Санитарные насосы, также известные как гигиенические насосы, классифицируются в зависимости от условий эксплуатации. Они специально разработаны для перекачивания продуктов, которые в конечном счёте контактируют с человеческим телом, и применяются в фармацевтической, молочной, напитковой, пищевой, косметической промышленности, а также при производстве пищевых добавок и тонких химикатов.
В зависимости от разнообразия перекачиваемых сред ниже приведены 10 наиболее распространённых типов санитарных насосов, используемых сегодня на технологических линиях.
Центробежные насосы
Принцип работы: Центробежные насосы подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые конструкции. В одноступенчатом центробежном насосе корпус перед запуском заполняется жидкостью. При высокочастотном вращении рабочего колеса жидкость приобретает скорость под действием центробежной силы. Затем эта высокоскоростная жидкость проходит через расширяющийся спиральный канал корпуса, где динамическое давление (скоростной напор) преобразуется в статическое давление. По сравнению с одноступенчатыми моделями многоступенчатые центробежные насосы оснащены двумя или более рабочими колёсами. Такая конструкция позволяет последовательно всасывать и повышать давление жидкости на каждой ступени, обеспечивая подъём на значительно большую высоту. Требуемый напор достигается путём увеличения или уменьшения количества ступеней рабочих колёс.
Преимущества: Простая и компактная конструкция, небольшая занимаемая площадь, малый вес, высокая технологичность изготовления, экономичность, отличные самовсасывающие способности, низкая чувствительность к загрязнению перекачиваемой среды, широкий диапазон регулирования частоты вращения, высокая устойчивость к ударным нагрузкам, простота технического обслуживания и исключительно надёжная эксплуатация.
Недостатки: Несбалансированные радиальные силы, значительные пульсации расхода, повышенный уровень шума, более низкий КПД по сравнению с объёмными насосами при перекачивании высоковязких жидкостей, ограниченная взаимозаменяемость деталей, сложность ремонта изношенных узлов и невозможность применения в качестве насосов переменной подачи.
Самовсасывающие насосы
Принцип работы: Перед запуском корпус насоса должен быть предварительно заполнен водой (либо в нём остаётся вода от предыдущего цикла работы). После включения высокоскоростное вращение рабочего колеса выталкивает воду из каналов колеса в спиральный корпус, создавая вакуум на всасывающем патрубке и открывая обратный клапан на входе. Воздух из всасывающего трубопровода засасывается в насос, проходит через каналы рабочего колеса к его периферии и удаляется из системы.
Эксплуатационные особенности: Чрезвычайно точные допуски между корпусом насоса и рабочим колесом обеспечивают исключительные всасывающие свойства. Всасывающий трубопровод способен эвакуировать воздух и бесперебойно перекачивать среды, содержащие свободный газ. Эти насосы сочетают компактную конструкцию, плавную работу, высокий КПД, длительный срок службы и минимальные требования к техническому обслуживанию.
Двухвинтовые насосы (насосы параллельного вытеснения)
Принцип работы: Часто называемые насосами параллельного вытеснения, эти устройства используют пару специально спроектированных, взаимозацепляющихся винтов. При вращении винты точно взаимодействуют друг с другом и плотно прилегают к внутренней поверхности камеры корпуса. В результате формируется ряд динамически изменяющихся, пространственно изолированных параллельных камер. Вращение непрерывно перемещает материал в заданном направлении, обеспечивая стабильную, высоконапорную и беспульсационную подачу.
Эксплуатационные особенности: Модульная конструкция существенно экономит место при монтаже и исключает внутренние «мёртвые зоны», что делает такие насосы идеальными как для перекачивания продукции, так и для автоматизированных процессов CIP/SIP (очистки и стерилизации на месте). Поскольку роторы, спроектированные под конкретное применение, не соприкасаются друг с другом, механический износ практически отсутствует, обеспечивая исключительно длительный срок службы. Насосы поддерживают регулирование частоты вращения, реверсивную работу и возможность сухого хода. Они отлично справляются со стабильным смешиванием и перекачиванием неоднородных сред (например, газожидкостных или твёрдо-жидкостных смесей), адаптируются к широкому диапазону вязкостей без вызова сдвиговой деградации и легко обрабатывают жидкости с крупными включениями.
