Принцип действия насоса

Насосы, как оборудование для транспортировки различных типов жидкостей, в зависимости от принципа работы активно используются в промышленности и в других сферах экономики уже более двух столетий. Изначально это были насосы поршневого типа, как более простые по конструкции. Однако, в течение последующих десятилетий были разработаны и запущены в массовое производство насосы других разновидностей.

В этой статье мы расскажем Вам как работает насос каждого типа и подробно опишем принцип действия насоса.

Принцип насоса при этом может серьезно различаться один от другого, но в любом случае, насосное оборудование проектируется таким образом, чтобы наиболее оптимально решать поставленные перед ним задачи, будь это подъем воды из глубины скважины, перекачка легко воспламеняемых жидкостей на лакокрасочном производстве или дозирование вязких веществ при изготовлении лекарственных препаратов.

Принцип работы насосов основных типов

Сегодня существует огромное количество типов насосов, которые значительно различаются друг от друга не только размерами, мощностью и производительностью, но и принципом работы насоса, назначением и видом перекачиваемой жидкости.

Из всего многообразия насосов можно выделить три основные группы, различающиеся принципом действия:
     насосы возвратно-поступательного действия;
     динамические;
     роторные.

Принцип работы насоса непосредственно сказывается на выдаваемых им расходе, напоре и мощности. Подробнее об этом описано в статье про характеристики насоса.

Поршневой насос — принцип работы

К первой группе относятся поршневые и мембранные насосы. Принцип насоса поршневого типа связан с движением жидкости вследствие перемещения поршня или мембраны вдоль оси насоса, причем работа таких насосов требует наличия всасывающего и нагнетательного клапанов, которые попеременно открывают то подводящий то, напорный трубопровод.

Поршневой насос по принципу работы представляет собой цилиндр с перемещающимся в нем поршнем. При перемещении поршня из правого крайнего положения в левое жидкость, занимавшая внутреннее пространство цилиндра, вытесняется в сторону нагнетания. При обратном движении поршня это пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей со стороны всасывания. Направление движения жидкости при всасывании и нагнетании определяется клапанами.

Принцип работы насоса плунжерного типа основан на таких же закономерностях.

Принцип вакуумного насоса

Вакуумные насосы забирают газы, пары и воздух из объема рабочей камеры, которая обладает таким свойствами как замкнутость и герметичность. По мере того, как газы, пары и воздух постепенно удаляются, объем полостей изменяется в следствии чего, молекулы откачиваемого вещества перераспределяются в нужном направлении.

Вакуумные насосы для воды очень прочные и могут применяться в области максимально высоких температурах. В основном такие насосы используются для откачки пара, газа и воздуха.

Принцип насоса вакуумного типа зависят от типа конкретного агрегата.

Основной принцип работы вакуумного насоса — это работа по вытеснению среды. Величина полученного вакуума напрямую зависит от качества герметичности рабочего пространства, которое создается рабочими органами насоса: пластинами, золотниками и колесами совместно с жидкостью.

Для предотвращения утечек через зазоры деталей при эксплуатации, используют масло для вакуумных насосов. С помощью масла уплотняются зазоры, что позволяет полностью их перекрыть утечки. Исходя из этого следует, что насосные агрегаты, в которых используют вакуумное масло, называются масляными. А насосы, в которых такое масло не применяют, называют сухими.

Принцип вакуумного насоса должен обеспечить два основных условия:
     Снизить давление в замкнутом пространстве до минимального требуемого значения
     Осуществить данную операцию за определенный промежуток времени

Принцип центробежного насоса

Принцип насоса динамического действия основан на передаче кинетической энергии вращения рабочего колеса перекачиваемой жидкости. Это, прежде всего, центробежные насосы и вихревые насосы.

Принцип центробежного насоса заключается в том, что при вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом.

Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая её давление и скорость, т.е. механическую энергию. Приращение энергии в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, т.е. от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса. При постоянном числе оборотов каждому значению подачи лопастного насоса соответствует определенный напор. Зависимость напора от подачи графически выражается плавной кривой.

Принцип действия теплового насоса

Принцип теплового насоса основан на работе в замкнутой системе отопления. Работа теплового насоса опирается на эксплуатацию естественных источников тепла из окружающей среды.

Такими источниками тепла могут быть:

     наружный воздух
     тепло водоема (например, озера)
     тепло грунта или грунтовых вод.

Принцип теплового насоса заключен в следующем. Тепловой насос монтируется в систему отопления, которая состоит из нескольких контуров.

