Принцип работы вихревого насоса

Насосное оборудование применяется в различных сферах жизнедеятельности. С работой насосов каждый из нас сталкивается ежедневно.

Видов таких аппаратов много. Одни используют в быту, к примеру, для подачи воды из скважины или полива огорода, другие — в промышленности для перегонки жидких, вязких и газообразных субстанций.

1 Классификация насосов

По способу действия классифицируются:

• возвратно-поступательный тип;
• динамический тип;
• роторный тип.

В возвратно-поступательных перемещение жидкости происходит благодаря перемещению поршня внутри цилиндра. По виду вытеснительного устройства разделяют: на основе мембраны и поршня.

В роторных вращающийся поршень вытесняет жидкость. По виду рабочих органов: пластинчатые, винтовые, роликовые, шестеренные и коловратные.

В динамических, процесс происходит в результате переда

чи кинетической энергии к выкачиваемой жидкости. Это провоцирует перекачку. По действию разделяют: вихревого типа и лопастного типа. Первые работают по принципу самовсасывания, вторые — с помощью центробежной силы. По форме колеса: закрытые (перифирийно-боковые), звездообразные (открытый тип), вихревые. По виду воздухопотока многоступенчатые и одноступенчатые.
к меню ↑

2 Принцип работы вихревого насоса

Функционирование вихревых аппаратов проходит благодаря рабочему колесу с лопастями. Лопасти используются двух типов: наклонного и радиального типа. В корпусе находится колесо, в котором существуют зазоры. Концентрический канал также как и рабочее колесо, расположен в корпусе.Перемычка в канале выполняет функцию уплотнения в полостях. Через отверстиепоступает жидкость, после прогонки в рабочем колесе выходит в отверстие.

Преимущества:

• способность создавать напор в 5-8 раз больше, чем центробежные типы агрегатов;
• бюджетность;
• простота конструкции;
• самовсасывающие способности;
• способности эксплуатироваться в жидкостно-газовой смеси.

К недостаткам вихревых насосов относятся: низкий коэффициент полезного действия, который не превышает 45 процентов. Этот показатель не дает возможности работать агрегатам при больших мощностях. Также вихревой насос не справляется с вязкими жидкостями. Самовсасывающий электронасос перед началом работы заполняется небольшим количеством воды.
к меню ↑

2.1 Устройство вихревого насоса для холодной воды (видео)

к меню ↑

2.2 Классификация по типу колеса и артерий

По размещению водной артерии делятся на :

• открытую артерию;
• закрытую артерию.

По типу рабочего колеса:

• агрегаты с открытым колесом;
• агрегаты с закрытым колесом.

У агрегатов закрытого типа лопасти короткие. Жидкость входит благодаря всасывающему патрубку. Свойства кавитации таких аппаратов низки. Из-за наложения продольного вихря на движение жидкой субстанции из всасывающего патрубка происходит осложнение движения на входе. Для улучшения свойств кавитации подключается центробежная ступень перед вихревым колесом. Такие аппараты называются центробежно-вихревыми. КПД центробежно-вихревых агрегатов выше и составляет 48%. Центробежно-вихревой насос используется для питания котлов и систем водоснабжения малых объектов в горной местности.

Свободно-вихревые насосы используется для выкачки сточных промышленных и коммунально-бытовых вод.  Преимуществом свободно-вихревых насосов является то, что работает с абразивными и твердыми частицами. Представитель таких устройств СВН. На все модели данного производителя выдается паспорт и гарантия.

Существует еще один тип — вихревые вакуумные электронасосы. Другое название: компрессионные или вихревые воздуходувки.

У аппаратов с открытым типом, радиус канала больше радиуса лопастей.Поступление жидкости к лопаткам колеса происходит из патрубка, пройдя через колесо поступает в канал. От вида колеса зависит способность работать с газожидкостной смесью.

По расположению устройств делятся на погружные и поверхностные.

Погружные (скважинные) используются при перекачивании чистой воды без примесей и агрессивных компонентов. Применяются для подачи воды в жилые и офисные помещения. Делятся на: фекальные, дренажные, колодезные, канализационные и скважинные.

Также существует тепловой аппарат он забирает или отдает тепло из воды. При бурении скважин используются насосы.

