Пищевые насосы: винтовые ОНВ, погружные ОНВП и шнековые ОНФ

В пищевой, химической и фармацевтической промышленности для транспортировки жидких и вязких продуктов используются насосы различной конструкции. Среди самых популярных – винтовые ОНВ или BF, погружные ОНВП и шнековые ОНФ. Перечисленные агрегаты можно объединить по одному признаку. Важнейшим их элементом является пара «ротор – статор». Исходя из схожести конструкции, в статье описаны, прежде всего, винтовые насосы. По погружным и шнековым указаны основные отличия.

Винтовые насосы ОНВ

Одновинтовой насос ОНВ нужен для пищевого производства в тех случаях, когда требуется перекачивать жидкость или вязкую массу при температуре до 90 град С. Это сливки, сметана, майонез, кефир, творог, молочные продукты и другие, неагрессивные к материалам, из которых сделан агрегат. ОНВ отличается классической компоновкой узлов, простотой обслуживания и эксплуатации, отсутствием застойных зон и надежной работой. Герметичность валов обеспечивают торцевые сильфонные уплотнения.

Устройство насоса ОНВ

У выходного патрубка расположена героторная пара. Ротор выполнен из нержавеющей или закаленной стали в виде однозаходной внешней спирали. Его поперечное сечение смещено относительно продольной оси на величину эксцентриситета. Статор – это двухзаходная внутренняя спираль. Делается из эластомера. С металлической гильзой (обоймой) может соединяться раздельно или нераздельно.

В общем случае, ротор представляет собой n-заходную спираль, а статор – n+1-заходную. Но в настоящее время соответственно одно- и двухзаходная героторная пара является самой распространенной.

Через шарнирный узел ротор соединяется с торсионом (тягой). Шарнир нужен для отработки эксцентриситета. Он сделан герметичным, со специальной пищевой смазкой. Торсион передает крутящий момент от ведущего вала на ротор. Для его изготовления применяются износоустойчивые материалы. Через второй шарнир торсион соединяется с подшипниковым узлом, который также служит для передачи крутящего момента.

Впускной патрубок расположен над торсионом. Пищевая арматура ставится, либо с фланцевым, либо с быстроразъемным соединением. Выбор зависит от пожелания заказчика или модели пищевого насоса. В качестве привода используется электродвигатель. Для регулировки подачи, в том числе плавной, может устанавливаться мотор-вариатор, мотор-редуктор или преобразователь частоты. Вся конструкция собрана на монтажной плите. Благодаря этому обеспечивается необходимая точность расположения узлов. Материалом для ее изготовления служит нержавеющая сталь 12Х18Н10Т или сталь 30 с порошковым покрытием.

Проточная часть насоса сделана из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Материал эластомера статора подбирается в зависимости от того, какие продукты будут перекачиваться.

Опционально насос ОНВ может комплектоваться подпорным шнеком, входной горловиной, обогревом камеры и рабочей пары, взрывозащищенным приводом и СИП-мойкой. Кроме того, он может быть в мобильном исполнении (на тележке).

Принцип действия винтовых насосов

Ротор и статор сделаны так, что между их изгибами образовывается замкнутая полость. Создается она со стороны всасывания. За счет ее увеличения в объеме возникает разрежение, втягивающее в полость вязкую массу или жидкость. При вращении ротора она перемещается по направлению к выпускному патрубку.

Для определения объема полости, надо площадь ее поперечного сечения умножить на шаг статора. Эксцентриситет (для однозаходного винта) равен половине разницы значений большого и малого диаметров ротора.

Материалы для ротора и статора

Ротор делается из следующих видов стали: 1.2436 (аналог 40Х) – термообработанная; 1.4571 (аналог 10Х17Н13М2Е) – коррозионностойкая; 1.4571HV – хромированная коррозионностойкая сталь 1.4571HV(250µmHVC) – хромированная коррозионностойкая сталь с повышенной износоустойчивостью.

Это неполный перечень, могут применяться и другие марки.

Для изготовления статора используются различные материалы. Среди наиболее популярных следующие:

• Этилен пропилен-диеновый каучук (EPDM) – Химически стойкий. Выдерживает концентрацию щелочи или кислоты до 10%. Не боится присутствия абразивных частиц. Рабочая температура Т = - 40 ,,, + 150 град С.
• Бутадиеновый или натуральный каучук (BR/NR) – Абразивостойкий. Жидкость может быть с механическими включениями твердых частиц размером 3 ,,, 50 мм, мягких – 6 ,,, 74 мм. Т = - 35 ,,, + 100 град С.
• Хлоросульфатсодержащий полиэтилен / гипалон (CSM) – Масло-, бензо- и химически стойкий. Предназначен для разбавленных кислотных, солевых и щелочных растворов. Т = - 20 ,,, + 100 град С.
• Бутадиен-нитрильный каучук / нитрил (NBR) – Маслобензостойкий. В жидкости не должно быть абразивных частиц. Т = - 20 ,,, + 100 град С.
• Фторосодержащий каучук (FKM / Viton) – Умеренно устойчив к абразивам. Используется в нефтедобывающей отрасли. Кроме нефтепродуктов, может перекачивать растворы солей и агрессивных химических жидкостей. Т = - 15 ,,, + 200 град С.

Преимущества винтовых насосов

• Могут создавать высокое давление. Серийные модели – до 24 бар, экспериментальные – до 72 бар. Теоретически верхняя планка не ограничена.
• Перекачивают жидкости и вязкие массы без пульсаций или разрывов потока. Обеспечивают стабильное давление при любом числе оборотов.
• За один оборот подается определенное количество жидкости. Это дает возможность регулировать производительность, используя насос в качестве дозатора.
• Не требуют заливки, так как являются самовсасывающими. При определенных условиях, способны поднимать жидкость с глубины до 7 – 8 метров.
• Могут перекачивать продукты с механическими включениями, в том числе абразивными. Суспензии транспортируются без нарушения структуры.
• Не имеют клапанов. Надежные в работе, простые в устройстве и обслуживании.

Погружные ОНВП и шнековые ОНФ

Погружные насосы ОНВП – вертикального типа. Используются погружные насосы для воды и для выкачки вязких масс из бочек и других емкостей. Шнековые насосы ОНФ правильнее было бы называть «винтовыми шнековыми». Кроме героторной пары, они имеют шнековый узел с прямоугольной воронкой. Он применяется для подачи продукта в приемную полость ротора. За счет этого насосы ОНФ способны перекачивать трудно-текучие ингредиенты с высокой вязкостью, в которых содержание сухого вещества может доходить до 18%.