1 внешний контур – по этому контуру циркулирует незамерзающий теплоноситель, который берет тепло из окружающего пространства

2 контур с тепловым насосом – теплоноситель отдает свое тепло, а это примерно 4 -7 градусов хладагенту теплового насоса. Температура кипения хладагента составляет минус 10 градусов. Получая тепло хладагент закипает и переходит в газообразное состояние. Закипевший газообразный хладагент поступает в компрессов. Компрессор сжимает хладагент до высокого давления, тем самым повышается его температура. Горячий газ попадает в конденсатор, где отдает свое тепло внутреннему контуру отопления. Отдав тепло сконденсировавшийся хладагент идет дальше по контуру повторяя цикл.

3 контур – внутренний контур отопления получает тепло от горячего хладагента в конденсаторе и использует его для обогрева помещения. Обогрев помещения в этом случае может осуществляться как естественной циркуляцией, т.е. движение жидкости за счет разности давления горячей и холодной воды. Так и принудительно – за счет установки насоса для отопления.

Принцип вихревого насоса

Вихревые насосы обладают значительным преимуществом перед остальными насосами центробежного типа – это принцип самовсасывания жидкости. Для работы насоса в момент пуска он не обязательно должен быть заполнен жидкостью.

Принцип вихревого насоса основан на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости. Жидкость подается с боков корпуса к основаниям радиальных лопастей колеса. Вокруг периферии колеса в корпусе выполнен кольцевой канал, заканчивающийся напорным патрубком, по которому жидкость отводится из насоса. Область входных каналов отделяется от напорного патрубка участком, плотно прилегающим к колесу и служащим уплотнением. Жидкость, вошедшая через входное отверстие в насос, попадает в межлопастные пространства, в которых ей сообщается механическая энергия. Центробежные силы выбрасывают её из колеса.

В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние вновь попадает в межлопастное пространство, где снова получает приращение механической энергии.

Таким образом в корпуса работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, от которого насос и получил название вихревого.

Принцип роторного насоса

Роторные насосы включают в себя большое количество разновидностей насосов: шестеренные, винтовые, роликовые, пластинчатые, коловратные. Их преимуществом являются компактные размеры, возможность обеспечивать высокий напор и без труда перекачивать вязкие и густые жидкости. Принцип насосов роторного типа – попеременное изменение объемов жидкости то со стороны подводящего, то со стороны напорного трубопровода.

Принцип работы насоса винтового типа основан на возможности создания специального профиля винтов, линия зацепления между которыми обеспечивает полную герметизацию области нагнетания от области всасывания.

При вращении винтов эта линия перемещается вдоль оси. Длина винтов для обеспечения герметичности при всех их положениях должна быть несколько больше шага винтов. Жидкость, расположенная во впадинах винта и ограниченная корпусом и линией зацепления винтов, при вращении винтов вытесняется в область нагнетания.

www.nektonnasos.ru

В немалом ассортименте разнообразных насосов не так просто разобраться, как кажется с первого взгляда. Любой вид и марка агрегата обладает своей спецификой работы и по-разному запускается в действие. Поэтому имеет смысл ознакомиться с принципами действия насосов – это поможет в совершении рационального выбора прибора и упростит его эксплуатацию.

Принцип действия шиберного насоса

Пластинчато-роторные, или как их чаще именуют, шиберные насосы – это объёмные агрегаты самовсасывающего действия. Их предназначение состоит в перекачивании абразивных жидкостей от самой малой до высокой степени вязкости, содержащих твёрдые частицы. Данные приборы имеют широкое применение во всех сферах промышленности: нефте- и газоперерабатывающей, пищевой, косметической, фармацевтической, кораблестроительной и пр.

Суть функционирования шиберного насоса заключается в следующем: основной рабочий элемент изделия представлен специфично размещённым ротором с продольными радиальными пазами, по которым осуществляют скольжение плоские пластины, называемые шиберами. Под действием центробежной силы шиберы прижимаются к статору.

При вращении ротора по часовой стрелке увеличивается объём находящихся слева от оси рабочих камер, в которых впоследствии образуется вакуум. Из-за разницы в давлениях жидкость поступает в насос – так происходит всасывание. Вместе с тем, располагающиеся справа от оси камеры снижают свой объём, жидкость выпускается в напорную линию – идёт процесс нагнетания.

Принцип действия шестерённого насоса:

Как следует из названия, рабочими элементами этого вида насоса являются шестерни, которых может быть от 2 и более. Шестерни, или зубчатые колёса находятся внутри корпуса прибора и оснащены зубьями, производящими зацепление в процессе функционирования. Такие наносы могут быть как с внешним, так и с внутренним сцеплением.