Водяные насосы состоят из реле давления, электродвигателя, наборного бака, манометра, помпы и шланга. Погружной аппарат эксплуатируется в автоматическом режиме. Погружной агрегат отличается возможностью работы как с чистой так и с загрязненной жидкостью с размерами частиц до 30 миллиметров.

Дренажный электронасос работает с чистой и грязной (с вместимостью частиц размером 20 мм) водой, и осушает водоемы. Дренажный отличается легкостью, надежностью и простотой использования. Насос скважинный работает со скважиной не менее 100 миллиметров в диаметре.

Вихревые электронасосы для скважины отличаются простотой конструкции и надежностью.

Поверхностные используются при перекачке и поднятии чистой воды из резервуаров для увеличения давления в системе.
представителем таких агрегатов принадлежит насос вихревой aquatica 775121. Особенностью является отсутствие пульсации и высокое давление. Мощность такой установки 380в. Преимуществом является высокая производительность и низкая стоимость. Электронасос акватик может эксплуатироваться при температуре среды 40 градусов Цельсия, с температурой жидкости 50 градусов Цельсия. Насосы aquatica используются для подачи воды под давлением. Насос Optima также поверхностного типа.

Вихревой самовсасывающий насос для воды — это поверхностный насос, который функционирует в системах водоснабжения, для полива и повышения давления. Отличается экономным потреблением электричества, низким шумом и компактностью. В конструкцию агрегата обязательно входит реле давления. Реле давление предназначено для поддержания давления в сети на стабильном уровне. Перед началом эксплуатирование реле давления необходимо настроить.

Вихревой насос pv способен работать с жидкостью, температура которой 90 градусов Цельсия. Трехфазный аппарат PV 55 изготовлен из латуни с алюминиевым кожухом и ведущим валом из нержавеющей стали.
к меню ↑

2.3 Применение

Технические характеристики позволяют широко эксплуатировать аппараты, а именно:

• Для котельных;
• Для жидкостей, содержащих газы;
• Для сельских водных станций;
• Автомоечные насосы;
• В качестве вакуумных насосов в компрессорных установках;
• В перекачивании легколетучих жидкостей;
• Для перекачки кислот и щелочей.

Использование вихревых машин очень обширно. Данное устройство полезно во всех сферах деятельности. От быта до промышленности.

nasosovnet.ru

Самовсасывающие насосы

Самовсасывающие насосы получили свое название из-за способности втягивать в себя воду с некоторой глубины, то есть когда ее поверхность расположена ниже уровня установки самого агрегата.

Малосведущему человеку может показаться, что это свойство характерно для любого насоса, однако это не так: агрегаты второй разновидности – нормального всасывания – «ждут», пока перекачиваемая среда поступит в их рабочую камеру самотеком (из расположенной рядом емкости) или посредством другого насоса.

Если же вода находится в скважине, колодце или естественном водоеме, откуда самотеком попасть в рабочую камеру устройства никак не может, насос нормального всасывания приходится в нее погружать.

Предназначенные для этого модели так и называются – погружными.

Совсем по-другому обстоят дела с самовсасывающим насосом: он «умеет» создавать разрежение, благодаря которому внешнее атмосферное давление заставляет воду подняться по всасывающей магистрали.

Похожим образом действуем и мы, когда пьем напиток через соломинку.

Теоретически при создании идеального вакуума воду в условиях нормального атмосферного давления можно втянуть на высоту 10,34 м. Но до идеального вакуума даже самым современным самовсасывающим насосам пока далеко. Да ведь и вода при работе помпы пребывает не в статичном состоянии, а в постоянном движении, а значит на нее оказывает воздействие гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода. В результате глубина всасывания – так называют максимальную высоту, на которую самовсасывающий насос может вытянуть воду – составляет в лучшем случае 9 м, а у большинства моделей – не более 8 м.

Тот факт, что самовсасывающий насос может выкачивать воду из скважины или колодца, находясь при этом на поверхности (такие агрегаты как раз и называют поверхностными – в противоположность погружным), обуславливает целый ряд преимуществ:

1. Корпус насоса можно изготовить из дешевых материалов – обычной углеродистой стали (без легирующих добавок) или низкокачественного (непищевого) чугуна.
2. Сэкономить, также, можно на качестве и конструкции уплотнителей, удерживающих в двигателе смазку, ведь даже при самых неблагоприятных обстоятельствах она в колодец не попадет. Погружные агрегаты, напротив, приходится делать сверхнадежными, поскольку удаление машинного масла из источника в случае его протечки – очень сложная и дорогостоящая процедура.


