Устройство насоса: назначение и принцип работы, схема конструкции

Особенности конструкции и принцип действия

Центробежный насос представляет собой динамический лопастной агрегат, в котором перенос рабочего тела происходит непрерывным потоком за счет центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса. Жидкость перемещается по подвижным лопастям от центра к периферии, т. е. перпендикулярно оси вращения. В большинстве случаев насосный агрегат состоит из 2 частей: гидравлической (насос) и приводного двигателя.

Корпус ЦН представляет собой разъемную металлическую отливку, имеющую форму улитки, с 2 фланцами – всасывающим и напорным. Внутри, на валу, располагается рабочее колесо открытого или закрытого типа. Последнее состоит из 2 дисков, между которыми расположены лопасти, изогнутые в направлении, противоположном вращению. В переднем диске имеется отверстие, расположенное напротив всасывающего патрубка.

Принцип работы ЦН основан на действии центробежных сил. При вращении колеса в заполненном водой корпусе жидкость начинает двигаться по лопастям от центра к периферии под влиянием сил инерции. В результате этого на выходе получается избыточное давление, которое выталкивает рабочее тело в напорный трубопровод. Разряжение, создающееся в центре колеса, втягивает воду из всасывающего трубопровода и подает на лопатки. Таким образом создается непрерывный поток жидкости.

Во многоступенчатом насосе корпус имеет цилиндрическую форму. Для передачи жидкости с одной ступени на другую устанавливают направляющие аппараты. Устройство располагается над каждым рабочим колесом и представляет собой диск с неподвижными изогнутыми лопатками, которые направляют рабочее тело с выхода вращающегося колеса на всас следующего. Это приводит к существенному повышению давления на последней ступени.

Из чего состоит механизм устройства?

В центре конструкции находится сердцевина, которая представляет собой латунные трубки плоскоовальной формы, расположенные по вертикали в четыре пластины. Окружают ее стойки для крепления баков сверху и снизу. Для смягчения вибраций в местах соединения деталей с радиатором установлены амортизаторы. На стороне дизеля мы можем увидеть кожух вентилятора. Спереди радиатор защищает облицовка. Помимо кожуха к радиаторной стойке прикреплены кронштейны, на которых установлен расширительный бак. Вот и все основные составляющие устройства.

Сфера использования

Если учитывать принцип работы, преимущества и недостатки данных агрегатов, то их использование оправдано там, где нужно создать большой напор в комплексе с небольшой подачей воды

Если учитывать принцип работы, преимущества и недостатки данных агрегатов, то их использование оправдано там, где нужно создать большой напор в комплексе с небольшой подачей воды. К примеру, такая ситуация может потребоваться для небольшой автоматизированной насосной станции для водоснабжения загородного дома.

Вторая область использования такого оборудования связана со способностью насоса перекачивать газожидкостную смесь. Именно поэтому насосы вихревого типа с успехом используются для перекачки летучих жидкостей, а именно керосина и бензина, на автозаправочных станциях.

Стоит знать: вихревые агрегаты выпускаются с производительностью равной 8-60 кубометров в час и напором 25-250 м. Также в продаже есть комбинированные центробежно-вихревые изделия, которые отличаются улучшенным КПД.

Преимущества и недостатки

Широкое распространение центробежные насосы получили благодаря своим положительным качествам:

• простоте конструкции;
• несложному монтажу;
• простому обслуживанию;
• длительному сроку службы;
• высокой надежности.

Как и другие типы гидромашин, ЦН имеют ряд недостатков:

• невысокая высота всасывания (до 6-8 м);
• отсутствие сухого всаса;
• большая вероятность возникновения кавитации.

Для пуска агрегата необходимо заполнение водой гидравлической части и всасывающего трубопровода.

Устройство и работа насоса

Центробежный насос состоит из следующих элементов. Лопастное колесо поз.2 представляет собой ограниченную двумя поверхностями вращения камеру, в которой расположена система лопастей. При вращении колеса лопасти приводят протекающий поток во вращательное движение, увеличивая этим его механическую энергию.

Корпус поз.3 служит для конструктивного объединения всех элементов в насосе, для подвода жидкости к лопастному колесу, отвода потока от него и для преобразования скоростной энергии потока, выходящего из колеса, в давление.

