Устройство и принцип действия самовсасывающих насосов

Классификация по месту расположения

Все насосы также делятся на погружные и внешние (более распространенное название – поверхностные). Первый тип находится непосредственно в воде или частично в ней. Модели, которые погружаются не полностью, именуются полупогружными.

Стоит отметить, что есть несколько видов погружных насосов.

  1. Вибрационные – здесь работа основана на электромагнитном поле и вибрации специального механизма, подобные виды насосов требуют определенных правил установки. В частности, существуют строго заданные расстояния до дна.
  2. Центробежные аппараты, которые были рассмотрены выше.

Все погружные насосы могут иметь двигатель, который уже встроен в корпус, то есть он находится под водой. У некоторых моделей он располагается на поверхности.

Наружный насос расположен непосредственно около водоема. В данном случае всасывающий механизм осуществляет свою работу через специальный шланг. Чем дальше насос расположен от воды, тем мощнее он должен быть.

Чаще всего поверхностные насосы используют на дачах и загородных участках. Они имеют высокую экономичность и небольшие размеры, что делает их популярными для использования в быту. Могут быть оснащены автоматикой, что делает их полностью автономными.

Совет! При использовании выносного эжектора можно осуществлять добычу воды с внушительной глубины.

Погружные насосы

Погружные насосы, помимо прочего, делятся по назначению:

  • скважинные;
  • колодезные;
  • дренажные;
  • фекальные.

Скважинные имеют вытянутую форму и используются для добычи воды из скважин. Компактные габариты позволяют опускать в небольшие по диаметру скважины, однако добычу можно вести с очень большой глубины. Отличаются высокой мощностью работы. Используются только для воды со слабым загрязнением или полностью чистой.

Колодезные используются для выкачивания воды из шахт и колодцев. Основное отличие от скважинных – больший размер и меньшая глубина погружения. Являются достаточно мощными, могут работать с водой, в которой содержится ил, песок или глина. Достаточно тихие и не вибрируют.

Основной задачей дренажников является откачивание загрязненной воды из подвалов, траншей, котлованов и прочих мест. Есть разновидности с ножами для измельчения, а также для работы со слабозагрязненными средами.

Фекальный насос не имеет значительных отличий от дренажных, кроме того, что они рассчитаны на сильнозагрязненную воду с твердыми веществами большого размера (порядка 35 мм в диаметре).Также в них устанавливаются ножи для измельчения мусора. Подобные насосы могут быть как погружными, так и наружными.

Поверхностные насосы

Основным отличием поверхностных насосов является их расположение недалеко от воды. Их можно разделить на несколько типов:

  • самовсасывающие;
  • автоматические;
  • насосные станции.

Самовсасывающие насосы бывают безэжекторные и эжекторные. В первом случае втягивание воды обеспечивается самой конструкцией, во втором с помощью создания вакуума в камере. Применяются для полива, доставки питьевой воды или для бытовых нужд, а также для забора воды из водоемов на поверхности (реки, пруда). Вода должна быть чистой или с небольшим загрязнением.

Автоматические насосы обеспечиваются автоматикой, которая упрощает процесс использования. За насосом не нужно следить. Насосы с автоматикой питаются от электричества. Сам автомат может быть установлен непосредственно в модели или же в качестве отдельной системы. Основная задача – оптимизация использования, а также защитная функция. Например, устройство перестанет работать при резком обмелении водоема, повышении температуры перекачиваемого вещества или при перепадах напряжений в сети.

Насосная станция состоит из самого насоса, обратного клапана, системы управления и аккумулятора. Подобное устройство имеет резиновую грушу, установленную внутри металлического корпуса. В грушу закачивается вода, а вокруг нее воздух. Специальный датчик реагирует на изменения в давлении окружающей среды, которые происходят по мере наполнения груши водой. Когда давление достигает максимума, датчик останавливает подачу воды.

Виды самовсасывающих насосов

Как говорилось выше: самовсасывающие насосы делятся на центробежные и вихревые модели. Кроме того, существуют насосы со встроенным эжектором, агрегаты с выносным эжектором и модели без эжектора.