3. Разработчики самовсасывающих насосов не стеснены размерами скважины или колодца. Корпус и двигатель могут иметь любые габариты, соответственно, и мощность поверхностного агрегата ничем не ограничена.
4. Поверхностный насос покоится на прочном основании, с которого никуда деться не может. В отличие от него погружной агрегат приходится подвешивать на тросике, который нередко обрывается.
5. Самовсасывающий насос всегда находится на виду, что облегчает контроль его состояния и обслуживание.

При установке самовсасывающего насоса следует учитывать, что максимальная глубина всасывания ограничивает не только разность уровней зеркала воды и насоса, но и расстояние между агрегатом и скважиной. Обычно гидравлическое сопротивление 4-метрового горизонтального участка всасывающей магистрали считают эквивалентным перепаду высот в 1 м. Приведем пример: если у нас имеется источник глубиной 3 м и насос с максимальной глубиной всасывания 7 м, то мы его сможем расположить не далее, чем в (7 — 3)х4 = 16 м от источника.

Соотношение 1:4 справедливо только для всасывающего трубопровода, для напорной магистрали характерна другая зависимость – 10 м трубопровода приблизительно приравниваются к 1-му метру напора.

Конструкция и виды самовсасывающих насосов

Насос данного типа, как и любой другой, состоит из двигателя (в подавляющем большинстве случаев применяются электродвигатели) и корпуса с рабочей камерой, внутри которой расположен нагнетательный механизм.

Вал насоса получает вращение от вала двигателя, как правило, посредством муфты.

При этом надежность насоса во многом зависит от того, чем уплотнено отверстие в корпусе, через которое проходит вал.

Самый современный и эффективный вариант – торцевой уплотнитель, который остается герметичным даже при вибрациях или небольших смещениях вала. Сальниковая набивка является менее надежной и сегодня применяется только в дешевых моделях.

Существуют насосы с полностью герметичным корпусом, в которых вращение нагнетательному механизму передается от двигателя посредством магнитной муфты.

По типу нагнетательного механизма самовсасывающие помпы делятся на два типа:

• центробежные;
• вихревые.

Центробежные

Внутри рабочей камеры вращается крыльчатка – колесо, состоящее из двух дисков и нескольких заключенных между ними радиальных лопаток криволинейной формы. Крыльчатка раскручивает находящуюся внутри насоса жидкость, отчего та отбрасывается от оси вращения центробежной силой.

Благодаря тому, что корпус имеет улиткообразную форму, перекачиваемая среда по ходу движения попадает в нагнетательный патрубок, а оттуда – в трубопровод.

Центробежный агрегат может иметь несколько рабочих колес. Расположены они на одном валу и вращаются совместно, но корпус устроен таким образом, что вода поступает последовательно от одного колеса к другому, так что с каждой ступенью ее энергия увеличивается.

Таким образом, общий напор многоступенчатого насоса равен сумме напоров каждой ступени.

Вихревые

Рассмотрим принцип работы вихревого насоса. Здесь также имеется рабочее колесо, которое представляет собой диск с расположенными по его краю небольшими прямыми лопатками, направленными вдоль радиусов.

Корпус как бы охватывает лопатки с двух сторон, так что они движутся внутри канала, имеющего вид замкнутого кольца.

Напорный и всасывающий патрубки соединены с этим каналом, но между собой их разделяет уплотняющий выступ.

Вращаясь, колесо заставляет вращаться и перекачиваемую среду, которая при этом под воздействием центробежных сил начинает закручиваться. Следствием этого становится образование в кольцевом канале двойного вихря – жидкость движется по винтовой траектории.

За время движения от всасывающего патрубка к нагнетательному порция жидкости несколько раз оказывается в пространстве между лопастями, получая при этом все новую и новую энергию. В результате на выходе насоса получается довольно мощный напор.

