Принцип работы помпы для воды: особенности и разновидности насосов

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Как выбрать глубинный насос для скважины – определяемся сами

Чтобы выбрать насос, который может поднять воду с глубины, необходимо придерживаться определенных правил. Среди всего прочего, потребуется изучить технические характеристики агрегата. К наиболее важным параметрам относится:

• Мощность насоса – глубинные приборы уже сами по себе достаточно мощные устройства. Как правило, этот показатель оборудования не падает ниже отметки в 1,5 кВт. Этого вполне хватит для перекачивания воды из источников, глубиной до 30 м;
• Производительность – делая расчет этого показателя нужно учесть, что семья из 4 человек в среднем потребляет примерно 200 л. воды в сутки. Следовательно, лучше покупать насос, способный перекачивать минимум 50 л/мин. Такая производительность позволит запастись водой для различных бытовых нужд и полива огорода;
• Наличие встроенной защиты – насос обязательно должен иметь поплавковый выключатель, реле давления или реле протока воды. Эти приборы существенно продлят сроки эксплуатации агрегата;
• Размер водного источника – каждый водяной насос глубинный имеет свои габариты и вес. Если диаметр скважины не большой, то и агрегат должен быть соответствующих размеров, чтобы владелец имел возможность спокойно погрузить его в воду;
• Напор насоса – при расчете необходимо учесть, что 1 метр по вертикали равен 10 метрам по горизонтали. К указанным в паспорте насосов показателям напора нужно прибавить еще 30 метров. Таким образом, если глубина скважины составляет 40 метров, то создаваемый агрегатом напор должен составлять минимум 70–80 м.

Классификация по типу питания

Все водяные насосы имеют определенный способ питания – от электричества или за счет жидкого топлива. В последнем случае они обязательно оснащены двигателем внутреннего сгорания. В качестве жидкого топлива используется смесь бензина и масла или дизельное топливо.

Бензиновые модели стоят дешевле и работают более тихо. Дизельные устройства заправляются соляркой. Цена у них дороже, но топливо стоит дешевле. Кроме того, они более шумные.

Электрические модели используют для работы переменный ток. Владельцу такого насоса нет необходимости переживать о наличии топлива, однако следует позаботиться о постоянном наличии электроэнергии, что не всегда удобно.

Особенности мокрых насосов

«Мокрые» насосы зачастую применяют в стандартных частных домах, где протяженность трубопровода не очень большая. Движение теплоносителя ускоряется за счет вращения ротора, оснащенного крыльчаткой. Механизм охлаждается и смазывается благодаря жидкости, внутри которой происходит вращение ротора.

Важным условием нормального функционирования насоса такого типа является монтаж с учетом горизонтального положения вала. Именно этот момент обеспечивает постоянное наличие водяной смазки, поступающей к подшипникам.

У мокрых насосов много плюсов:

• экономичность энергопотребления;
• бесшумность;
• компактные габариты и небольшой вес;
• долговечность и надежность;
• простота монтажа и ремонтных работ;
• полное отсутствие необходимости в сервисном техническом обслуживании.

Минусов у такой техники практически нет. Существенный недостаток – невысокий КПД (всего порядка 50%).

Это обусловлено невозможностью загерметизировать ротор, имеющий большой диаметр. Потому такое оборудование эксплуатируют исключительно в бытовых системах с небольшой протяженностью труб.

Конструкция водяного насоса

Внешний вид водяных насосов может быть разный (сказываются конструктивные особенности силовых установок разных производителей), но все они конструктивно одинаковы и состоят из:

• корпус;
• ось;
• шкив или зубчатое колесо;
• крыльчатка;
• сальник;
• подшипники.

Корпус

Корпус является несущим элементом и в нем располагаются все перечисленные составные части, кроме крыльчатки и шкива, которые располагаются с внешних сторон. Корпус изготавливается чаще всего из алюминия. Также посредством его производится крепление помпы к блоку цилиндров. Чтобы обеспечить герметичность в месте прилегания корпуса к мотору, между ними устанавливается прокладка.