Шестерёнчатые насосы
Принцип работы: Санитарные шестерёнчатые насосы используют зацепление двух вращающихся шестерён (ведущей и ведомой) внутри плотно пригнанного корпуса. При расцеплении шестерён на стороне всасывания создаётся вакуум, который засасывает жидкость в насос. Жидкость попадает в полости между зубьями шестерён и корпусом, перемещается по периметру к нагнетательной стороне и вытесняется при повторном зацеплении зубьев на выходе.
Преимущества: Высокая компактность и простота конструкции, небольшая занимаемая площадь, отличные самовсасывающие способности, обеспечение постоянного беспульсационного расхода, высокий КПД при перекачивании высоковязких жидкостей, возможность реверсивной работы и применения в задачах точной дозировки.
Недостатки: Более высокие сдвиговые нагрузки по сравнению с лопастными или синусоидальными насосами; высокая чувствительность к твёрдым частицам и абразивным включениям, вызывающим быстрый внутренний износ; жёсткие допуски повышают риск задиров при работе «всухую»; возможен повышенный шум при высоких частотах вращения.
Винтовые насосы (прогрессивно-полостные насосы)
Принцип работы: Распространённые варианты — одно- и двухвинтовые конструкции. В прогрессивно-полостном насосе используется один винтовой ротор, вращающийся внутри эластичного статора. При вращении вала от электродвигателя винт вращается вокруг собственной оси и одновременно катится по внутренней поверхности статора, образуя непрерывно перемещающиеся герметичные полости. В двухвинтовом насосе один ведущий винт приводит в движение второй; жидкость удерживается в зацепляющихся камерах и перемещается аксиально к центральному нагнетательному патрубку.
Преимущества: Отличные всасывающие свойства и надёжные самовсасывающие способности; равномерный и непрерывный расход с минимальной вибрацией и низким уровнем шума; меньшая чувствительность к свободному газу и незначительным примесям по сравнению с другими роторными насосами; высокая универсальность при работе с широким спектром жидкостей и вязкостей.
Недостатки: Крупные габариты требуют значительной площади установки; изготовление и сборка винтов требуют чрезвычайно высокой точности; характеристики насоса относительно чувствительны к резким изменениям вязкости перекачиваемой среды; винты и статоры подвержены механическому износу со временем и требуют регулярной замены; невозможность свободного изменения направления вращения — работа допустима только в предусмотренной ориентации.
Роторно-лопастные насосы
Принцип работы: Всасывание создаётся за счёт синхронного противоположного вращения двух лопастей, которые никогда не соприкасаются. При вращении лопасти засасывают материал в рабочую камеру насоса. Роторный корпус разделён на несколько небольших секций. Когда одна из них заполняется средой, соседняя секция немедленно герметизируется, обеспечивая непрерывный циклический процесс перекачивания.
Преимущества: Идеально подходят для перекачивания высоковязких и сдвигочувствительных сред; оснащены сверхкрупными всасывающими патрубками, позволяющими легко обрабатывать полуторфообразные материалы; конструкция с противоположным вращением и отсутствием контакта между лопастями гарантирует, что продукт не будет сдавливаться или повреждаться при перекачивании; низкие частоты вращения сохраняют физическую структуру и состав перекачиваемой среды.
Недостатки: Низкая эффективность при перекачивании низковязких жидкостей; фиксированные внутренние зазоры означают, что износ между роторами и корпусом со временем приводит к быстрому снижению эффективности перекачивания; всё ещё могут оказывать заметное сдвиговое воздействие на крайне деликатные материалы; не подходят для жидкостей, содержащих твёрдые высокоабразивные частицы.
Мембранные насосы
Принцип работы: В процессе работы кривошипно-шатунный механизм, приводимый электродвигателем, сообщает плунжеру возвратно-поступательное движение. Это движение передаётся через рабочую жидкость (обычно масло) в гидравлическом цилиндре на гибкую мембрану, вызывая её колебания, в результате которых жидкость засасывается и выталкивается через обратные клапаны.