Для исключения обратного возврата жидкости из области нагнетания в область всасывания, через пространство между колесом и корпусом служит уплотнение 1. Зазор в этом уплотнении делается возможно маленьким, поэтому обратный ток жидкости сводится к минимуму

Лопастное колесо закреплено на валу поз.4. Вал служит как проводник механической энергии от двигателя к колесу. Вал и двигатель соединены муфтой поз. 6.

В месте выхода вала из корпуса с рабочим колесом наружу установлено сальниковое уплотнение. Уплотнение выполняет функция блокировки выхода жидкости из корпуса наружу.

Вал держится на подшипниках поз.5. Подшипники воспринимают как радиальную (перпендикулярно валу), так и осевую (по оси вала) нагрузки, возникающие вследствие действия гидравлических сил и веса.

Наряду с одним рабочим колесом в центробежном насосе могут быть установлено и два. Такое устройство насоса позволяет существенно расширить область его применения и вносит ряд конструктивных преимуществ. Каждое лопастное колесо в насосном агрегате фактически является элементарным насосом.

Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При быстром вращении рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное силовое воздействие на частицы жидкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости, находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса. Таким образом, жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой скоростью перемешается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы рабочего колеса.

Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается и под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, жидкость входит во всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.

Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру, попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата.

В направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится и ее энергия частично преобразуется в энергию давления через каналы направляющего аппарата.

Большинство насосов оборудованы спиральными корпусами. Спиральная форма корпуса насоса обусловлена следующим: в корпусе насоса по направлению вращения рабочего колеса собирается все больший объем жидкости. Вся эта жидкость направляется к нагнетательному патрубку и отводится в трубопровод. Спиральная форма обеспечивает увеличение внутреннего объема корпуса насоса, примерно пропорциональное количеству жидкости направляющейся к нагнетательному патрубку. Поэтому скорость жидкости, проходящей через корпус насоса, во всех сечениях примерно одинакова.

Когда вода выходит наружу, середина рабочего колеса формирует участок пониженного атмосферного давления, что приводит к засасыванию внутрь новой порции жидкости. Такого рода цикл повторяется бесконечно, пока насос находится в работе.

Узнав принцип действия центробежного насоса, например насоса для отопления, нетрудно догадаться и о слабом месте таких приспособлений: они могут работать только при стабильном притоке жидкости. Устройство центробежного насоса не предусмотрено для работы без жидкости. В таком случае перестает формироваться поток жидкости, происходит разрыв потока и как следствие пропадает расход жидкости в трассе – рабочее колесо вращается в воздухе.

При работе насоса без жидкости пропадает и возможность смазывать и охлаждать вращающиеся элементы, такие как уплотнения и подшипники, в результате эти элементы перегреваются и выходят из строя.

Для исключения поломок такого типа предусмотрены специальные датчики-поплавки, которые не позволят вам запустить устройство, если воды в источнике не хватает. Устройство центробежного насоса предусматривает разные варианты назначения. Насосы могут быть не только погружными, но и поверхностными, причем в этом случае риск поломки был бы весьма высок, если бы не предусмотрительность инженеров, благодаря которой конструкция поверхностного водяного насоса дополнена обратными клапанами и автоматическими системами контроля. Они отключают механизмы, как только обнаруживают сухой ход.

Центробежные насосы — и погружные, и поверхностные — все же лучше справляются с подкачкой воды при нормальных условиях работы. Однако это не означает, что их нельзя использовать при слабом напоре воды.

Устройство погружного насоса

Устройство погружного насоса предусматривает его использование как помощника в загородном доме или коттедже. Такие насосы необходимы для подъема воды из скважины и колодца или откачки жидкости из водоема.

Исходя из назначения погружные насосы подразделяют на:
скважинные — способны поднимать воду с большой глубины
колодезные – в сравнении со скважинными отличаются меньшей производительностью и напором, но могут работать в воде, содержащей мелкие частицы песка или извести
дренажные — предназначены для работы в загрязненной воде. Используются для откачки жидкости из, водоема или откачки из подвала дома.