Рекомендуем: Бесконтактная система зажигания (БСЗ)

Чтобы антифриз и влага не скапливались в зоне расположения подшипников, в корпусе проделано дренажное отверстие.

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. 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.

Виды рабочих колес центробежного насоса

Рабочее колесо – одно из важных частей центробежного насоса. В зависимости от мощности агрегата и места его работы они различаются:

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

1. по материалу:
   • чугун, сталь, медь применяется для изготовления колес, работающих в неагрессивных средах;
   • керамика и подобные материалы – при работе насоса в химически активных средах;

1. по способу изготовления:
   • клепаные (используются для маломощных насосов);
   • литые;
   • штампованные;

1. по форме лопастей:
   • с прямыми лопастями;
   • загнутые в сторону, противоположную направлению вращению рабочего колеса;
   • загнутые в сторону вращения рабочего колеса.

Форма лопастей влияет на напор воды, создаваемый агрегатом.

Погружное оборудование для водоснабжения дома

Лучший насос для воды для дома или дачи, где проживают подолгу, — погружной. Он хорошо подходит, если планируется монтаж системы водоснабжения от глубокой скважины (свыше 9-10 м). Все погружные модели снабжены автоматической защитой от «сухого хода».

Устанавливать погружной насос можно, если он не будет касаться дна, а высота водного слоя над ним будет не менее 1 м. Это необходимо по нескольким причинам. Во-первых, чтобы двигатель нормально охлаждался, должно быть достаточное количество воды. Во-вторых, уровень воды в скважине или колодце не стабилен. Он может изменяться в зависимости от сезона

Важно, чтобы при этом насос не оказался слишком близко к зеркалу воды, иначе могут возникнуть сложности с водоснабжением. Насос не должен достигать дна на 2-6 м, чтобы грязь и песчинки со дна не попадали во входной патрубок

Устройство насоса

В спиралевидном корпусе агрегата на валу находится рабочее колесо (или несколько у многоступенчатых насосов). Оно представляет собой передний и задний диски (или только задний), между которыми находятся лопасти.

Прокачиваемая жидкость с помощью всасывающего (принимающего) патрубка подается в центральную часть колеса. Вал приводится во вращение электродвигателем. Вода за счет центробежной силы выталкивается от центра рабочего колеса к его периферии. Тем самым в центре колеса создается разреженное пространство, область низкого давления. Это способствует притоку новой воды.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Схема устройства

Чтобы понять принцип действия вихревого агрегата, необходимо представить его схему, которая выглядит как рабочее колесо, закреплённое на валу. К этому рабочему колесу крепятся лопасти. Поскольку расположение колеса в корпусе является эксцентричным, это способствует минимальному зазору между ним и корпусом агрегата.

Если сравнить принцип действия вихревого насосного оборудования с другими агрегатами самовсасывающей группы для скважины (центробежными и осевыми), то устройство прибора выполнено так, что жидкость, поступающая в кожух, продвигается по касательной оси относительно расположения рабочего колеса. По мере движения воды в корпусе на неё воздействуют центробежные силы, образующиеся в ходе её вращения в паре с рабочим колесом.

Устройство вихревого насосного оборудования хорошо видно на схеме.

Отсюда становится понятно, что рабоче колесо (1) установлено в корпусе (2) с минимальными зазорами. В корпусе насосного оборудования выполнен специальный канал (3), который проходит вдоль всей окружности лопаток рабочего колеса. Этот канал тянется от всасывающего патрубка (5) до напорного патрубка (4). Канал разделён уплотняющим выступом (6), который нужен для того, чтобы жидкость не могла перетекать из напорной зоны во всасывающую камеру. Благодаря лопаткам на рабочем колесе водной среде передаётся энергия, которая позволяет жидкости под воздействием инерционных сил продвигаться от входного отверстия к выходному.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

Принцип работы глубинного насоса

Оборудование каждого из видов работает по-разному. На принцип действия во многом влияют элементы, которыми комплектуется глубинный насос. Вибрационный агрегат выполняет свои функции посредством передвижения поршня. В процессе подачи электричества внутри прибора создается электромагнитное поле, которое притягивает вибратор – это приводит в действие поршень насоса. При этом в рабочих камерах агрегата генерируется разряженное давление, которое выталкивает воду в свободное пространство камер. По такому же принципу вода проходит сквозь каналы в трубопровод.

Принцип работы центробежного глубинного насоса для воды основан на вращении рабочего колеса. При этом по периметру рабочих лопастей создается центробежная сила, выталкивающая воду от всасывающего патрубка в напорный канал, и далее – в трубопровод. По такому же принципу работает еще одна разновидность оборудования – шнековый насос.

Устройство

Любой центробежный насос состоит из двух основных узлов: мотор и рабочая камера или проточная часть.

В зависимости от назначения, типа перекачиваемой жидкости конструкция и применяемые материалы могут меняться, но состав основных элементов одинаков:

• двигатель
• спиральный корпус — «улитка»
• рабочее колесо — крыльчатка
• рабочий вал
• уплотнение вала
• подшипник вала
• входной патрубок (фланец)
• выходной патрубок (фланец)

Корпус центробежного насоса может быть монолитным, или разъёмным — для удобства ремонта и ухода за агрегатом. Особые требования к внутренней поверхности корпуса — она должна быть максимально гладкой, все неровности и дефекты затрудняют прохождение жидкости и снижают эффективность работы центробежного насоса.

Отвод жидкости проходит через спиралевидную камеру с расширением к выходу, поэтому такие центробежные насосы часто называют «улиткой». Отводящая камера переходит в патрубок, к которому подсоединяется напорный трубопровод.

Главная деталь лопастного насоса — рабочее колесо-ротор. От него передаётся в перемещаемую жидкую среду механическая энергия вращения вала двигателя. Для повышения эффективности действия центробежного насоса в корпусе могут быть установлены несколько роторов на одном валу. Такой агрегат способен выдавать на выходе высокое давление, и называется многоступенчатым.

По конструкции рабочее колесо может быть открытым или закрытым. Вариант, при котором лопасти закрыты с боков дисками, более эффективен, в нём отсутствуют ненужные перетекания жидкости из одной полости в другую.

Какие бывают виды водяных насосов?

1. Поверхностные;
2. Погружные;
3. Бытовые;
4. Промышленные.

Погружные

Для них характерное полное погружение в жидкость и бесперебойная ее перекачка. Принцип работы: выталкивание воды наверх.

Плюсы наружных помп: они без труда смогут закачивать воду на высоту 20 м, легко поддаются монтажу и обслуживанию. Минусы: глубина максимальной откачки – 7 м, очень шумная работа. Существуют, конечно, бесшумные модели, но стоят они намного дороже.

Поверхностные

Это более мобильные устройства: могут легко переноситься и в момент работы находиться на поверхности земли. Принцип действия заключается в том, что жидкость поступает по трубопроводу и переводится в напорный сектор.

Плюсы глубинных оборудований: без труда справиться с глубиной даже 50 м, работают без шума, очень компактны. Минусы: слишком высокая стоимость.

Промышленные

Их отличает простота и надежность в установке, безопасность, возможность справляться с большими глубинами. Они также подходят для бытовых сфер, имеют высокую производительность и сниженный энергический расход.

Принцип работы

Принцип действия вихревого насосного оборудования так же, как и в приборах центробежного типа, основан на использовании центробежного усилия, которое возникает при вращении рабочего колеса. Однако в отличие от центробежных аналогов вихревые насосы имеют свои особенности работы, которые состоят в следующем:

1. Во время вращения рабочего колеса насосного оборудования небольшой объём воды из всасывающего трубопровода попадает в пазы на рабочем колесе.
2. В результате она продвигается от периферии к центру агрегата, что не похоже на работу центробежного насоса.
3. После этого этот объём воды под влиянием центробежного усилия начинает продвигаться вдоль лопаток от центральной части к периферии.
4. В итоге вода получает ускорение и выбрасывается в выходное отверстие.
5. Здесь скоростная энергия воды переходит в энергию давления.
6. Под влиянием давления и всасывающего действия лопаток новый объём жидкости снова попадает на лопатки и происходит повторение цикла.

Устройство

Главный рабочий механизм любого вихревого насоса – рабочее колесо. К нему крепятся лопатки, которые могут находиться в радиальном либо наклонном положении. Это колесо установлено и вращается в цилиндрическом корпусе, в котором торцевые зазоры минимально уменьшены. Водная среда сначала всасывается через входное отверстие, перемещается внутри агрегата и выбрасывается под напором из выходного отверстия.

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.

Рабочее колесо этих агрегатов – это массивный диск из стали с пазами, которые выполнены методом фрезерования по окружности. В итоге эти пазы образуют прямолинейные лопатки. Как правило, напорный и всасывающий патрубок находятся в верхней части корпуса. Это обеспечивает самовсасывание жидкости после залива воды при первом запуске оборудования.

Устройство насоса выполнено так, что расположенный концентрично к оси вала отливной канал идёт по направлению вращения от всасывающего до выходного патрубка. Между этими патрубками установлена специальная перемычка, прижимающаяся к рабочему колесу с минимально возможным зазором в 0,2 мм. При этом эта перемычка перекрывает не менее двух лопаток на рабочем колесе. Она нужна для отделения всасывающей полости от напорной камеры.

Как устроены

Конструкция насосного агрегата этого вида состоит из следующих основных элементов:

• корпус, который, как правило, выполнен в форме улитки;
• электродвигатель, который является приводом, и соединяется с корпусом насоса посредством муфты;
• рабочее колесо представлено в виде крыльчатки, иначе говоря, это диск с лопастями;
• вал агрегата;
• сальники;
• подшипники;
• уплотняющие кольца.

Помимо этого, центробежный насос может быть укомплектован дополнительными узлами, к перечню которых можно отнести:

• напорный шланг;
• всасывающий шланг;
• обратный клапан, в котором размещена сетка для фильтрации поступающего потока воды;
• вакуумметр, который предназначен для контроля разряженности воздуха в системе насоса;
• манометр, который контролирует мощность создаваемого водного потока;
• запорная арматура, позволяющая контролировать поступление и вывод воды из насоса.

Зная теперь основные узлы центробежного насоса, можно смело поговорить о том, как работает этот агрегат.

Принцип работы

В конструктивную схему центробежного насоса входит рабочее колесо с изогнутыми лопатками, установленное на подшипниках качения или скольжения. Корпус имеет спиральную конфигурацию, предусмотрен подводящий патрубок и фланец напорной магистрали. Перед пуском в полость корпуса заливается порция жидкости, обеспечивающая дальнейшее функционирование помпы.

При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся в картере насоса, отбрасывается центробежным ускорением к периферии кожуха. За счет возникающей разницы давлений часть жидкости уходит в напорную магистраль. Из-за снижения объема жидкости в корпусе происходит падение давления, что способствует затягиванию воды из емкости или скважины во всасывающий канал. От частоты вращения ротора зависит производительность помпы и давление воды в напорной магистрали.

Принцип действия

Центробежные насосы –  одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Рис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов: 

• плотности жидкости:
• частоты вращения рабочего колеса:
• диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление. 

Если скорость падает, то увеличивается давление.

Осевые модели

В устройствах такого типа полностью отсутствуют центробежные силы, и весь процесс происходит путем передачи кинетической энергии. В рабочей камере, которая имеет изгиб, лопасти находятся на оси. Она расположена по ходу движения потока. Вода двигается через камеру, ось усиливает ее скорость движения и напор. За счет такой конструкции требования к их производству довольно серьезные. Чаще всего подобные насосы используют в качестве системы балласта и управления в кораблях, плавучих доках и подобной технике.

Основная задача подобных насосов – перекачивание пресной и соленой воды. Используются для отвода, снабжения и очистки воды. Осевые насосы могут иметь очень компактные размеры и устанавливаться внутри водопровода.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

• Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
• Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
• Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
• Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
• Орошение сельскохозяйственных посадок.
• Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
• Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
• Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
• Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.

Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.