Причем все варианты конструкции насосов функционируют по-разному, эксплуатируя основной принцип работы с разной эффективностью. Поэтому далее мы разберем принципы работы каждой разновидности самовсасывающего агрегата.

Устройство самовсасывающего центробежного насоса

Центробежный насос состоит из двигателя, корпуса-улитки и крыльчатки (диска или цилиндра с лопастями), закрепленной в полости корпуса на валу двигателя.

Самовсасывающий центробежный насос: 1- воздух, 2- смесь, 3- разделение, 4- вода

В верхней части корпуса имеется выпускное отверстие, оно расположено над крыльчаткой. В торцевой части корпуса имеется впускное отверстие – оно расположено напротив оси (вала) крыльчатки.

При вращении крыльчатки (от вала двигателя) центробежная сила создает разрежение  в торцевой части корпуса (где расположено впускное отверстие), одновременно генерируя напорное усилие в верхней части корпуса (где расположено выпускное отверстие). В итоге, воду засасывает в корпус (по шлангу, закрепленному на впускном патрубке) и выталкивает из него (по шлангу, закрепленному на впускном патрубке).

Причем центробежные насосы можно включать лишь при условии полного заполнения водой внутренней полости корпуса-улитки. Крыльчатка не может создать всасывающее усилие из воздуха. И это самый большой недостаток таких насосов.

Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса

Вихревые агрегаты лишены такого недостатка. Они оперируют не только водой, но и водно-газовой смесью, а при необходимости они могут сгенерировать всасывающее усилие даже на основе воздуха.

Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса

Подобная возможность объясняется особой конструкцией корпуса и заменой крыльчатки импеллером (рабочее колесо, качающее воздух во внутреннее пространство «улитки»).  Там воздух смешивается с предварительно залитой в корпус водой и выходит сквозь отводящий трубопровод.

Причем в процессе «выхода» воздуха наблюдается эффект рециркуляции жидкости в камере, а сам проход газообразной среды сквозь плотную жидкость провоцирует зарождение разряжения во всасывающей трубе, которая «затягивает» воду в рабочую камеру насоса. Ну а после заполнения камеры вихревой агрегат начинает функционировать по схеме циркуляционного насоса.

Самовсасывающие насосы с эжектором

Самовсасывающие насосы с эжектором

Эжектор работает по тому же принципу, что и вихревой насос. То есть, в прямоточный корпус устройства вводится тонкая трубочка, по которой подается поток с высокой плотностью и скоростью, а на выходе из трубки этот поток провоцирует зарождение области разрежения у выхода из корпуса эжектора. В итоге, на входе в корпус возникает всасывающее усилие.Оборудовав таким агрегатом насос или  всасывающий шланг, можно увеличить глубину обслуживания скважины. После чего стандартные насосы начинают «доставать» воду не с «паспортных» 8-10 метров, а с отметки 15-20, а то и 25-30 метров.

Правда, при этом возрастает уровень шума и падает производительность самого насоса.

Причем насосы с выносным эжектором практически не шумят. Поэтому последняя мера для них неактуальна.

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).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

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

Схема движения воды в центробежном насосе

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

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

https://youtube.com/watch?v=Rn-qkLkFS3s

НазваниеМощностьНапорМаксимальная глубина всасыванияПроизводительностьМатериал корпусаПодсоединительные размерыЦена
Калибр НБЦ-380380 Вт25 м9 м28 л/минчугун1 дюйм32$
Metabo P 3300 G900 Вт45 м8 м55 л/минчугун (приводной вал из нержавеющей стали)1 дюйм87$
ЗУБР ЗНС-600600 Вт35 м8 м50 л/минпластик1 дюйм71$
Elitech НС 400В400Вт35 м8 м40 л/минчугун25 мм42$
PATRIOT QB70750 Вт65 м8 м60 л/минпластик1 дюйм58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 37001100 Вт50 м9 м (втроенный эжектор)70 л/минчугун1 дюйм122$
БЕЛАМОС XI 131200 Вт50 м8 м65 л/миннержавеющая сталь1 дюйм 125$
БЕЛАМОС XA 06600 Вт33 м8 м47 л/минчугун1 дюйм75$

Вихревые

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

Строение вихревого насоса

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

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

НазваниеМощностьНапор (высота подъема)ПроизводительностьГлубина всасыванияМатериал корпусаЦена
LEO XKSm 60-1370 Вт40 м40 л/мин9 мчугун24$
LEO XKSm 80-1750 Вт70 м60 л/мин9 мчугун89$
AKO QB 60370 Вт30 м28 л/мин8 мчугун47$
AKO QB 70550 Вт45 м40 л/мин8 мчугун68 $
Pedrollo РКm 60370 Вт40 м40 л/мин8 мчугун77$
Pedrollo РК 65500 Вт55 м50 л/мин8 мчугун124$

Скважинный погружной насос

С наличием скважины в загородном доме все проблемы с водоснабжением практически решены. Остается только правильно подобрать устройство для подачи воды. Именно для этих целей и предназначены погружные скважинные насосы.

Особенности устройства и работы

Скважинный погружной насос является незаменимым устройством для бесперебойной подачи воды из скважин и колодцев. Конструкция данного типа оборудования заметно отличается от других поверхностных видов. Сам по себе, агрегат представляет собой своеобразную капсулу продолговатой формы, выполненной из металла. Такая форма подобрана не случайно, а наоборот, подобрана под обсадную трубу скважины, обладающая, как правило, диаметром 120 мм.

В воде насос находится все время, что может вызвать некоторые трудности в обслуживании. Это обусловлено тем, что устройство необходимо извлекать время от времени из скважины, а после проведения работ снова выполнять установку. Но стоит заменить, что по техническим характеристикам погружной насос значительно лучше, чем многие поверхностные модели.

Работа погружного скважинного насоса заключается в следующем:

  1. Через специальные отверстия в рабочую зону насоса всасывается жидкость;
  2. В камере она нагнетается за счет движения встроенных лопастей. Также этот процесс может происходить за счет вибрации. Все зависит от модели установленного агрегата;
  3. После этого происходит подача воды под высоким давлением на подсоединенный шланг.

Корпус скважинного насоса чаще всего выполняется из нержавеющей стали. В его внутренней части корпуса находится двигатель и другие рабочие составляющие. Часто такие устройства дополнительно оснащаются автоматикой, позволяющей самостоятельную работу насоса и отключение в случае необходимости.

Классификация и характеристика

Погружные насосы для скважин достаточно не просты в конструкции. Именно поэтому существует несколько способов их исполнения.

Некоторые виды способны выполнять работы на максимальной глубине, остальные предназначены для мелких скважин. Каждый вид отличается не только техническими, но и конструкционными характеристиками.

В зависимости от принципа работы все скважинные насосы погружного типа делятся на центробежные и вибрационные.

Насос, обладающий вибрационным принципом работы, воздействует на перекачиваемую жидкость вибрацией. В центробежном исполнении несколько другая система, главным устройством которой является центробежный двигатель, который воздействует на жидкость нагнетательными винтами.

Какие насосы являются самовсасывающими

Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» самовсасывающим является насос, который способен обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью.

Для работы самовсасвающему насосу может потребоваться небольшое количество жидкости, например, оставшееся после предыдущего запуска.

Почему центробежные насосы не обладают способностью к самовсасванию?

Частицы жидкости в центробежном насосе перемещаются от центра к периферии, а затем по отводу за счет силы инерции. Масса частиц воздуха значительно меньше массы частиц воды, поэтому они не обладают такой инерционностью. Движение частиц воздуха под действием силы инерции при вращении рабочего колеса не создается, значит воздух из всасывающего патрубка выкачиваться не будет и он не заполнится жидкостью.

Если центробежные машины не обладают способностью к самовсасыванию, то существует ли другой динамический самовсасывающий насос?

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

  • Приёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода – оснащается сеткой для грубой очистки.
  • Задвижка на всасывающем патрубке.
  • Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
  • Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
  • Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
  • Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
  • Манометр для измерения напора.
  • Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
  • Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения).

Погружные насосы

Погружные насосы не находятся на поверхности, они опускаются в воду и по трубам передают её вверх. Электропитание осуществляется с помощью длинного кабеля. Корпус изготовлен из стойких к коррозии металлов, а внутренние детали хорошо защищены от попадания воды. На корпусе предусмотрено зацепное отверстие, к которому крепится страховочный трос. На передней части устанавливается фильтр, препятствующий попаданию мусора в трубы. Некоторые модели комплектуются обратным клапаном, что упрощает процесс установки в водопроводную систему.