Сравнительная характеристика центробежных и вихревых помп

Эти насосы не являются конкурентами, у каждого из них свой круг задач. Перечислим их особенности:

Способ нагнетания жидкости

Способ нагнетания жидкости, применяемый в вихревых насосах, характеризуется значительными потерями энергии, поэтому эти агрегаты имеют довольно низкий КПД: большая часть – от 34% до 38%, самые экономичные – 45%, а есть и такие, в которых полезная работа составляет только 25% от затраченной энергии.

Поэтому вихревые насосы применяют только там, где использование центробежных затруднено или невозможно.

Напор

Вихревые насосы при тех же размерах и частоте вращения рабочего колеса способны развивать напор в 4 – 7 раз больший, чем центробежные.

Это позволяет существенно уменьшить их габариты. При этом получается компактный насос с небольшой производительностью (обычно – до 12 л/с) и довольно высоким напором (может достигать 240 м).

Такие качества делают их пригодными для использования, к примеру, в химической промышленности, где небольшие объемы химикалий приходится прокачивать через несколько реакторов, тонкие трубки которых имеют большое гидравлическое сопротивление.

Эта же особенность обуславливает применение в некоторых случаях вихревых насосов для водоснабжения сельских населенных пунктов, где при значительной продолжительности водопроводных линий (большое гидравлическое сопротивление) расход является очень небольшим. При этом подача у вихревого насоса в гораздо меньшей степени, чем у центробежного, зависит от сопротивления напорного трубопровода.

Эксплуатация с пустой всасывающей магистралью

Перед запуском рабочую камеру центробежного насоса вместе со всасывающей магистралью нужно заполнять водой.

Если же в ходе работы агрегат каким-то образом подсосет воздух, он не сможет дальше работать.

Вихревые насосы в этом отношении гораздо более практичны. Они могут втянуть воду даже с пустой всасывающей магистралью, когда в рабочей камере после предыдущего включения остается буквально несколько капель жидкости.

И даже если перекачивать придется смесь жидкости и газа, насос справится с этой задачей на «отлично».

Эти свойства очень пригодились при создании заправочного оборудования для автомобилей и самолетов. Во-первых, заливать насос перед каждой заправкой было бы затруднительно. Во-вторых, здесь приходится работать с бензином и другими видами топлива, которые являются легколетучими веществами и при перекачивании образуют смесь жидкости и пара. Такие продукты центробежному насосу оказались бы не под силу.

В большинстве же случаев, несмотря на более дорогую и сложную конструкцию, применяется центробежный насос. Его популярность обусловлена двумя преимуществами — экономичностью (высокий КПД) и стойкостью к воздействию абразивных примесей (механизм вихревого насоса в таких условиях быстро изнашивается).

aquacomm.ru

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.

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.

Важно: вихревые агрегаты для скважины способны создавать давление в 7 раз, превышающее аналогичный показатель у приборов центробежного типа с такой же частотой вращения рабочего колеса и аналогичными габаритами. Помимо самовсасывающей способности насосы вихревого типа могут работать не только с водной средой, но и с газо-водной смесью.

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.

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.

Важно: за один оборот рабочего колеса цикл возникновения давления и подсасывающего действия лопаток повторяется многократно, что способствует приращению энергии и увеличению напора.

Разновидности

Насосное оборудование вихревого типа можно разделить на два вида:

• открыто-вихревые агрегаты;
• закрыто-вихревые насосы.

Их принцип работы немного отличается, поскольку насосы первого типа имеют:

• удлинённые лопатки рабочего колеса;
• уменьшенный диаметр рабочего колеса в сравнении с просветом рабочего канала;
• кольцевой канал в приборе соединён с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые агрегаты отличаются таким строением:

• укороченные лопатки, установленные под разным углом наклона (наклон вперёд, загиб назад либо под определённым углом назад или вперёд);
• диаметр рабочего колеса равен просвету рабочего канала;
• кольцевой канал имеет непосредственное соединение с входным и выходным отверстием.

Принцип работы у каждой разновидности отличается. Во время работы открыто-вихревого агрегата вода из входного патрубка через впускное отверстие и рабочую камеру с крыльчаткой попадает в кольцевой канал. Здесь рабочий вихревой процесс способствует формированию напорного потока. Этот поток направляется через выходное отверстие в магистральный трубопровод.

В агрегатах закрыто-вихревого типа водная среда из всасывающего патрубка проникает через впускное отверстие в кольцевой канал. Здесь формируется напорный поток и направляется через выходное отверстие в магистральный трубопровод.

Достоинства и недостатки

К преимуществам вихревого насосного оборудования можно отнести следующее:

• При тех же габаритах и частоте вращения рабочего колеса вихревые насосы могут создавать напор, в 7 раз превышающий эту величину у агрегатов центробежного типа.
• Многие вихревые агрегаты для скважины обладают способностью к самовсасыванию.
• В отличие от насосного оборудования центробежного типа, которое не может работать с воздухом во внутренней камере, приборы вихревого типа могут нагнетать давление не только при работе с водой, но и с газожидкостными смесями. При необходимости они даже могут создать нужный напор с воздухом внутри.
• Поскольку в подобном оборудовании используется не крыльчатка, а импеллер, это устройство создаёт напор наподобие эжекторного устройства. Это способствует тому, что агрегат может поднимать воду со скважины глубиной более 15-20 м, чего нельзя сказать о центробежном насосе без эжектора.
• Работа насоса создаёт настолько сильный напор воды, что подобное оборудование по мощности можно сравнить с насосными изделиями промышленного назначения.

Однако у данного оборудования есть и свои недостатки, среди которых можно перечислить следующие:

• КПД вихревого насосного оборудования достаточно низкий и равен 35-45 %. Именно поэтому вихревые агрегаты высокой мощности использовать невыгодно.
• Такое изделие не может транспортировать рабочую среду с высокой вязкостью.
• Кроме этого вихревой агрегат очень чувствителен к загрязнённой рабочей среде, то есть воде с большим содержанием примесей. Поэтому такое оборудование можно использовать только для скважины с чистой водой.

Важно: из-за маленького зазора между лопастями рабочего колеса и корпусом перекачивание водной среды с абразивными частицами может привести к быстрому износу механических частей оборудования и его выходу из строя.

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.

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.

vodakanazer.ru

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.

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.

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 форы. От этого меняется принцип работы.

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).

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.

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.

Вихревые

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

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%.

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.

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.

Вихревые и центробежные — сравнение и область применения

Сначала общие черты:

• максимальная глубина всасывания — 8-9 метров;
• способ установки — поверхностный;
• на всасывающем трубопроводе должна стоять труба или армированный шланг (обычный не ставить, его сплющит отрицательным давлением).

Теперь о том, в чем отличия между вихревыми и центробежными моделями. Вихревые насосы более компактные, стоят меньше, но при работе издают больше шума. Центробежные — более тихие, на выходе создают небольшое давление. Вихревые при тех же размерах крыльчатки и скорости ее вращения могут создать давление в 3-7 раз больше. Но нельзя сказать, что это их достоинство — далеко не всегда требуется большой напор на выходе. Например, он не нужен при поливе сада и огорода. Вода, подаваемая с высоким давлением просто размоет почву, обнажит корни. Потому в качестве насоса для полива лучше брать самовсасывающий насос центробежного типа.

Высокое давление на выходе может потребоваться при организации системы водоснабжения дома. Вот тут и потребуются характеристики вихревых насосов. Есть только у них один недостаток: они не могут обеспечить большой расход. Так что чаще для этих целей используют все тот же центробежный, но в паре с гидроаккумулятором. Правда, тогда это получается уже насосная станция.

Основной недостаток поверхностных центробежных самовсасывающих насосов — необходимость заполнять их водой перед стартом. Не самое приятное занятие, которое добавляет хлопот при использовании такой помпы для полива.

stroychik.ru

Где применяют вихревой насос

Вихревой насос главным образом выполняет задачу перекачивания воды, но может быть использован и для транспортировки газообразных веществ. Существует несколько подвидов устройств, но одинаковым элементом у всех будет рабочее колесо со специальными лопатками. Принципиальным отличием вихревых насосов является возможность работы с малым количеством воды, при этом они способны обеспечить достаточно сильный напор.

Соответственно, основная сфера применения – места, где нужно обеспечить большой напор воды при незначительных ее объемах. Водяной насос вихревого типа применяется для бытовых или производственных целей. Их используют в автоматических системах подачи воды, для орошения, они подходят для подачи жидкостей того или иного типа, могут выступать в качестве компрессора для повышения давления в системе водоснабжения. В частности, назначение такого насоса следующее:

• водоснабжение загородных домов при помощи автоматизированной насосной станции;
• перекачка бензина и керосина на АЗС;
• питание маломощных котельных установок и др.