Первый вид работает так. Одно из колёс (ведущее) шестерённого насоса приходит в действие под влиянием электродвигателя, размещающегося на единой оси с шестернёй. Второе колесо (ведомое) – благодаря зацеплению с ведущим. В течение рабочего процесса зубья шестерни хватают жидкость и прижимают его к корпусу насоса. Затем жидкость движется по вектору нагнетания, причём обратного хода жидкости практически не происходит из-за мощной плотности сцепления.

Во втором виде шестерённого насоса также действуют два колеса с зубцами, но расположены они одно в другом и разделены элементом в форме серпа. В шестерённом насосе с внутренним сцеплением всасывание происходит за счёт круговых движений шестерён и последующего за ним увеличения промежутков между зубцами. Затем межзубное расстояние уменьшается, и вещество уходит по направлению к выходу агрегата.

Принцип действия кулачкового (ротационно-поршневого) насоса

Кулачковый, или ротационно-поршневый насос оптимально соответствует работе по перекачиванию вязких веществ, используемых в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.

Агрегат содержит в себе 2 ротора (кулачка), которые вращаются в обратных направлениях по отношению друг к другу внутри корпуса без взаимного соприкосновения. Кулачки крепятся к валам, которые сопряжены с внешним синхронизатором, который как раз и не позволяет роторам касаться друг друга. Валы также оснащены колёсами с зубцами, находящимися в синхронизаторе.

Мощность привода передаётся промежуточному валу от зазубренных колёс. После выхождения кулачков из сцепления существенно возрастает объём всасывающего пространства, а со стороны входного парубка происходит разряжение. Жидкость приходит в корпус насоса, затем идёт вдоль его стенки от стороны всасывания к стороне нагнетания. После столкновения кулачков объём пространства между ними уменьшается, и со стороны парубка возрастает давление. Так жидкость начинает выталкиваться из агрегата.

Принцип действия диафрагменного насоса

В диафрагменном насосе основную рабочую функцию выполняет гибкая диафрагменная пластина. Этот элемент закреплён с краёв, и в процессе перекачивания вещества сгибается в зависимости от изменений напора. Устройство приводится в действие при помощи гидравлического, механического, либо пневматического привода.

Сфера использования диафрагменных насосов чрезвычайно велика: сюда входит работа горных предприятий, производство сухих порошкообразных масс, обработка отходов, химическая отрасль и многое другое.

При работе насоса происходит попадание воздуха в сжатом виде в воздушную камеру и его соприкосновение с диафрагмой, которая меняет местоположение по отношению к корпусу. И так перекачиваемое вещество вытесняется и начинает двигаться по вектору напорной магистрали. Из-за того, что диафрагмы сцеплены штоком, в одно и то же время одна диафрагма выталкивает вещество, а другая всасывает его, а также втягивается штоком в камере разряжения на противоположной стороне.

По окончании каждого цикла работы воздушный распределяющий механизм переключается автоматически, и сжатый воздух идёт в другую воздушную камеру. Затем действие повторяется.

Принцип действия винтового насоса

Винтовые насосы компактны и обладают равномерной подачей жидкости. 

Составные части винтового насоса – это неподвижный статор с винтовыми полостями, а также движущиеся винтовые роторы, изготовленные из металла. В зависимости от типа устройства, ротор может быть один или несколько.

Двигатель вращает ротор, камеры с жидкостью крутятся по винтовой линии вдоль оси статора, перемещаясь от стороны всасывающей к нагнетательной. Даже при перекачивании веществ с твёрдыми частицами винт не способен сломаться, что обусловлено прочным и хорошо продуманным механизмом данной разновидности насосов.

Принцип действия центробежного насоса

Центробежный насос включает в себя такие части, как спиралевидный корпус и колесо, расположенное внутри корпуса, надёжно зафиксированное и состоящее из двух дисков. Специальные лопасти закреплены между дисков, которые в свою очередь отгибаются от направления радиального в противоположную сторону направления вращения колеса. Агрегат присоединяется с напорным и всасывающим трубопроводами посредством парубков.

Рабочее колесо начинает вращаться в заполненном жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе. При движении колеса приходит в действие центробежная сила, под влиянием которой вода выталкивается от центра колеса. Возникает повышенное давление, и жидкость вытесняется в трубопровод. А поскольку в центральной части колеса падает давление, это способствует прибытию жидкости по всасывающему трубопроводу в насос. 

tehnogrupp.com

Назначение насосов

«>

Прежде чем посетить магазин, вы должны ознакомиться с назначением и принципом работы центробежного насоса. Такие агрегаты предназначаются для подачи воды под давлением из источника к потребителю. Подобные установки являются одним из основных элементов автономной системы водоснабжения.

Конструкции такого типа уникальны, они эффективно работают и нашли свое широкое распространение во многих областях деятельности человека. Во-первых, с помощью них можно организовать водоснабжение в условиях предприятия. Во-вторых, агрегаты используются для транспортировки растворов и жидкостей между объектами производства. В-третьих, центробежные насосы распространены в сельском хозяйстве. Их используют для подачи воды на животноводческие фермы и при организации полива растений.

Описываемые установки применяются в условиях коммунального водоснабжения городов. В частном секторе оборудование незаменимо при организации водоснабжения участка. По той причине, что подобные агрегаты довольно широко используются сегодня, любопытно будет узнать о принципе их функционирования. Но для начала следует поинтересоваться, как устроены эти установки.

Устройство центробежных насосов

«>

Устройство, принцип работы и назначение центробежного насоса будет интересно узнать каждому потребителю, кто планирует приобрести подобное оборудование. Описываемые конструкции состоят из следующих узлов:

• корпуса;
• электрического двигателя;
• рабочего колеса;
• сальников;
• вала агрегата;
• подшипников;
• уплотняющих колец.

Корпус обычно изготовлен в форме улитки. Что касается двигателя, то он выступает в качестве привода и соединяется с корпусом с помощью муфты. Рабочее колесо – это крыльчатка, которая является диском с лопастями. Знакомясь с устройством и принципом работы центробежного насоса, вы сможете понять, что подобные установки могут быть дополнительно укомплектованы узлами, среди которых:

• напорный шланг;
• обратный клапан;
• вакуумметр;
• манометр;
• запорная арматура.

Нельзя не упомянуть еще и всасывающий шланг, которым могут быть дополнены некоторые модели. Что касается клапана, то в нём располагается сетка для фильтрации потока воды. Для контроля разреженности воздуха в насосе используется вакуумметр. А вот мощность подаваемого потока контролируется манометром. Регулирует поступление и вывод воды из оборудования запорная арматура. Теперь, когда вам известны основные узлы насоса, можно ознакомиться с тем, как работает подобное оборудование.

Принцип работы

«>

Принцип работы насоса центробежного типа можно понять из названия устройства. Оно состоит из двух слов: «центр» и «бег». Принцип функционирования агрегата заключается в нескольких важных моментах. Корпус наполняется водой с помощью всасывающего шланга. Рабочая крыльчатка начинает движение от поступления потока воды. При вращении рабочего колеса создается центробежная сила, отталкивающая поток от центра и распределяющая его по бокам.

Всё это способствует возникновению высокого давления, которое выталкивает поток из корпуса оборудования и направляет в напорный трубопровод. При создании напора в подающем шланге в центре рабочего колеса давление снижается, что способствует подаче новой порции воды. Принцип работы центробежного насоса представляет собой циклические действия.

Принцип функционирования многоступенчатой модели насоса

«>

Принцип работы многоступенчатого оборудования заключается в следующих моментах: первоначально вода поступает в одну из секций с рабочим колесом. При этом она перенаправляется через всасывающий патрубок. Жидкость создает определенный напор и поступает во вторую секцию через нагнетательный патрубок. Там она подвергается действию центробежной силы, которая образуется рабочим колесом.

Под создавшимся давлением вода переходит на следующую ступень. Она проходит все ступени секционного насоса и подается через нагнетательный патрубок. Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса заключается в том, что поток проходит по каждой ступени и увеличивает напор, который создается рабочими колесами. Из этого следует сделать вывод, что давление насоса равно сумме напоров, создаваемых на каждой ступени. Принцип работы центробежного насоса для воды выражен еще и в том, что диаметр рабочего колеса и сила его вращения на каждом этапе влияют на напор воды, которая выходит из насоса.

Как работает поршневой насос

«>

Поршневой насос еще называется плунжерным и представляет собой один из видов объемных гидромашин. В них в качестве вытеснителя выступает один или несколько поршней, которые совершает возвратно-поступательные движения. Если проводить сравнение этого устройства с другими объемными насосами, первые не являются обратимыми. Это говорит о том, что они не способны функционировать в качестве гидродвигателей, ведь в них нет клапанной системы распределения. Не следует путать эти агрегаты с роторно-поршневыми, к которым следует отнести радиально-поршневые и аксиально-поршневые установки.

Принцип работы центробежных и поршневых насосов – это вопрос, который наиболее часто интересует современного потребителя, желающего купить описываемое оборудование. Что касается последней разновидности агрегатов, то они функционируют за счёт поступательного движения поршня. Он создает разряжение в полости, куда поступает жидкость из подводящего трубопровода. Последний является всасывающим.

При обратном движении поршня закрывается клапан на всасывающем трубопроводе. Это исключает протечку воды обратно и способствует открыванию клапана на нагнетательном трубопроводе. Он остаётся закрытым при всасывании. Туда вытесняется вода, которая находилась под поршнем. Процесс после этого повторяется.

Минусом подобных установок является то, что жидкость курсирует по трубопроводу с разной скоростью, создавая скачки. Этот момент обходят созданием насосов с несколькими поршнями. Главное преимущество состоит в том, что оборудование способно закачивать жидкость в момент пуска, поэтому установки используются там, где этим плюсом необходимо воспользоваться.

Разновидности центробежных насосов

«>

Центробежные насосные установки можно классифицировать по нескольким признакам. Они отличаются количеством колес, а также видом перекачиваемой жидкости, которая определяет назначение. Принцип работы центробежного насоса воды важно знать, как и то, что подобные установки можно подразделить по числу потоков. Они бывают одно-, двух, а также многопоточными.

К рабочему колесу может быть разное количество подводов. В связи с этим можно выделить насосы с односторонним и двусторонним входом. По способу отвода жидкости от рабочего колеса установки могут быть:

• со спиральным отводом;
• с кольцевым отводом;
• с направляющим аппаратом.

Классификация по конструкции рабочего колеса

«>

Рабочие колёса могут иметь разные конструкции. Насосы по этому признаку можно подразделить на установки с закрытыми или открытыми колёсами. Вал разных моделей располагается вертикально или горизонтально. Принцип работы центробежного насоса – это ещё не всё, что следует знать потребителю. Ему необходимо ознакомиться еще и с устройством привода. Он может быть проведён через соединительную муфту или редуктор. Описываемые агрегаты можно классифицировать еще и по месту установки. Они бывают погружными и поверхностными.

Классификация по способу охлаждения

Еще одной довольно важной особенностью является способ охлаждения двигателя. В зависимости от этого, насосы могут быть с мокрым или сухим ротором. В первом случае ротор погружается в перекачиваемую среду, которая и выполняет роль охлаждения, а также выступает смазкой для подшипников. Вал располагается горизонтально, а статор, находящийся под напряжением, отделяется специальной гильзой.

Принцип работы центробежного насоса с сухим ротором предусматривает водяное охлаждение. Ротор не соприкасается с жидкостью, а охлаждение обеспечивается вентилятором, установленным на валу. Такие агрегаты отличаются высоким коэффициентом полезного действия и подачей жидкости в большом объёме. Оборудование с сухим ротором издаёт шум при работе, тогда как при наличии водяного охлаждения звука во время функционирования устройства вы почти не заметите.

В заключение

Схема и принцип работы центробежного насоса указывают на то, что в основе функционирования лежит соответствующий закон, который предусматривает отталкивание воды от центра. Жидкость распределяется по бокам, что и обеспечивает возникновение высокого давления.

Описываемые установки выступают в качестве основного элемента автономных систем водоснабжения. Они широко распространены сегодня и используются во многих сферах жизнедеятельности человека.

www.syl.ru

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, и расположенного внутри жестко закрепленного колеса, состоящего из двух дисков, с закрепленными между ними лопастями. Они отогнуты от радиального направления в сторону противоположную той, в какую направлено вращение колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки.

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам. Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод. Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом.

Центробежные насосы могут иметь одно или несколько рабочих колес, называются они соответственно — одноступенчатыми и многоступенчатыми. Не зависимо от количества рабочих колес, принцип действия центробежного насоса остается тем же — перемещение жидкости вызывает центробежная сила, вызванная вращающимся рабочим колесом.

Осевой насос обустроен таким образом: на втулку, находящуюся внутри корпуса (рабочее колесо) установлено несколько крылообразных, имеющих обтекаемую форму лопастей. Вращение колеса вокруг оси приводит к тому, что укрепленные на нем лопасти создают подъемную силу, которая воздействует на жидкость и приводит к перемещению жидкости вдоль втулки. Вращение втулки осевого насоса производится в трубчатой камере.

Это вызывает движение основной массы потока в осевом направлении, но при этом рабочее колесо несколько его закручивает. Чтобы избежать появление вращательного движения жидкости, в камере, на определенном расстоянии от втулки, устанавливается выравнивающее устройство, через него жидкость следует в коленчатый отвод, затем — в напорный трубопровод.

У зарубежных пользователей большей популярностью пользуются насосы диагональные, конструкция которых сочетает элементы осевых и центробежных насосов. От центробежных диагональные насосы отличаются углом выхода потока (45 градусов вместо 90). Диагональные насосы обычно имеют вертикальное исполнение (вертикальное расположение вала), что придает им сходство с осевыми насосами.

udobnovdome.ru

Виды самовсасывающих насосов

Производители выпускают самовсасывающие насосы с встроенным или выносным эжектором. В данном виде насосного оборудования всасывание и подъем жидкости происходит за счет ее разряжения. Во время работы эжекторные установки издают слишком много шума, поэтому для их размещения на участке подбирается специальное помещение, находящееся на достаточном расстоянии от жилого дома. Главное достоинство самовсасывающих насосов с эжектором  заключается в их способности поднимать воду с большой глубины, в среднем составляющей около 10 метров. При этом в источник водозабора опускается подающая труба, а сам насос устанавливается на некотором расстоянии от него. Такое расположение позволяет свободно контролировать работу оборудования, что сказывается на продолжительности срока его использования.

Важно! Для всех моделей бытовых самовсасывающих насосов данного типа важно обеспечить защиту от «сухого хода», провоцирующего поломку агрегата в большинстве случаев.

Ко второму виду оборудования относят самовсасывающие насосы, обеспечивающие подъем воды без эжекторов. В моделях данного типа насосов всасывание жидкости обеспечивается гидравлическим устройством, имеющим специальную многоступенчатую конструкцию. Гидравлические насосы работают бесшумно в отличие от эжекторных моделей, но по глубине забора жидкости они им уступают.

Устройство и принцип действия центробежного насоса

На рисунке представлено устройство самовсасывающего насоса центробежного типа. В корпусе, имеющем спиральную форму, расположено жестко закрепленное колесо, которое состоит из пары дисков с лопастями, вставленными между ними. Лопасти отогнуты в противоположную сторону от направления вращения рабочего колеса. С помощью патрубков определенного диаметра обеспечивается соединение насоса с напорным и всасывающим трубопроводом.

Принцип действия центробежных самовсасывающих насосов выглядит следующим образом:

• После наполнения водой корпуса и всасывающего трубопровода рабочее колесо начинает вращаться.
• Центробежная сила, возникающая при вращении колеса, вытесняет воду от его центра и отбрасывает ее на периферийные участки.
• За счет создаваемого при этом повышенного давления происходит вытеснение жидкости с периферии в напорный трубопровод.
• В это время в центре рабочего колеса давление наоборот понижается, что вызывает поступление жидкости через всасывающий водопровод в корпус насоса.
• По данному алгоритму происходит непрерывная подача воды самовсасывающим насосом центробежного типа.

Важно! В конструкции центробежных насосов может быть от одного до нескольких рабочих колес. Соответственно количеству колес различают одноступенчатые и многоступенчатые насосные установки. Однако количество колес не влияет на общий принцип работы данного оборудования. В любом случае жидкость перемещается под действием центробежной силы, образующейся вращающимися колесами.

Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса

Воздух, показанный на рисунке желтым цветом, всасывается в корпус насоса за счет вакуума, который создается путем вращения импеллера (рабочего колеса). Далее происходит смешивание воздуха, попавшего внутрь насоса, с рабочей жидкостью, содержащейся в корпусе агрегата. На рисунке данная жидкость изображена голубым цветом.

После поступления смеси воздуха и жидкости в рабочую камеру происходит отделение этих компонентов друг от друга, основанное на разности их плотностей. При этом отделившийся воздух выводится через подающую магистраль, а жидкость рециркулирует в рабочей камере. Когда из всасывающей линии происходит удаление всего воздуха, то насос наполняется водой и начинает работать в режиме центробежной установки.

На всасывающем фланце устанавливается обратный клапан, который предназначен для того, чтобы не допускать обратного попадания воздуха в трубопровод, а также для обеспечения постоянного присутствия в камере насоса рабочей жидкости. Благодаря такому устройству и принципу действия вихревые самовсасывающие насосы способны с залитой камерой обеспечивать подъем жидкости с глубины, не превышающей восьми метров, без установки донного клапана.

Важно! Вихревые насосы рассчитаны на перекачку не только воды, но и жидкостно-воздушных смесей.

aqua-rmnt.com

Центробежный насос

Центробежный насос состоит из следующих элементов (рисунок 2):

1) вал;

2) направляющий аппарат или отвод;

3) рабочее колесо;

4) подвод или подводящее устройство;

5) внутреннее уплотнение;

6) концевое уплотнение;

7) система разгрузки осевой силы;

8) шнек;

9) импеллер.

Рисунок 2 – Схема центробежного насоса

Направляющий аппарат бывает лопастного типа, кольцевой или спиральный. Направляющие аппараты в многоступенчатых насосах между ступенями.

Отвод – это устройство, выполненное в виде улитки или спирали для сбора и отвода жидкости в трубопровод. В расширяющейся части отвода происходит преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию давления.

Рабочее колесо бывает с двухсторонним и односторонним входом жидкости (рисунок 3).

1 — ступица с диском 2, 3 — ведомый диск соединяется с ведущими лопатками 4

Рисунок 3 – Типы рабочих колес

Колеса бывают закрытого типа, полузакрытого (отсутствует ведомый диск) и открытого типа (отсутствуют оба диска).

Подвод служит для плавного подвода жидкости в насос. Бывает осевой подвод и радиальный.

Внутреннее уплотнение устанавливается между колесом и корпусом насоса и предотвращает переток жидкости из области высокого давления в область низкого. Внутренние уплотнения бывают лабиринтного и кольцевого типа.

Концевое уплотнение устанавливается между корпусом насоса и валом.

Бывает: а) сальниковое;

б) торцевое.

Разгрузка осевой силы может выполняться следующими способами:

а) применение колес с двухсторонним входом. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорными подшипниками.

б) у одноступенчатых насосов применяется сверление отверстий в задней стенке диска.

в) у многоступенчатых насосов применяется попарная установка колес.

г) применятся гидравлическая пята.

У магистральных насосов, особенно у подпорных, устанавливается предвключенное колесо – шнек. Служит для увеличения кавитационных качеств насоса.

Импеллер в магистральных насосах устанавливается между колесом и торцевым уплотнением. Представляет собой винтовой насос, который обеспечивает циркуляцию жидкости через торцевые уплотнения.

Принцип действия центробежного насоса

При вращении рабочего колеса за счет центробежных сил жидкость перемещается от центра колеса к периферии. В центре создается разряжение, под действием которого жидкость перемещается из всасывающего трубопровода в насос. Перед включением в работу центробежный насос должен быть заполнен жидкостью, т.к. плотность воздуха почти в 1000 раз меньше плотности жидкости; и насос на воздухе не может создать достаточного разрежения.

За счет центробежных сил и силового воздействия лопаток на поток увеличивается механическая энергия жидкости. На выходе из рабочего колеса скорость жидкости может достигать 30 и более м/с, поэтому направляющий аппарат выполненный в виде расширяющегося канала переводит кинетическую энергию в потенциальную энергию давления. Давление растет, скорость падает до 3 м/с.

Осевые насосы

Рабочее колесо осевого насоса похоже на гребной винт корабля (рисунок 4). Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2. Механизм передачи энергии от рабочего колеса жидко­сти тот же, что и у центробежного насоса. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 5, с помощью которого устраняется закрутка жидкости и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых напорах.

Рисунок 4 – Схема осевого насоса

В осевом насосе жидкость движется по цилиндрическим поверх­ностям, соосным с валом насоса. Следовательно, радиусы, на которых жидкость входит в колесо и выходит из него, одинаковы.

Осевое усилие воспринимается пятой электродвигателя. В зару­бежной практике известны насосы, баббитовые подшипники ко­торых смазываются консистентной смазкой от масленок, а осевое усилие воспринимается упорным подшипником насоса.

Насосы с диаметром лопастей D> 1 м имеют подвод в виде колена, мелкие — камерный подвод.

Известны конструкции осевых насосов, которые могут работать при погружении в воду в любом положении: горизонтальном, вертикальном и наклонном.

Для перекачивания больших количеств жидкости с относитель­но малыми напорами обычно используют осевые насосы. По ГОСТ 9366—71 осевые насосы типа О и Оп выпускают на пара­метры: Q = 0,072 ~40,5 м³/с, H = 2,5-26м: п = 250-2900 об/мин. В настоящее время разработаны высоконапорные осевые насосы с напором до 25 м в одноступенчатом исполнении для крупных насосных станций. Подача таких насосов составляет 137 000 м³/ч.

Преобладающее распространение получили одноступенчатые осевые насосы консольного типа. Чаще всего выполняют насосы вертикального типа, хотя известны также некоторые типы насо­сов с горизонтальным и наклонным расположением оси агрегата. При вертикальном исполнении валы насоса и приводного электро­двигателя жестко соединяются фланцами либо непосредственно, либо через промежуточный вал.

Рабочее колесо насоса имеет от двух до шести лопастей. Ло­пасти крепят к втулке жестко (тип О), или так, что они могут поворачиваться относительно нее (тип Оп). В соответствии с этим насосы называют жестколопастными или поворотнолопастными. Для изменения режима работы насоса лопасти поворачивают как при остановленном, так и при работающем насосе.

Вихревые насосы

Вихревые насосы относятся к машинам трения. Рабочее колесо вихревого насоса аналогично колесу центробежного насоса, засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю, в результате чего возникает продольный вихрь. При прохождении жидкости через рабочее колесо (рисунок 5) в вихревом насосе, как и в центробежном, увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается ее скорость) и потенциальная энергия давления.

Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами.
Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим колесом и выбрасывается через выходное отверстие.
Вихревой насос по сравнению с центробежным обладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3-7 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция проще и дешевле; обладает самовсасывающей способностью; может работать на смеси жидкости и газа; подача меньше зависит от противодавления сети. Недостатками насоса являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД).
Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче. Поэтому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа.

1 — рабочее колесо; 2 — лопатка; 3 — корпус; 4 — всасывающее отверстие; 5 — выходное отверстие

Рис. 5.Схема вихревого насоса

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рисунок6), помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, начинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Жидкость поступает через всасывающий патрубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.

Рис. 6. Схема вихревого насоса закрытого типа

Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Большинство вихревых насосов обладает самовсасывающей способностью, т. е. способностью при пуске засасывать жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышающий 45%. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35-38%. Низкий КПД препятствует применению вихревого насоса при больших мощностях. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность доходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности n_s=6÷40. Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Вихревые насосы не пригодны для перекачивания жидкости с большей вязкостью, вследствие того, что при увеличении вязкости напор и КПД резко падают. Вихревые насосы рекомендуется применять при Re > 20000.

Эти насосы пригодны также для подачи жидкостей, содержащих абразивные частицы, так как из-за износа быстро увеличиваются торцовые и радиальные зазоры, что приводит к падению напора и КПД.

По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов. У насосов закрытого типа (см. рис. 6) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему радиусу канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал. У насосов открытого типа (рисунок 7) внутренний радиус лопаток меньше внутреннего радиуса канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка 1, поступает в подвод 2, из которого через всасывающее окно 3 подводится к лопаткам рабочего колеса 4 и затем поступает в канал 5. От типа колеса зависят его кавитационные свойства, а также самовсасывающая способность и способность работать на газожидкостной смеси. Далее жидкость прогоняется по каналу рабочим колесом и через напорное отверстие 8 уходит в отвод 6 и напорный патрубок 7.

Рисунок 7. Схема вихревого насоса открытого типа

Струйные насосы

В струйных насосах, называемых также инжекто­рами, эжекторами, гидроэлеваторами, поток полезной подачи Q₀ перемещается и получает энергию благодаря смещению с рабочим потоком Q₁ обладающим большей энергией. Полная подача на выходе из насоса

Q₂=Q₁+Q₀

Энергия этого потока больше энергии потока полезной подачи Q₀, но меньше энергии рабочего потока Q₁ перед входом в насос.

Струйный насос (рисунок 8) состоит из рабочего сопла 3 с подводом 2 рабочего потока, камеры 5 смешения, диффузора 6 и подвода 1 потока полезной подачи с входным кольцевым соплом 4 камеры смешения.

Режим работы струйного насоса характеризует четыре приведен­ных ниже и показанных на рис.8, а параметра (их выражения даны для наиболее простого и распространенного случая, когда плотности смешиваемых потоков одинаковы, т. е. р₁ = р₀):

а – схема и распределение напоров в проточной части; б – схема процесса смещения

Рис. 8 Струйный насос

1) рабочий напор, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение b — b) и на вы­ходе из него (сечение с — с),

H_p=P_b/ρg+υ²_b/2g-P_c/ρg- υ²_c/2g;

2) полезный напор, создаваемый насосом и равный разности на­поров подаваемой жидкости за насосом (сечение с — с) и перед ним (сечение а — а),

H_п=P_c/ρg+υ²_c/2g-P_а/ρg- υ²_а/2g;

3) расход рабочей жидкости

Q₁=υ₁S₁=υ₁(π/4)d²₁

4) полезная подача
Q₀ = υ₀S₀ = v₀(π/4)(d²₀-d²₁).

КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной:

η=H_nQ₀/(H_pQ₁).

Его максимальное значение невелико и составляет η_rnax = 0,2÷0,35. Несмотря на это струйные насосы распространены широко, так как, благодаря простому устройству, малым габаритным размерам, от­сутствию подвижных частей они надежны, легко размещаются в труднодоступных мостах, способны подавать агрессивные и загряз­ненные жидкости и выполнять функции смесителей.

megaobuchalka.ru

Другие статьи по теме:

Погружной насос водолей технические характеристики Насос для увеличения напора воды в квартире Автоматика для скважинного насоса Малыш 3 насос Погружной насос не качает воду Насос погружной как выбрать