Устройство погружного насоса в зависимости от исполнения и области применения оборудования бывает.
вибрационного типа
центробежного типа
вихревого типа
шнекового типа

Устройство вибрационного погружного насоса включает в себя
силовой агрегат, внутри которого располагается электрический магнит;
камера для набора воды, соединенная с выводящим патрубком;
всасывающая камера. Отсек, куда в первую очередь попадает вода из источника;
вибратор или вторая часть электромагнита, приводящего в действие ходовой поршень;
амортизатор, необходимый для обеспечения плавного хода рабочего поршня;
В продаже есть устройства, не оснащенные амортизаторами. Однако они быстро выходят из строя, так как резкие движения поршня приводят к механическим повреждениям.
шайбы, влияющие на производительность погружного устройства. За счет увеличения или уменьшения количества шайб можно самостоятельно изменять мощность насоса;
шток или основа для движения поршня;
обратный клапан. Устройство устанавливается для того, чтобы предотвращать обратный отток жидкости из насоса. За счет обратного клапана можно увеличить номинальную производительность оборудования;
гайка, необходимая для фиксации поршня на штоке;
поршень, являющийся основным рабочим элементом насоса;
каналы, предназначенные для перевода воды из сборной камеры в водопроводную систему.

Основные элементы оборудования вибрационного типа

Работа погружного насоса вибрационного типа происходит за счет движения поршня. При подаче электрического питания создается электромагнитное поле в силовом агрегате, и вибратор притягивается, придавая поршню движение. В это время в наборной и всасывающей камерах создается разряженное давление, и свободное пространство заполняется водой через обратные клапаны. Аналогичным образом жидкость проходит через каналы и попадает в трубопровод.

За секунду происходит несколько движений поршня, что обуславливает напор воды в трубопроводе.

Центробежные насосы

Устройство погружного насоса центробежного типа уже описано выше.
Напорный трубопровод, передающий воду от насоса к системе водопровода;
Обратный клапан, предотвращающий выход воды из насоса в источник;
Защитная сетка, необходимая для предохранения рабочей части насоса от примесей, негативно влияющих на работу устройства.

Эксплуатация погружных насосов центробежного типа, оснащенных защитной сеткой, возможна и в слегка загрязненной воде.

Устройство вихревого и шнекового насоса

Вихревые насосы

Теперь рассмотрим, как работает погружной насос вихревого типа. Устройство и принцип работы оборудования аналогичен центробежному насосу. Различия заключаются в следующих аспектах:
рабочее колесо вихревого насоса является цельным, а центробежная сила, создающая вихревой поток, образуется в результате движения ребер жесткости;
вода, поступающая через обратный клапан, накапливается в ячейках и именно из них переводится в напорный трубопровод.

Вихревые насосы в силу своей конструкции способны выдавать больший напор жидкости при небольших энергетических затратах.

Шнековые насосы

Шнековые насосы их еще называют винтовыми работают за счет вращения рабочего винта, расположенного внутри неподвижного корпуса.

От скорости вращения шнека зависит производительность насоса.

Управление погружным насосом любого типа может производиться вручную или с помощью автоматической системы, которая устанавливается дополнительно. Любой насос можно оснастить поплавком, предотвращающим работу в «сухом» режиме, недопустимую при использовании погружных устройств.

Для исключения перепадов напряжения электрической сети, способной вывести оборудование из строя, используются стабилизаторы. Чтобы усовершенствовать конструкцию погружного насоса и максимально продлить срок его службы, в систему водоснабжения дома встраивается гидроаккумулятор.

Устрановка центробежного насоса

Монтаж центробежного насоса на фундамент

Монтаж центробежных горизонтальных насосов начинают с установки плит или рам на фундамент и выравнивание их по высоте и горизонтали. Допускаются отклонения плиты согласно проектной документации.

Центробежные агрегаты устанавливают или на общей раме или на отдельных плитах. При выполнении центровки насосных агрегатов необходимо следить за тем, чтобы оси валов электродвигателя и насоса были параллельны.

Если насос и электродвигатель расположены на разных опорных плитах, то установку необходимо начинать с монтажа на фундамент насоса вместе с опорной плитой или рамой и её выравнивания к фундаменту. После этого насос является базой, к которой центруют электродвигатель.

Самой сложной операцией при монтаже центробежных насосов является центровка валов по полумуфтам. При проверке по полумуфтам валы устанавливают так, чтобы торцовые плоскости полумуфт были параллельны. Для этого необходимо совпадение образующих цилиндрических поверхностей обеих полумуфт и равенство зазоров между их торцами в любом положении.

После центровки агрегатов подливают бетонную смесь, набивают сальники, монтируют смазочную систему(при необходимости) и присоединяют трубопроводы. Затем оборудование испытывают на холостом ходу и под нагрузкой.