Преимущества погружных насосов:

  • Бесшумность работы, звук гасится водой.
  • Не боятся перепадов температуры, в водоносном слое всегда одна и та же температура.
  • Не перегреваются, прокачиваемая вода обеспечивает охлаждение частей.
  • Большая производительность и напор. Некоторые модели доставляют воду с глубины 100 м.

Недостатки:

  • Сложный монтаж, в некоторых случаях необходимо привлекать специалистов.
  • Трудности с контролем и профилактикой оборудования.
  • Для работы нужно провести высококачественную линию электропитания.

Большинство погружных насосов имеют форму цилиндра, но работать могут на разных принципах.

Вибрационные погружные насосы

Пользуются большой популярностью из-за надёжности и низкой цены. Они полностью обеспечат садовые и бытовые нужды. Работают по такому принципу. Электрический ток, проходящий через медные катушки, вызывает притягивание якоря, с которым соединён поршень и мембрана. Быстрое движение в механизме создаёт разряжение в цилиндре, всасывает воду через клапаны и передаёт через патрубки в систему. Отсутствие в конструкции вращающихся узлов, обеспечивают повышенную надёжность, а полностью изолированная электрическая часть, безопасность работы.

Некоторые модели способны создавать 20 м водяной столб.

Преимущества:

  • Невысокая масса делает установку лёгкой.
  • Малое энергопотребление.

Недостатки:

  • Большая шумность.
  • Вибрация со временем разрушит скважину.

Рекомендуется к применению в песчаных скважинах, с применением предосторожностей, чтобы инородные части не попадали в водозаборные отверстия. Идеальными условиями будет использование в колодцах на бетонных кольцах. Центробежные погружные насосы

Центробежные погружные насосы

Самый распространённый вид погружных насосов. Конструкция состоит из цилиндра, внутри которого размещается электропривод. На роторе двигателя стоит турбина, которая вращается в камере, имеющей форму улитки, подающий патрубок находится в центре. Вращение турбины вызывает центробежную силу, которая выбрасывает поток воды к стенке рабочей камеры. Создаётся разница давления от центра оси до лопастей и обеспечивает поток воды в патрубок.

Так, работают большинство поверхностных насосов, но нужное выходное давление достигается увеличения рабочей камеры. Для увеличения показателей водяного столба на одной оси устанавливается несколько камер. Давления в одной камере является опорой для следующей.

Количество камер 1-20, в зависимости от потребности. Такое техническое решение позволяет доставать воду с большой глубины.

Преимущества:

  • Бесшумность работы.
  • Широкие диапазоны производительности.
  • Минимальная вибрация.

Недостатки:

  • Сложность в установке.
  • Частое обслуживание.
  • Высокая цена.

Винтовые насосы

Мало популярны, но всё же продаются. Конструкция состоит из двух частей. На электропривод установлен ротор спиралевидной формы, он вращается в статоре. Корпус которого выполнен из резины, что обеспечивает плотную фиксацию роторных петель. В рабочем цилиндре всегда присутствует вода и при вращении выталкивается от входного к выходному. При этом объем жидкости в цилиндре не меняется, что позволяет поддерживать устойчивое давление. Хорошо справляются даже с вязкими жидкостями. Способны поднимать воду с больших глубин — 50 м. Но из-за своей конструкции требуют частого ремонта и замены деталей. Использование в домашних условиях неоправданно.

Вихревые насосы

Эта схема используется как в погружных, так и поверхностных насосах. Колесо особой формы создаёт турбулентный поток вместе с центробежным ускорением. Что значительно повышает давление на выходе.

Преимущества:

  • Малая шумность.
  • Высокая производительность.
  • Простота конструкции.
  • Не бояться «завоздушивания».
  • Низкая цена.

Недостатки:

  • Повышенные требования к чистоте воды.
  • Недолговечность.

Обладает ли центробежный насос способностью самовсасываниято: что такое самовсасывающий насос?

