Ponorné šroubové čerpadlo

Hlavním prvkem ponorného šroubového čerpadla (PŠČ) je šnekový šroub otáčející se v pryžovém límci speciálního profilu. V rámci každého stoupání šroubu jsou mezi ním a pryžovým límcem vytvořeny dutiny naplněné kapalinou, které se pohybují podél osy šroubu. Jako pohon slouží stejný PEM jako u PCEN s o polovinu nižší frekvencí otáčení. Toho je dosaženo takovým zapojením a uložením statorového vinutí motoru, že se vytvoří čtyřpólové magnetické pole se synchronní frekvencí otáčení 1500 min-1.

Pokud u PCEN zvýšení otáček zlepšuje výkonové charakteristiky čerpadla, pak u PED je naopak žádoucí snížit otáčky hřídele, protože jinak se zvyšuje opotřebení, snižuje se ohřev, snižuje se účinnost a další ukazatele. Navenek se PVN od PCEN liší jen málo.

Instalační sada obsahuje: autotransformátor nebo transformátor pro příslušné napětí pro napájení ponorného elektromotoru; řídicí stanici s potřebnou automatizací a ochranou; zařízení pro utěsnění ústí vrtu a vstupu kabelu do vrtu; elektrický kabel kulatého průřezu připevněný pásy k trubce; šroubové čerpadlo sestávající ze dvou šroubů pracujících proti sobě se dvěma přijímacími síty a společným výtokem; hydraulickou ochranu elektromotoru; olejový čtyřpólový střídavý elektromotor – ponorný elektromotor.

Princip

Hlavní pracovní prvek šnekového čerpadla se skládá ze dvou ocelových leštěných a chromovaných jednochodých šneků 2 a 4 s hladkými závity, otáčejících se v pryžokovových pouzdrech 1 a 5, vyrobených z olejovzdorné pryže speciálního složení.

Vnitřní dutina límců je dvouchodá šroubová plocha s roztečí dvakrát větší než je rozteč šroubu. Šrouby jsou spojeny s PED a navzájem hřídelí s mezilehlou excentrickou spojkou 3. Oba šrouby mají stejný směr otáčení, ale jeden šroub má pravotočivý směr spirály a druhý levotočivý směr spirály. Horní šroub tedy dodává kapalinu shora dolů a spodní zdola nahoru. To umožňuje vyvážení šroubů, protože síly působící na ně z tlakového rozdílu na straně výtlaku a sání budou vzájemně opačné.

Jakýkoli průřez ocelového šroubu je dokonalá kružnice, ale středy těchto kružnic leží na šroubovici, jejíž osa je osou otáčení celého šroubu. V jakékoli části šroubu kolmé k jeho ose je kruhová část odsazena od osy otáčení o vzdálenost е, nazývané excentricita. Průřezy vnitřní dutiny pryžového límce jsou stejné kdekoli podél osy šroubu, ale jsou vůči sobě natočeny. Po vzdálenosti rovné stoupání se tyto průřezy shodují.

Průřez vnitřní dutiny v jakémkoli místě je dva půlkruhy s poloměrem rovným poloměru průřezu šroubu, od sebe vzdálené o vzdálenost 4.

Když motor běží, vrtule se otáčí kolem své vlastní osy. Zároveň se samotná osa vrtule otáčí po kružnici o průměru d = 4e.

Hřeben spirály šroubu je po celé své délce v nepřetržitém kontaktu s pryžovým límcem. Mezi šroubem a límcem je vytvořena dutina, jejíž plocha průřezu se rovná součinu průměru šroubu. D na 4a výška této dutiny ve směru osy šroubu je rovna stoupání klece Т (T = 2tKde t — rozteč šroubů).

Čerpaná kapalina vyplňuje dutinu mezi šroubem a límcem v každém kroku a protože se šroub během otáčení axiálně nepohybuje, bude se kapalina pohybovat podél osy šroubu o vzdálenost jednoho kroku, když se šroub otočí o jednu otáčku. Denní dodávka šroubového čerpadla bude tedy rovna:

Aby se horní a spodní šrouby mohly otáčet nejen kolem své osy, ale také po kružnici o průměru d = 2e, jsou vzájemně spojeny speciálními excentrickými spojkami. Konec hřídele vycházející z horního těsnění a ložiska hydraulické ochranné jednotky je spojen se spodním šroubem rovněž pomocí excentrických spojek 3.

Excentrické spojky pracují v kapalině čerpané čerpadlem. Čerpadlo má obousměrný přívod kapaliny a společný vývod do prostoru mezi horním a dolním šroubem. Kapalina poté prochází prstencovou mezerou mezi tělesem kovovo-gumového límce horního šroubu a skříní čerpadla. Poté, speciálními šikmými kanály, obcházejícími sací síto horního šroubu, kapalina vstupuje do hlavy PVN, která má multifunkční pojistný ventil pístového a šoupátkového typu. Kapalina obchází pojistný ventil podél vrtu a prochází kalové potrubí a vstupuje do trubky.

Ve spodní části čerpadla, pod těsnicí ucpávkou a dvouřadým radiálním axiálním ložiskem, se nachází rozběhová spojka. Spojuje chránič a hřídel motoru s hřídelí čerpadla až poté, co hřídel motoru vyvine počet otáček odpovídající maximálnímu točivému momentu motoru. Pro tento účel má rozběhová spojka zasouvací excentrické vačky, které se zapínají při určitých otáčkách hřídele. Taková rozběhová spojka zajišťuje spolehlivý rozběh čerpadla při maximálním točivém momentu motoru. Kromě toho neumožňuje otáčení hřídele čerpadla v opačném směru, než je zadaný směr. V tomto případě spojka umožňuje volné otáčení hřídelí bez záběru, což zabraňuje odšroubování částí čerpadla a závitových spojů, a pryžové kroužky pracovních prvků jsou tak chráněny před přehřátím a suchým třením, protože při zpětném otáčení by kapalina z hadičky byla odčerpána do prstencového prostoru. K tomuto zpětnému otáčení může dojít, pokud jsou oba konce elektrického kabelu na transformátoru nesprávně prohozeny.

Čtyři excentrické spojky umožňují díky pohyblivosti kloubů přenášet požadovaný točivý moment a současně provádět složitý planetární pohyb šroubů v pryžových objímkách.