Установка центробежного насоса в скважину

К напорному патрубку агрегата присоединяется напорная труба. Она предназначена для подачи воды в трубопровод системы автономного водоснабжения. Рекомендуется использовать трубы с сечением не меньше 32-40 мм, исходя из условия достаточного проходного сечения.

Между насосом и трубой монтируется обратный клапан. Он предназначен для защиты от сухого пуска и обеспечивает постоянное нахождение воды в системе.

Далее необходимо подключить кабель электропитания к двигателю насоса. Сечение провода выбирается в соответствии с рекомендациями производителя.Необходимо предусмотреть цельных кабель питания, скрутка провода не допускается. Место соединение изолируется термомуфтой, которая надежно защитит от проникновения воды и механических повреждений.

На корпусе скважинного центробежного насоса предусмотрены монтажные проушины, за которве необходимо зацепить монтажный трос. Трос должен выдерживать вес оборудования и трубы, наполненной водой.

Далее необходимо прикрепить электрокабель к тросу с помощью хомутов через каждые 2 метра. Теперь агрегат готов к погружению в скважину.

Пуск центробежного насоса

Перед тем, как выполнить запуск центробежного насоса необходимо:
проверить свободное вращение ротора агрегата от руки (он должен вращаться легко и без заеданий);
проверить направления вращения электродвигателя (направление вращение указано в паспорте или руководстве оборудования);
удалить с корпуса насоса все посторонние предметы и проверить нет ли повреждений;
проверить состояние уплотнений. если используются сальники то необходимо убедиться, что они качествено набиты и затянуты;
проверить наличие и исправность манометров на напорном участке насоса или трубопровода;
убедиться в наличие заземления насоса и/или электромотора;
произвести заливку насоса водой, воздух из насоса стравить через воздушники. Если насос установлен выше уровня перекачиваемой жидкости, то его необходимо заполнить согласно инструкции завода изготовителя.

Пуск центробежного насоса необходимо производить только при закрытой задвижке на нагнетании.

После того, как агрегат выйдет на рабочие обороты, а манометр покажет соответствующее давление, необходимо постепенно открывать запорную задвижку и добиться получения требуемых подачи, регулируя степень её открытия.

Запрещено:
работать при закрытой задвижке более 5 минут, поскольку это приводит к значительному нагреву жидкости в насосе и перегреву электродвигателя;
быстро открывать задвижку на нагнетательной линии, поскольку это может привести к кавитации;
выполнять пуск насоса насос без предварительного заполнения водой.

Устройство любого – топливного, маслянного центробежных, вакуумного или водяного насоса это сложная взаимосвязь различных составляющих его узлов.

Основные узлы это:
рабочее колесо на валу и направляющий аппарат, которые составляют гидравлическую часть
ротор и электродвигатель, которые составляют электрическую часть.

И множество других узлов, таких как отводящие и подводящие патрубки, подшипники, уплотнения и многие другие о которых подробно написано на соседних статьях этого раздела.

Лопастные насосы и принцип их работы

Такие устройства влияют на перекачиваемую воду благодаря вращающемуся колесу:

• На его диске закрепляются специальные лопасти, изогнутые в противоположную сторону относительно направления его вращения. С вала электродвигателя вращательный момент передается на вал колеса.
• В процессе вращения колеса, между лопастями возникает центробежная сила и из рабочей камеры водный поток вытесняется, направляясь под напором в выходной трубопровод. Если насос обладает несколькими лопастными колесами, то такие модели являются многоступенчатыми.
• Благодаря различным конфигурациям рабочих колес, форма водяного потока внутри насоса может быть разной: центробежной, вихревой, самовсасывающейся.

Вибрационные (электромагнитные) насосы и принцип их работы.

Этот тип насосов с вибрационным принципом действия выделен в отдельную категорию:

• Такие устройства не имеют в своей конструкции никаких вращающихся элементов, в отличие от предыдущего варианта и принцип воздействия на воду заключается в возвратно-поступательных движениях рабочего поршня.
• Приводом для устройства является якорь электромагнита или другими словами вибратор. Когда на обмотки электромагнита передается переменное напряжение, то он притягивает якорь.
• Дважды за время синусоиды меняется полярность и в этот момент вибратор амортизирует и возвращается в начальную позицию. И так, в каждую секунду происходит сто возвратно поступательных движений. Эта поршневая вибрация передается жидкости и естественно, в воде начинаются сильные колебания.
• Возникает «избыточное» количество воды, которое выталкивается в специальный напорный патрубок через выходной клапан и так происходит и дальше — каждый «избыточный» поток сменяется новым, возникает непрерывный перенос воды. Данный принцип работы устройства сделал возможным отказаться от электродвигателя, чаще всего увесистого и не дешевого.

Внимание: Главной отрицательной стороной вибрационного насоса можно назвать очень высокий уровень вибрации. Такое устройство лучше использовать для колодцев, потому что, существует мнение, что вибрация настолько высока, что в скважинах маленького диаметра насос бьется о стенки.

Мембранные (диафрагменные) насосы

 

Мембранные (диафрагменные) насосы относятся к типу объемного насосного оборудования. Это означает, что перекачка среды таким насосом производится за счет изменения объема рабочей камеры. За цикличность таких изменений в мембранном агрегате отвечает эластичная диафрагма, расположенная на внутренней стенке камеры.

 

Принцип работы мембранного насоса основан на изменении внутреннего объема камеры за счет движения диафрагмы (эластичной мембраны). Когда мембрана выгибается в противоположную от камеры сторону, объем камеры становится больше. Вследствие этого процесса внутри формируется область пониженного давления. Насос всасывает внутрь порцию перекачиваемой среды. Обратное движение диафрагмы уменьшает объем камеры. Это приводит к выталкиванию среды наружу с противоположной стороны.

 

Работу мембранного насоса обеспечивают также два клапана – впускной и выпускной. Они функционируют одновременно, но зеркально друг другу:

 

— в процессе всасывания перекачиваемой среды впускной клапан открывается, что позволяет жидкости попасть внутрь рабочей камеры, а выпускной остается закрытым (это позволяет сохранить низкое давление внутри мембранного насоса);

 

— в процессе выталкивания открывается выпускной клапан, а впускной в этот момент закрывается.

 

Такая работа клапанов исключает риск возврата перекачиваемой жидкости.

 

Пневматические насосы

 

Основное преимущество пневматических агрегатов состоит в их высоком КПД. Использование такого оборудования позволяет осуществлять перекачку разных типов жидкостей, включая агрессивные химические среды. Отдельные типы пневматических агрегатов могут использоваться для транспортировки горячих жидкостей, масел и жиров, ЛКМ, различных смазок, нефтепродуктов и не только.

 

Пневматические насосы нашли свое применение в сельском хозяйстве, горнодобывающей и нефтяной отраслях, в медицине, в косметологии, производстве ЛКМ и пр. Техника, изготовленная из износостойких материалов способна прослужить долгое время даже в случае ее эксплуатации в условиях повышенной сложности.

 

Принцип работы этого оборудования заключается в использовании для перекачки различных сред сжатого воздуха, создающего в рабочей камере агрегата попеременно область высокого и низкого давления. Складываются такие насосы из двух камер, в которых показатели давления имеют разное значение. Из-за этой разницы между камерами постоянно движется воздух, с помощью которого и перекачивается среда.

 

На данный момент в промышленности используются несколько видов пневматических насосов:

• винтовые;
• бочковые;
• мембранные;
• поршневые.

 

С их помощью может осуществляться перекачка не только жидкостей, но и сыпучих веществ, а также сред с твердыми включениями.

 

Перистальтические (шланговые) насосы

 

Перистальтические насосы существенно отличаются от всех типов насосного оборудования. Исключительная ценность этих агрегатов состоит в том, что перекачиваемая среда никоим образом не контактирует с конструктивными элементами насоса – только с используемой в системе заменяемой трубкой (или шлангом).

 

Именно трубка выступает в роли основного рабочего элемента перистальтического насоса. Движение среды по ней осуществляется благодаря работе специальных роликов. Ролик прижимает один из участков трубки к корпусу агрегата. Жидкость внутри трубки оказывается внутри одной из ее частей и так дозировано перемещается внутри к выпускному отверстию. За роликом, пережимающем трубку из-за изменения объема образуется зона низкого давления. Это приводит к забору следующей порции перекачиваемой среды. И так цикл за циклом.

 

Количество роликов в перистальтике может варьироваться в зависимости от конкретной модели. Одно из существенных достоинств этого оборудования состоит в возможности четко вымерять количество среды, перекачиваемый за один цикл, дозировать ее подачу. Эта функция перистальтического насоса активно используется в медицинской, химической промышленности, косметологии, различных лабораториях.

 

Винтовые насосы

 

Винтовой насос представляет собой оборудование, перекачка среды в котором происходит посредством нагнетания напора винтовыми роторами (одним или несколькими). Роторы в агрегате вращаются внутри статора.

 

Среда в винтовом насосе движется вдоль оси ротора внутри рабочей камеры по канавкам, которые образуются самим винтом и корпусом оборудования. Поскольку винтовые выступы соприкасаются с корпусом или заходят в канавки расположенного тут же смежного ротора в рабочей камере образуется замкнутое пространство. Это исключает движение среды в обратном направлении.

 

Ключевое достоинство этого оборудования состоит в возможности перекачивать даже высоковязкие среды, а также, пар или газ. Давление внутри рабочей камеры оборудования может достигать 30 Мпа.

 

Активное применение винтовые насосы нашли в нефтедобывающей отрасли. Могут использоваться в промышленности, где стоит задача перекачки жидкости с большим количеством твердых включений, а также вязкие среды.

Химические насосы

 

Химическими принято называть насосы, которые используются для перекачки агрессивных жидкостей: концентрированных или разбавленных кислот, щелочей, растворителей и не только. Химическое исполнение насоса предполагает использование в его конструкции материалов, устойчивых к воздействию этих веществ (это касается проточной части оборудования). Основная проблема состоит в том, что универсальных материалов, которые бы демонстрировали одинаковую стойкость к разным химическим элементам не существует.

 

Детали химических насосов могут изготавливаться из керамики, алюминия, нержавеющей стали, специальных полимерных материалов. При этом производители учитывают, что сталь может корродировать под воздействием отдельных солей, полимеры не используются в конструкции, если планируется перекачка органических растворителей, керамика не подходит в случаях, когда требуется изготовить детали особо сложной формы.

 

Именно по этой причине химические насосы выпускаются в нескольких решениях сразу: с разными материалами корпуса и рабочей камеры. Подбор такого оборудования осуществляется с учетом того, какая среда будет перекачиваться.

 

Принцип действия химического оборудования отличается в зависимости от того, какое оборудование используется на производстве. Существует несколько типов и моделей насосов, имеющих химическое исполнение: центробежные (с поливинилденфторидным или полипропиленовым корпусом), бочковые и винтовые (с корпусом из полипропилена, поливинилденфторида или нержавеющей стали), с магнитной муфтой (без уплотнений в конструкции), мембранные и, конечно, перистальтические. Последний вариант предполагает подбор химически стойких трубок, с которыми будет непосредственно контактировать среда.

 

Консольные насосы

 

Консольные насосы применяются для перекачки жидкостей, в составе которых отсутствуют загрязнения. Абразивных веществ в перекачиваемой среде должно быть не более 0,1%, а из размер – не превышать показатель в 0,2 мм.

 

Перекачка жидкости в консольном центробежном насосе осуществляется посредством колеса, оснащенного лопастями. Именно оно выступает в роли главного функционального узла в оборудовании этого типа. Состоит узел из двух, размещенных параллельно друг другу диска, между которыми находятся пластинчатые перегородки, объединяющие диски в единый барабан. Вращение колеса запускается электродвигателем.

 

Внутри корпуса в точке, где расположено колесо, имеется патрубок для всасывания перекачиваемой жидкости. На выходное отверстие среда переносится при помощи лопастей, которые в процессе вращения ускоряют ее и создают на выходе зону повышенного давления.

 

Применяются консольные агрегаты в химическом производстве, в сферах коммунального хозяйства, в системах водоснабжения, ирригации и полива.

 

Поршневые (плунжерные) насосы

 

Плунжерные поршневые насосы наиболее часто применяются в качестве привода или механизма в других типах оборудования и специальных агрегатах. Такой тип насосного оборудования используется, в том числе, в производстве транспортных средств. Относятся плунжерные насосы к типу скальчатого объемного оборудования, основным рабочим органом в котором является плунжер.

 

Поршневые (плунжерные) насосы активно используются в химической промышленности (в том числе, для бурения скважин, транспортировки нефтепродуктов и пр.), в энергетике (обеспечивают надежную работу парогенераторов), в машиностроении, коммунальном хозяйстве и не только.

 

Принцип работы плунжерного поршневого агрегата основан на работе кулачкового вала, обеспечивающего движение возвратно-поступательного характера. В процессе кручения вала роликовый толкатель приводит поршень (плунжер) в движение, из-за чего рабочее давление внутри рабочей камеры становится значительно ниже, чем давление жидкости у всасывающего патрубка.

 

Разность давления приводит к открытию клапана и заполнении рабочей камеры перекачиваемой средой. Следующий оборот вала заставляет поршень двигаться в обратную сторону. Давление в рабочей камере растет и жидкость из нее выдавливается через нагнетательный клапан. Все время, пока крутится вал, происходит циклический процесс движения поршня и перекачки среды.

 

Специфика работы разных по типу и устройству плунжерных насосов остается неизменной.

Бочковые насосы

 

Бочковые насосы используются для откачки жидкости непосредственно из емкости, в которой устанавливаются. Емкость представляет собой специальную гофрированную бочку из стали (в соответствии с международными требованиями). Диаметр и высота насосного оборудования рассчитаны непосредственно под такие бочки.

 

Конструкция бочкового насоса складывается из двух частей: удлиненного корпуса в виде трубы и электропривода. В корпусе располагаются рабочая крыльчатка и вращающий ее вал, а также выпускной клапан. С электромотором его соединяет специальная муфта. Именно от запускает процесс вращения вала.

 

Электропривод располагается вне бочки и никак не контактирует с перекачиваемой средой. Характеристики его зависят исключительно от модели используемого оборудования. Для перекачки вязких жидкостей используются более мощные приводы, чем для работы с обычной водой.

 

Характеристики нижней части бочкового насоса зависят непосредственно от свойств перекачиваемой среды. Также в разных моделях может отличаться длина погружного элемента. Бочковые насосы, используемые для работы с пищевыми продуктами, изготавливаются из полимерных материалов и нержавеющей стали.

Погружные насосы

 

Погружной насос размещается внутри жидкости, которую перекачивает. Это оборудование позволяет поднять жидкость на поверхность даже с очень большой глубины. В промышленных масштабах для этого используются специальные скважинные погружные насосы. Конструкция и форма агрегата позволяет обеспечить значительный напор даже при работе в очень узких и глубоких скважинах.

 

Основным элементом погружного оборудования является рабочее колесо, которое запускает работу всех остальных элементов. На колесе имеются вращающиеся лопасти, обеспечивающие выработку центробежной силы. Она необходима для быстрого всасывания перекачиваемой среды. Клапаны на корпусе рабочей камеры осуществляют впуск и выпуск жидкости, предотвращают риск обратного выхода ее в скважину.

 

Принцип работы погружного агрегата основан на вращении рабочего колеса, которое запускается посредством работы электропривода. Нагнетатель забирает жидкость и скважины, а лопасти колеса позволяют перемещать ее к выпускному патрубку и двигать далее по трубам наверх.

 

Существует три основных типа погружных насосов, которые отличаются по конструктивному исполнению: вибрационные, вихревые и центробежные. Последние характеризуются значительным КПД и мощностью, что делает их востребованными во многих областях промышленности.

 

Роторные насосы

 

Роторные насосы относят к категории объемного насосного оборудования. Они отличаются от вихревых и центробежных насосов способом транспортировки перекачиваемой среды. Различают роторные насосы с вращательным, а также вращательным с возвратно-поступательным способами перекачки.

 

Принцип работы роторного насоса основан на изменении объема рабочей камеры. Через специальный патрубок попадающая в рабочую камеру жидкая среда выталкивается в область нагнетания. Детали агрегата внутри корпуса рабочей камеры позволяет создавать внутри нее замкнутый объем и, соответственно, влиять на параметры давления. Специальные шестеренки внутри камеры вращаются вокруг собственной оси. Транспортируемая среда переносится лопастями шестеренок и под давлением выходит из рабочей камеры.

 

Строение ротора в зависимости от модели насоса может отличаться, однако во всех моделях важно обеспечить плотное прилегание пластин к корпусу. Благодаря отсутствию клапанов допускается возможность обратного хода. Это свойство активно используется в гидромоторах.

Самовсасывающие насосы: устройство и виды

Самовсасывающие насосы качают воду с глубины 8-9 метров, сами при этом находятся на поверхности. Вода поднимается за счет того, что в центральной части корпуса, за счет движения колес с лопастями, создается область низкого давления. Стремясь ее заполнить, вода поднимается вверх. Вот и получается, что насос всасывает воду.

Внешний вид самовсасывающего насоса

Как и любой другой насос, самовсасывающий состоит из двигателя и рабочей камеры, в которой находится нагнетательный механизм. Валы насоса и двигателя соединяются через муфту, надежность соединения и герметичность определяется типом уплотнителя.Уплотнители бывают двух типов:

• сальниковый — более дешевый и менее надежный;
• торцевой уплотнитель — более надежный, но дорогой.

Есть модели самовсасывающих насосов с магнитными муфтами. Они уплотнения не требуют, так как сквозных соединений не имеют. Это на сегодняшний день самая надежная конструкция, но и самая дорогая тоже.

Объемные самовсасывающие насосы для воды

Объемными называют насосы, перемещающие жидкости за счет изменения объема рабочей камеры.

В бытовых и промышленных системах чаще всего встречаются следующие их разновидности:

• Поршневые. Объем камеры меняется за счет движения поршня. Достоинства: высокий КПД, не зависят от напора воды, пригодны для использования в качестве дозировочных приспособлений.
• Винтовые (шнековые). За счет вращения спиралевидных деталей ротора внутри насоса поочередно открываются и закрываются отдельные части рабочей камеры.
• Водокольцевые (жидкостно-кольцевые). При вращении рабочего цилиндра под действием центробежной силы жидкость прижимается к стенкам камеры.
• Шестеренные. При вращении шестерен зубья, выходя из зацепления, создают вакуум. Жидкость стремится заполнить впадины. На противоположной стороне рабочей камеры зубья, снова сцепляясь, выталкивают перекачиваемую массу в нагнетательный патрубок.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками. Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан. Вот такие особенности работы центробежных самовсасывающих насосов. Если обратный клапан (он должен быть обязательно) на подающем трубопроводе стоит внизу, заполнять приходится и весь трубопровод, а для этого понадобится не один литр.

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом. Это делает проще его запуск в работу — не надо заполнять камеру водой или достаточно ее небольшого количества. Недостаток вихревых насосов — низкий КПД. Он не может быть выше 45-50%.

Вихревые импеллерные насосы

Для перекачивания чистой воды и газированных (пенящихся) жидкостей в быту и на производстве применяют вихревые насосы.

Схема устройства и принцип работы

Вихревой насос состоит из электродвигателя с вентилятором, вала, рабочего колеса (импеллера), деталей и крепежей корпуса. Схема устройства у каждой модели разная. По принципу действия прибор относится к динамическим – использует центробежную силу, но вода в рабочей камере движется к центру по спирали, образуется водяной вихрь.

Перед первым запуском нужно полностью залить водой корпус и всасывающий трубопровод. Некоторые модели приходится заполнять жидкостью после длительного перерыва в работе и при появлении воздуха в системе.

Преимущества бытового использования

Главное преимущество насосов вихревых – простота конструкции, их легко установить и самостоятельно ремонтировать. При перекачивании воды они создают мощный напор. Еще одно важное достоинство этих агрегатов – они могут работать даже при наличии воздуха в трубопроводе, так как пригодны не только для жидкостей, но и газообразных сред.

Эжектор – прибор для глубоких источников

Самовсасывающие насосы со встроенным эжектором рассчитаны на открытые естественные водоемы, колодцы и скважины, глубина забора воды в которых не превышает 7 м или 8 м.

Обычно технические характеристики данной категории оборудования сводятся к следующим параметрам:

• производительность – 4-5 м³/ч;
• давление – 4-6 бар;
• напор – 50-60 м.

Вместе с гидроаккумулятором, реле давления и комплектом автоматики подобные модификации образуют эффективно работающие насосные станции. При некотором удалении от здания, где расположены основные точки водоразбора, поверхностного самовсасывающего оборудования мало, требуется дополнительный механизм.

Увеличить мощность всасывания можно при использовании выносного эжектора, который справляется с подъемом воды, находящейся на глубине 35-40 м. Промышленные модели эжекторов способны эффективно работать, если зеркало воды находится на глубине 19-20 м. Далекое расстояние до источника также не является преградой для эжекторного устройства.

При использовании выносного эжектора резко падает КПД насосной станции – до 30-35%, зато снижается уровень шума, характерный для встроенных эжекторов.

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор. Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих. Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Схема подключения выносного эжектора для скважин разного диаметра — двухдюймовая справа, четырехдюймовая слева

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше. При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан. В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.