Преимущества: Идеальны для перекачивания химически нестабильных или высоколетучих жидкостей; обеспечивают полную изоляцию опасных или коррозионно-активных сред от внешней среды; компактны, мобильны и не требуют постоянного фундамента, что делает их чрезвычайно простыми и экономически выгодными в качестве мобильных перекачивающих агрегатов.
Недостатки: Давление на нагнетании ограничено давлением приводного воздуха или механизма (часто не превышает 6 бар); вызывают заметную вибрацию трубопроводов и шум, особенно при высоких расходах; мембраны имеют более короткий срок службы и склонны к усталостному разрушению по сравнению с системами параллельного вытеснения; расходы, как правило, умеренные, что ограничивает их применение в небольших локальных системах.
Высокосдвиговые насосы (эмульгирующие насосы)
Принцип работы: Также известные как эмульгирующие насосы, эти санитарные агрегаты совмещают функции диспергирования, гомогенизации, эмульгирования и смешивания. Они оснащены роторно-статорной сборкой, вращающейся с исключительно высокой скоростью в сильно ограниченной камере. Такое интенсивное движение создаёт мощные механические ударные нагрузки, гидравлическое сдвиговое воздействие и тангенциальное трение. Современная обработка и специальные сплавы позволяют этим зубчатым структурам разрушать, гомогенизировать и смешивать твёрдые частицы до микроскопического уровня.
Эксплуатационные особенности: Все мокрые части выполнены из высококачественной нержавеющей стали марки 316L. Обеспечивают чрезвычайно высокие скорости и силы сдвига. Оснащены 5–8 одновременно работающими встроенным гомогенизирующими системами, что гарантирует высокостабильное, высокоскоростное диспергирование и эмульгирование без серьёзного износа внутренних узлов оборудования.
Синусоидальные насосы
Принцип работы: Синусоидальный насос относится к роторным объёмным насосам. Он оснащён уникальным ротором синусоидальной формы, работающим в паре с заменяемой скребковой заслонкой. Такое взаимодействие обеспечивает мягкое перемещение среды через насос без пульсаций и разрушительных ударов. Волнообразный профиль ротора обеспечивает формирование и последующее вытеснение четырёх отдельных объёмных камер за каждый полный оборот. Такое плавное и непрерывное движение продвигает жидкость вперёд, подобно мягкой волне.
Эксплуатационные особенности: Компактная конструкция экономит ценную площадь установки; оказывает практически нулевое ударное и разрушительное воздействие на деликатные и сдвигочувствительные среды при перекачивании; поддерживает большие расходы и обработку с низким сдвиговым воздействием; беспульсационный поток предотвращает вибрацию трубопроводов и обеспечивает стабильную, упорядоченную подачу, позволяя насосу быстрее заполнять или опорожнять системы. В зависимости от конкретных условий промышленной эксплуатации может использоваться как в санитарных, так и в тяжёлых технологических процессах.
Вакуумные насосы системы Рутса
Принцип работы: Газ засасывается из входного патрубка в герметичное пространство между роторами и корпусом насоса под действием непрерывного противоположного вращения двух симметричных лопастей, а затем перемещается к выпускному патрубку. Поскольку после всасывания это пространство полностью герметизируется, газ не подвергается внутреннему сжатию или расширению в основной рабочей камере насоса. Однако когда вершина ротора проходит край выпускного патрубка, газ с более высоким давлением со стороны нагнетания резко возвращается в камеру, вызывая внезапный скачок давления перед окончательным выбросом газа.
Эксплуатационные особенности: Обеспечивают огромные скорости откачки в широком диапазоне давлений; характеризуются быстрым временем выхода на рабочий режим; высокая устойчивость к пыли и водяному пару в откачиваемом газе; не требуют смазки внутри рабочей камеры, гарантируя полностью масляную вакуумную среду; низкий уровень вибрации благодаря отличному динамическому балансированию роторов; низкие потери на механическое трение обеспечивают минимальное энергопотребление, компактные габариты и чрезвычайно низкие затраты на техническое обслуживание.