Авторы многих сайтов ошибочно причисляют к самовсасывающим насосам поверхностные и даже циркуляционные центробежные машины, которые необходимо полностью заливать жидкостью перед запуском, эти насосы не способны обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода без использования дополнительных устройств.

Попробуем разобраться, почему большинство лопастных гидромашин не обладают самовсасыванием, и какие типы насосов обладают этой способностью. Какие насосы являются самовсасывающими?

Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» самовсасывающим является насос, который способен обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью.

Для работы самовсасвающему насосу может потребоваться небольшое количество жидкости, например, оставшееся после предыдущего запуска.

Почему центробежные насосы не обладают способностью к самовсасванию?

Частицы жидкости в центробежном насосе перемещаются от центра к периферии, а затем по отводу за счет силы инерции. Масса частиц воздуха значительно меньше массы частиц воды, поэтому они не обладают такой инерционностью. Движение частиц воздуха под действием силы инерции при вращении рабочего колеса не создается, значит воздух из всасывающего патрубка выкачиваться не будет и он не заполнится жидкостью.

Если центробежные машины не обладают способностью к самовсасыванию, то существует ли другой динамический самовсасывающий насос?

Какие динамические насосы являются самовасывающими?

Самовсасывающими являются вихревые насосы отрытого типа с глухими каналами, для работы им необходимо небольшое количество воды, оставшееся от предыдущего запуска.

Самовсасывающий вихревой насос

Всасывающий патрубок насоса соединен с каналом, через рабочее колесо жидкость поступает в канал , освобождая объем в ячейке колеса. Свободный объем заполняется воздухом из всасывающего патрубка. При вращении колеса ячейка достигает места, где канал заканчивается жидкость из канала поступает в ячейку рабочего колеса вытесняя газ. При дальнейшем движении жидкость переместится в канал, цикл повторится, вытеснив новую порцию воздуха из всасывающего патрубка в напорный.

Получается, что вихревой насос открытого типа выкачивает воздух из всасывающего патрубка, создавая в нем разряжение, в результате чего линия всасывания насоса постепенно будет заполнятся жидкостью. Этот факт позволяет считать открытые вихревые насосы самовсасывающими.

Эти насосы способны перекачивать не только воду, но и газожидкостную смесь обладают невысоким КПД, который не превышает 30%.

Самовсасывающие вихревые насосы закрытого типа

Вихревые насосы закрытого типа, способны обеспечивать самовсасывание только при наличии напорного сепарирующего колпака.

Устройство для обеспечения самовсасывания — напорный сепарирующий колпак Колпак устанавливается в линии нагнетания насоса.

При запуске в насосе должен находиться небольшой объем жидкости, достаточно воды оставшейся поле предыдущего запуска.

При вращении рабочего колеса вода в канале насоса будет активно перемешиваться с воздухом образуя газожидкостную смесь.

Проходя через профилированный канал колпака смесь закручивается жидкость отбрасывается к периферии канала, а воздух остается в центре и через трубки отводится в напорную линию. Вода из напорного колпака вновь направляется к лопастям рабочего колеса, смешиваясь с новым объемом воздуха, поступившим из всасывания.

Таким образом обеспечивается удаление воздуха из всасывающего трубопровода и заполнение его жидкостью, то есть насос работает в режиме самовсасывания.

Объемные самовсасывающие насосы

Принцип работы объемных насосов основан на изменении объема рабочей камеры. В фазе всасывания объем рабочей камеры увеличивается, в фазе нагнетания — уменьшается. Объемные машины способны перекачивать как жидкость, так и газ, в том числе создавая разряжение в линии всасывания, что обеспечивает заполнение всасывающей линии.

Существуют несколько типов объемных насосов — поршневые, винтовые, шиберные. Большинство конструкций объемных насосов предназначены для работы с гидравлическим малом, однако существуют объемные гидронасосы, предназначенные для работы на воде или эмульсии. Объемные насосы способны работать на высоком давлении, при этом их подача (по сравнению с динамическими) не велика.

Расскажите о собственном опыте, полученном в ходе откачки воды самовсасывающим насосом, поделитесь известными только вам нюансами работы. Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Задавайте вопросы по теме статьи.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий