Устройство и принцип действия самовсасывающих насосов

Особенности конструкции и принцип действия

Устройство и принцип действия центробежного насоса принципиально не изменились с 17 века. Насос состоит из следующих деталей и узлов:

  • Источник энергии — электрический (или бензинового) двигатель, смонтированный на одном валу с собственно насосной частью механизма.
  • Вал, опирающийся на подшипники.
  • Рабочее колесо, на поверхности которого размещены лопатки.
  • Корпус с направляющими поток профилями.
  • Уплотнения на валу.
  • Входной патрубок, находящийся на оси изделия.
  • Выходной патрубок, расположенный у внешней стенки корпуса по касательной к нему.

Устройство центробежного насоса

Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:

  • Входные и выходные шланги или трубопроводы.
  • Запорный клапан, не дающий жидкости течь в обратном направлении.
  • Фильтр.
  • Манометр для измерения давления жидкой среды.
  • Датчик сухого хода, отключающий насос при отсутствии жидкости в магистрали.
  • Краны и вентили для управления напором.

Принцип действия центробежного насоса несложен:

  • При вращении рабочего колеса его лопатки захватывают жидкую среду и увлекают ее за собой
  • Центробежные силы, возникающие при вращении жидкости, отжимают ее к внешним стенкам корпуса, где создается избыточное давление
  • Давление выталкивает жидкую среду в выходной патрубок
  • Под действием разрежения, создающегося в центре насоса, очередная порция жидкости всасывается из приемного патрубка.

Принцип работы центробежного насоса

В конструкцию центробежного насоса могут вноситься изменения и дополнения, направленные на повышение его эффективности и приспособление к конкретной перекачиваемой жидкости.

Характеристики, достоинства и недостатки насосной конструкции

В зависимости от типа выбранной модели ее характеристики могут быть различными, но, в целом, можно выделить такие средние показатели самовсасывающих насосов:

  • температура внутри конструкции составляет около 35 градусов выше нуля;
  • температуры воздуха за пределами конструкции не должна превышать эту же отметку;
  • максимальное давление в системе – 6 бар;
  • двигатель, используемый в конструкции – асинхронный;
  • высота подъема магистрали – до 8 м.

Практически все детали конструкции создаются из нержавеющей стали, а уплотнительные соединения – из графита/керамики.

Ввиду некоторых своих характеристик самовсасывающие насосы пользуются немалой популярностью среди потребителей. К таким можно отнести:

  • Приемлемую цену. В качестве материала, используемого для создания корпуса, вполне можно использовать дешевый металл вроде чугуна или конструкционной стали, ведь насос не погружается в воду. Соответственно, цена насоса существенно снижается.
  • Простоту обслуживания и ремонта. Опять-таки, ввиду наземного расположения конструкцию насоса очень легко ремонтировать.
  • Высокую мощность. В отличие от погружных насосов, имеющих мотор ограниченной мощности, самовсасывающий можно оборудовать очень мощным двигателем. Следственно, увеличивается не только сила напора воды, но и глубина погружения.
  • Простоту монтажа.

Самовсасывающий насос прост в обслуживании

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка, только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной формы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют 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». 

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.

Самовсасывающий насос может быть как объемным, так и динамическим.

В бытовых условиях наиболее часто применяются следующие варианты объемного типа:

  • Винтовые.
  • Шланговые.
  • Шестеренные.

А среди динамических стоит выделить следующие виды:

  • Центробежные.
  • Вихревые.
  • Со встроенным энжектором.
  • Водокольцевые.

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.

Особенности агрегата

В процессе определения, какой именно аппарат необходим, важно помнить, что для каждого конкретного случая следует выбирать соответствующий механизм. Так, насос самовсасывающий при работе учитывает следующие факторы:

качество воды, которая будет подаваться;

качество воды, которая будет подаваться;

глубина ее залегания;

расстояние, на которое необходимо перекачивать жидкость;

напор воды.

Обычно все эти параметры в усредненном виде уже заложены в производительность агрегата. Но при выборе модели насоса их лучше уточнить дополнительно.

Самовсасывающий насос поднимает и передает воду, устраняя при этом кавитацию потока. Благодаря данной особенности аппарат работает очень тихо, не создавая гидроудары. Если говорить о поверхностном насосе, то он размещается не в воде, а на поверхности, а к источнику воды протягивается труба.

Для производства насоса используются качественные материалы, обеспечивающие прочность корпуса данного устройства. Сам аппарат устойчив к воздействиям агрессивной среды и характеризуется высокой производительностью.

Типы самовсасывающих насосов по наличию эжектора


Появилось лучшее мобильное приложение для опытных БИгроков и можно абсолютно бесплатно скачать 1xBet на Андроид телефон со всеми последними обновлениями и по новой открыть для себя ставки на спорт.

Все модели самовсасывающих агрегатов делятся на два вида:

  • Устройства с встроенным эжектором;
  • Помпа с выносным эжектором.

В первом случае механизм перекачивает воду при помощи разряжения самой жидкости. При этом помповая установка издает слишком много шума во время работы, что требует специального помещения под монтаж оборудования. Главным преимуществом такого агрегата является возможность подачи воды с глубины до 10 метров.

Помпы с выносным эжектором работают тише, но при этом и уровень погружения заборного шланга в разы меньше. Принцип работы такого механизма строится на гидравлическом рабочем узле, который всасывает воду и подает её наверх под большим давлением.

Классификация по типу всасывания

По этому параметру выделяют две категории насоса: самовсасывающий и нормальновсасывающий. Отличаются они своей реакцией на попадание воздуха в систему.

Насос нормального всасывания выключается при попадании воздуха. Поток воды в системе движется самотеком. Аппарат не может работать, если воды нет. Поэтому при попадании воздуха сработает механизм, который отключит работу в режиме «сухой ход». Нюанс заключается в том, что в подобной ситуации аппарат необходимо повторно перезапустить.

Насос самовсасывающий отличается тем, что воздух, который попал в систему, удалится в автоматическом режиме. Присутствие человека не обязательно. Достигается такая функция за счет специальной конструкции прибора. Воздух выходит сквозь вантус, который расположен в верхней части аппарата. Там же установлен обратный клапан, который защитит от попадания воздуха внутрь. В современных моделях имеется специальная встроенная задвижка, благодаря которой устройство самостоятельно производит перезаливку. Поэтому контролировать работу системы нет необходимости.

Типы конструкции


Поверхностный центробежный насосКак следует из названия, поверхностные модели находятся на земле, вода в них из скважины поступает по шлангу.

Эксплуатация такого оборудования проста, средний насос качает воду с глубины 10–12 м на высоту около 30 м.

Погружные центробежные насосы имеют форму цилиндра. Их устанавливают непосредственно в скважине под водой. Если вода залегает ниже 20 м, то рассматривать надо именно погружной тип агрегата. В свою очередь этот тип насосов принято делить на стандартные и глубинные.

Замечание специалиста: до глубины в 50 метров будет достаточно стандартного погружного насоса. А вот если уровень забора воды находится гораздо ниже, то – это работа для глубинного погружного насоса.


Одноступенчатый центробежный насос

Одноступенчатыми называют насосы с одним, обычно большим, рабочим колесом. Такая схема сейчас используется только в поверхностных насосах.

В многоступенчатых центробежных насосах для воды и других жидкостей на одной оси может быть до семи колёс: чем больше число одновременно вращающихся колёс, тем лучше работа двигателя.

Центробежные насосы среднего давления находятся в диапазоне 0,2–0,6 МПа, в диапазонах ниже и выше данных значений – расположились соответственно насосы низкого и высокого давления.

Как делятся самовсасывающие насосы?

По принципу действия самовсасывающее оборудование делится на несколько основных видов. К ним относятся:

центробежные – приборы этого типа предназначены для работы в быту и могут использоваться как для чистой, так и для грязной воды. Каждый центробежный насос оборудован отверстием, расположенным в его верхней торцовой части. Оно необходимо для выпуска жидкости из камеры, в которой расположена крыльчатка. Самовсасывающие насосы для грязной воды исправно работают только в том случае, если корпус оборудования будет полностью заполнен жидкостью. Эта особенность напрямую связана с принципом действия встроенной крыльчатки. Если грязевые самовсасывающие насосы будут работать при недостаточном заполнении, то эта деталь перегреется и быстро выйдет из строя;

вихревые – могут использоваться для горячей воды. Их отличие заключается в том, что они способны всасывать воздух. Благодаря этому пользователю не нужно следить за уровнем жидкости, которая заполняет корпус. Вихревые насосы способны работать только с водой, в составе которой нет твердых частиц. Промышленные вихревые агрегаты широко используются для перекачивания жидкости, в которой содержится любой химический газообразный элемент;

эжекторные – принцип работы приборов этого типа чем-то напоминает схему действия вихревого оборудования. Эжекторные агрегаты состоят из прямоточного корпуса, внутри которого предусмотрена тонкая трубка. По ней циркулирует вода, на которую воздействуют силы, создаваемые рабочим органом оборудования.

Отдельная разновидность оборудования – импеллерный самовсасывающий насос. В его комплектацию входит рабочее колесо, лопасти которого в процессе вращения не втягиваются в ротор, а деформируются.

По расположению самовсасывающее оборудование делится на поверхностное и погружное. Агрегаты первого типа широко используются в процессе пожаротушения. Для этого поверхностный агрегат крепится на специализированную платформу, а подключенные к нему шланги опускаются в резервуар с водой.

Мощные погружные модели подходят для перекачки нефтепродуктов и производства дизельного топлива. Они выделяются большой производительностью и достаточно крупными размерами.

Классификация

Вихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:

  • открытой и закрыто — вихревые;
  • погружные и поверхностные;
  • комбинированные.

Каждый из них имеет разное назначение и строение

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Открыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие.

Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор.

Погружные и поверхностные модели

Отличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде,  поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.

Комбинированные варианты

Свободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении.

Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно.

Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов.

Смотрите видео: Обзор самовсасывающего насоса Pedrollo JCRm 2A

Насосы без эжекторов затягивают жидкость при помощи гидравлического устройства, который оснащён многоступенчатой конструкцией. Работа такой установки происходит бесшумно, но глубина всасывания меньше и уступает эжекторным аналогам.

Центробежная насосная установка в спиралевидном корпусе имеет жёстко зафиксированное рабочее колесо, состоящее из двух дисков с загнутыми лопастями, размещёнными посредине. Лопасти имеют выгнутую форму, которая размещается в противоположной стороне от всасывающих, напорных труб.

Центробежный самовсасывающий насос без предварительной заливки жидкости при работе наполняет корпус и всасывающую трубу водой, колесо при этом приходит в движение. При движении колеса появляется центробежная сила, она вытесняет воду из центральной части и перегоняет её на боковые части. Образуется давление, вытесняющее воду в напорную трубу. В этот момент в центре движущегося колеса давление падает.

Полезное видео: Возможности самовсывающего насоса без заливки жидкости

Что позволяет заливать новую порцию жидкости в корпус через всасывающий трубопровод. При этом подача воды производится постоянно, а предварительную заливку жидкости делать не обязательно. Рабочих колёс в различных моделях такого насоса может быть несколько. Чем больше их больше тем больше ступеней у насоса, но это не влияет на работу (подачу воды) и заливку жидкости. В любом насосе жидкость перемещается с помощью центробежной силы в колёсах.

Принцип работы вихревого самовсасывающего насоса

Вихревой насос подаёт воду по такому принципу: воздух засасывается в корпус с помощью вакуума. Вакуум образуется при работе импеллера (колеса). Воздух в колесе перемешивается с водой. Жидкость при функционировании этого насоса может подниматься на высоту в 8 метров. Донный клапан при этом для работы не требуется.

Когда воздух с жидкостью поступает в камеру и происходит их рассоединение, так как они различаются по плотности. Воздух выходит в подающую специальную магистраль, а вода распределяется в камере. При полном вытеснении жидкости происходит заливка воды и включается центробежный механизм. На входном всасывающем фланце самовсасывающего насоса размещается обратный клапан. Он не позволяет воздуху проходить обратно и оставляет в корпусе необходимое количество воды для работы.

Кроме воды эти установки способны перекачивать различные жидкостно-воздушные смеси. Центробежные самовсасывающие насосы имеют большой вес и размер. Вихревые насосы производятся с меньшим весом и габаритами. Центробежный насос работает тихо и это позволяет использовать его в частных домах. Вихревой насос без заливки жидкости имеет меньшую стоимость и при этом превосходит возможности напора центробежного аналога до семи раз.

При выборе самовсасывающего насоса без заливки жидкости необходимо руководствоваться своими потребностями и обращать своё внимание на принцип работы. Таким образом, вы сможете сделать недорого водоснабжение в доме

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий