка – 0,7 м³/ч;
• ванна – 1,1 м³/ч.

Результаты следует умножить на поправочный коэффициент запаса (0,8-0,9). Он позволяет уменьшить пиковые показатели, так как в реальности они редко достигаются.

Чаще скважину пробивают специалисты. Они могут по итогам работ сообщить о том, сколько воды она выдает в течение часа. Производительность насоса должна быть ниже указанного значения на 5-10 %. Это важно, чтобы исключить риск “холостой” работы устройства.

Мощность винтового насоса зависит от глубины скважины и производительности устройства, которая должна быть определена заранее. Так, если нужно обеспечить 40 л/мин, то достаточно будет 500-550 Вт. А для 100 л/мин и выше понадобится модель мощностью в 1,2-1,8 кВт.

Для дренажа

Производительность дренажного насоса отличается применительно к чистой и грязной воде. В первом случае достаточно 7-14 м³/ч. Для перекачивания грязной жидкости оптимальные показатели выше – 12-22 м³/ч. Мощность соответственно находится в пределах от 300 до 800 Вт и от 1000 до 1500 Вт.

Далее нужно определить напор. Это высота, на которую нужно поднимать воду. Например, если речь идет о подвале и небольшом водоеме, то подойдет предел в 5 м. Для колодца глубиной в 10 м понадобится модель с напором порядка 15 м.

Не менее важный критерий выбора дренажного насоса – диаметр твердых включений. Знать фракцию нужно для того, чтобы исключить быстрый износ внутренних деталей устройства. Винтовые модели, как правило, выбирают для очистки канализационного стока и выгребной ямы. В этом случае минимальная фракция составляет 5 мм.

Коротко о главном

Винтовой насос имеет простое конструктивное исполнение. Это корпус, двигатель, карданный вал и ротор со статором.

Рабочий элемент – винт в форме спирали. В цилиндрическую камеру вставлена гильза со спиралевидным каналом. Такое исполнение позволяет равномерно перекачивать чистую и загрязненную, вязкую и текучую жидкость в полном объеме без риска засорения внутренней камеры насоса.

В быту скважинный насос применяется для устройства автономного водоснабжения с любым источником чистой воды. Также он подходит для проведения дренажных работ и организации системы орошения.

Критерии выбора винтового насоса: производительность, мощность, напор и габариты устройства.