Часто насосы этого типа применяют в химической промышленности для перекачки химически агрессивных веществ. Благодаря простоте конструкции в качестве материалов для изготовления вихревых насосов применяют химически стойкие сплавы, с трудом поддающиеся фигурному литью.

Устройство и принцип работы

Как было упомянуто выше, основной рабочий элемент данного типа устройств – это колесо (крыльчатка) с лопатками, которые выступают в роли лопастей. Лопасти по направлению к оси колеса располагаются радиально или наклонно. Сама по себе крыльчатка является стальным диском, по его внешней окружности вырезаны ямки, которые и формируют лопасти.

Колесо с лопастями вращается внутри цилиндрического корпуса, при этом расстояние от торца лопатки до стенки минимально. Принцип действия вихревого насоса заключается в том, что вода всасывается во входное отверстие и закручивается в вихрь благодаря крыльчатке.  При небольших энергозатратах мощность потока увеличивается в разы, и жидкость с большим давлением выбрасывается из выходного патрубка.

Стоит отметить, что входной и выходной патрубки находятся в верхней части насоса. Такая конструкция обеспечивает самовсасывание жидкости при старте работы оборудования.

В вихревом насосе есть специальный отливной канал, который соединяет выходной патрубок с входным отверстием, при этом между собой они разделены специальной перегородкой. Она перекрывает минимум две лопасти, и между ней и колесом расстояние составляет не более 0,2 мм. Таким образом, движение перекачиваемой воды и крыльчатки создает центробежную силу, что и усиливает напор. За счет такой конструкции удалось добиться не только повышение давления на выходе, но и обеспечить возможность перекачивать газожидкостные вещества.

Благодаря конструктивным особенностям при одинаковых размерах крыльчатки и равной частоте совершаемых оборотов, работа вихревого насоса приблизительно в 7 раз эффективней, чем центробежного.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревые насосы имеют своим плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести большой напор на выходе, функцию самовсасывания воды, возможность перекачивать не только жидкость, но и летучие вещества, а также структуры с газом. С помощью таких устройств можно осуществлять не только перекачивание, но и транспортировку воды по трубам. Использовать насосы погружного типа с вихревой системой работы можно на глубине до 20 метров.

Основной минус – это низкий коэффициент полезного действия. Он составляет порядка 45%, при необходимости обеспечения высоких производственных мощностей лучше выбрать центробежный насос, так как экономически он будет более выгоден. На крупных предприятиях рассматриваемые модели используют только по причине невозможности использовать центробежные. Еще один серьезный недостаток – вихревой насос не может перекачивать воду, в которой есть вкрапления твердых частиц. Также такие устройства не подходят для вязких веществ.

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.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный

Чтобы ответить на вопрос, что лучше, вихревой или центробежный насос, следует внимательно посмотреть на характеристики вихревых насосов:

• небольшой размер и меньшая цена в сравнении с центробежными;
• способность создать высокое давление;
• работа с чистыми веществами;
• достаточно высокий уровень шума.

В настоящее время вихревые насосы обеспечивают производительность от 8 до 60 кубических метров в час, а напор варьируется от 25 до 250 метров.

Исходя из характеристик вихревых моделей, можно сделать вывод, что они более пригодны в промышленности, так как способны перекачивать не только жидкости. По причине высокого шума они не подходят для работы в жилых помещениях или расположенных в непосредственной близости рядом с домом. Благодаря цене и компактным размером их целесообразно применять на небольших насосных станциях, ведь они могут работать с малой подачей, но большим напором. Они подходят для фермерских хозяйств в качестве снабжения системы орошения водой. Такие насосы отлично подходят для вспомогательных котельных станций, а также в качестве компрессора для обеспечения циркуляции воды. Еще одним плюсом является простота конструкции и ремонта.

tehnika.expert

Другие статьи по теме:

Автоматика для насосной станции Эжектор для насоса Расчет напора циркуляционного насоса Садовые насосы для полива из емкости Какой насос нужен для скважины Как разобрать насос водомет