Самовсасывающий насос: устройство и принцип действия центробежного, работа водяного вихревого насоса, конструкция

Содержание

В практике пищевых производств часто требуется подача небольшого количества жидкости при относительно большом напоре. Использование центробежных насосов в этих целях приводит к применению тихоходных машин или к использованию многоступенчатых насосов.

Добиться высокой экономичности такой насосной установки не удается. Для создания относительно высоких напоров при малой подаче чистых невязких жидкостей применяют вихревые насосы.

Наиболее распространенным является одноступенчатый насос с вихревым рабочим колесом, консольно насаженным на вал насоса.

Вихревой насос предназначен для перекачки воды и других невязких жидкостей с подачей до 35 кубических метров в час при напоре от 9 до 90 метров с температурой до 90 °С без абразивных примесей при отсутствии большой вязкости у жидкости.

Устройство вихревого насоса

Устройство вихревого насоса во многом напоминает устройство насосов центробежного типа

Основной рабочей деталью насоса является вихревое колесо 1, посаженное на вал 2. Вихревое рабочее колесо монтируется в корпусе насоса 3, имеющем всасывающий 4 и нагнетательный 6 патрубки (при вращении рабочего колеса против часовой стрелки на рисунке).

Нагнетательный патрубок отделяется от всасывающего специальной перемычкой 5, перекрывающей не менее двух лопаток рабочего колеса.

• Эта перемычка должна подходить к внешней окружности рабочего колеса – с минимальным зазором, отделяя всасывающую полость насоса от напорной.
• Вихревое рабочее колесо представляет собой диск с фрезерованными по окружности пазами, обазующими лопатки.
• Внутри корпуса вихревого насоса вокруг рабочего колеса расположен отливной канал 7, идущий по направлению вращения от входного до напорного патрубка.

Вихревой насос – принцип действия

Строгой теории вихревых насосов нет. Поэтому существуют, в некоторой степени отличающиеся друг от друга, взгляды на сущность гидравлических процессов, происходящих в вихревом насосе. Так считается, что при увлечении быстродвижущимися частицами жидкости в ячейках рабочего колеса медленнодвижущихся частиц жидкости в боковых или охватывающих верхнюю часть колеса особых каналах, устроенных в корпусе насоса, происходит интенсивное образование и разрушение вихрей – вихревой эффект. Кроме того, при протекании жидкости нутрии насоса, дополнительно возникает центробежный эффект.

Эти два явления и создают напор насоса.

С другой стороны считается, что принцип действия вихревого насоса аналогичен работе многоступенчатого, и основан на действии центробежной силы.

При вращении рабочего колеса частицы жидкости из точки А(рисунок с лопатками колеса) под действием центробежной силы перемещаются вдоль лопатки в точку Б, а во время своего движения по лопатке жидкость приобретает скоростную энергию, с которой выбрасывается в отливной канал.

В канале скоростная энергия частицы жидкости переходит в потенциальную энергию давления и частица вновь подхватывается лопаткой рабочего колеса. За время движения от всасывающего патрубка до напорного такой цикл повторяется много раз. При этом каждый раз происходит приращение энергии.

Следовательно, в одном рабочем колесе вихревого насоса происходит работа, сходная с работой нескольких рабочих колес многоступенчатого центробежного насоса.

В результате действия на жидкость вихревого и центробежного эффектов напор, создаваемый одним рабочим колесом вихревого насоса, в 4-5 раз превышает напор, создаваемый центробежным насосом такого же размера при одинаковой частоте вращения.

Виды вихревых насосов

Центробежно-вихревой насос

Появление этого типа насосов обусловлено необходимостью решения вопросов кавитации.

В вихревом насосе рабочая среда подходит к рабочему колесу по периферии – в зоне высоких скоростей. Поэтому велика вероятность возникновения в этом месте кавитации.

Для сведения вероятности возникновения к нулю необходимо увеличить давления на входе в насос. Для этого на валу вихревого насос дополнительно устанавливается центробежное колесо. Благодаря такой конструкции удалось не только справиться с кавитацией, но и значительно увеличить КПД агрегата.

Отсюда и вытекает название этого типа оборудования центробежно вихревой насос.

Поверхностный вихревой насос

Насос поверхностный вихревой при сравнении выигрывает у центробежного. При схожих габаритах оборудование этого типа способно создавать напор в разы больший чем центробежное оборудование. Кроме того многие модели таких насосов обладают возможностью самовсасывания.

Благодаря этой возможности вихревые насосы используются для скважины. Они способны поднимать воду с глубины до 20 метров.

Поверхностный вихревой насос широко используется в быту и на производстве.

Вихревые вакуумные насосы

Вихревые вакуумные насосы используются для создания вакуума. Принцип работы такого насоса подробно описан в статье про водокольцевой насос.

Вихревые вакуумные насосы очень надежны, просты в конструкции и не нуждаются в сложном техническом обслуживании.

Кроме того оборудование это типа может использоваться в качестве воздуходувок. Они широко применяются в качестве тепловых аппаратов для обеспечения подачи требуемого количества тепла или наоборот холодного воздуха.

1. Открытые и закрытые насосы
2. Насосы вихревого типа можно разделить на два вида:   открыто-вихревые агрегаты;   закрыто-вихревые насосы.
3. Принцип их работы немного отличается, поскольку насосы открыто-вихревого типа имеют:   удлинённые лопатки рабочего колеса;   уменьшенный диаметр рабочего колеса в сравнении с просветом рабочего канала;   кольцевой канал в приборе соединён с напорным отверстием.

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.

Закрыто-вихревые агрегаты отличаются следующим:   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.

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.

Преимущества и недостатки вихревых насосов

К преимуществам вихревого насосного оборудования можно отнести следующее:   При тех же габаритах и частоте вращения рабочего колеса вихревые насосы могут создавать напор, в 4-5 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 всасывать и перекачивать жидкости и их эмульсии с воздухом или паром этих жидкостей.

Однако у данного оборудования, в случае сравнения его с другими разновидностями центробежных насосов(например, насосов консольного типа), есть и свои недостатки, среди которых можно перечислить следующие:   Недостатком их является резкое падение напора с увеличением подачи, а также малая степень экономичности, не превышающая 30-50%.   Вихревые насосы не способны перекачивать рабочую среду с высокой вязкостью.   Кроме этого насосы этого типа очень чувствительны к загрязнённой рабочей среде, то есть воде с большим содержанием примесей. Поэтому ими можно пользоваться только для скважины с чистой водой.

Видеоматериалы

Подводя резюме всему выше написанному стоит упомянуть область использования насосов вихревого типа. Их использование оправдано там, где нужно создать большой напор при небольшой подачи воды.

Вихревой насос широко используется в пищевой промышленности или, например, в бытовой сфере этот насос может быть частью автоматизированной насосной станции для водоснабжения загородного дома.

С другой стороны областью применения вихревого насоса может быть его способность перекачивать газожидкостную смесь. Именно поэтому насосы вихревого типа с успехом используются для перекачки летучих жидкостей, а именно керосина и бензина, на автозаправочных станциях.

Вихревые насосы бывают одно и двухступенчатые, а также комбинированные: первое рабочее колесо – центробежное, а второе – вихревое.

Регулирование вихревых насосов может осуществляться задвижкой на нагнетании и перепуском избыточной жидкости из нагнетательной трубки во всасывающую.

Источник: https://www.nektonnasos.ru/article/centrobezhnyj/vihrevoy-nasos/

Устройство и принцип действия самовсасывающих насосов

Для водоснабжения дома или полива огорода используют насосы. Есть они разных видов и конструкций и каждый из них находит свою область применения.

Если вам требуется недорогое и надежное устройство для перекачки воды из скважины, колода или какой-то емкости, обратите внимание на самовсасывающий насос.

Это относительно недорогие устройства, которые устанавливаются на поверхности, качать воду могут с довольно приличной глубины — 8-9 м. При необходимости модели дополняются эжекторами, тогда глубина всасывания увеличивается до 20-35 м. 

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.

Внешний вид самовсасывающего насоса

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).

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.

НазваниеМощностьНапорМаксимальная глубина всасыванияПроизводительностьМатериал корпусаПодсоединительные размерыЦена

Калибр НБЦ-380	380 Вт	25 м	9 м	28 л/мин	чугун	1 дюйм	32$
Metabo P 3300 G	900 Вт	45 м	8 м	55 л/мин	чугун (приводной вал из нержавеющей стали)	1 дюйм	87$
ЗУБР ЗНС-600	600 Вт	35 м	8 м	50 л/мин	пластик	1 дюйм	71$
Elitech НС 400В	400Вт	35 м	8 м	40 л/мин	чугун	25 мм	42$
PATRIOT QB70	750 Вт	65 м	8 м	60 л/мин	пластик	1 дюйм	58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 3700	1100 Вт	50 м	9 м (втроенный эжектор)	70 л/мин	чугун	1 дюйм	122$
БЕЛАМОС XI 13	1200 Вт	50 м	8 м	65 л/мин	нержавеющая сталь	1 дюйм	125$
БЕЛАМОС XA 06	600 Вт	33 м	8 м	47 л/мин	чугун	1 дюйм	75$

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 60-1	370 Вт	40 м	40 л/мин	9 м	чугун	24$
LEO XKSm 80-1	750 Вт	70 м	60 л/мин	9 м	чугун	89$
AKO QB 60	370 Вт	30 м	28 л/мин	8 м	чугун	47$
AKO QB 70	550 Вт	45 м	40 л/мин	8 м	чугун	68 $
Pedrollo РКm 60	370 Вт	40 м	40 л/мин	8 м	чугун	77$
Pedrollo РК 65	500 Вт	55 м	50 л/мин	8 м	чугун	124$

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор.

Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих.

Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Схема подключения выносного эжектора для скважин разного диаметра — двухдюймовая справа, четырехдюймовая слева

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше.

При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан.

В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.

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.

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.

Поверхностные центробежные насосы необходимо заполнять водой перед пуском

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.

Источник: https://stroychik.ru/vodosnabzhenie/samovsasyvayushhie-nasosy

Устройство и принцип действия центробежного вихревого насоса

Насосы получили широкое применение как в быту, так и в промышленности. Существует несколько разновидностей подобного оборудования, каждое обладает своим достоинствами и недостатками. Чаще всего в быту и промышленности устанавливается центробежный вихревой насос. Рассмотрим его устройство и принцип работы подробнее.

Содержание

Область применения Основные элементы вихревого насоса Принцип действия вихревого насоса Присутствие примесей Классификация вихревых насосов

Область применения

Аппараты рассматриваемого типа в первую очередь используются для перекачивания различных жидкостей и эмульсий. При этом они могут применяться в случае присутствия большого количества примесей крупной фракции, так как в конструкцию включается измельчитель.

Область применения вихревых центробежных насосов:

1. Пожаротушение. Конструкция надежная и может работать в течение длительного периода.
2. Водоочистительные системы. Как ранее было отмечено, насос может работать при высоком показателе концентрации примесей.
3. Подача воды от скважины в дом.
4. Поливные системы. Простота конструкции определяет ее небольшие габаритные размеры и относительно невысокую стоимость. Поэтому при необходимости можно установить ее для создания давления в системе.

На основе принципа действия центробежного вихревого насоса также создается другое оборудование, которое применяется для установки в системе вентиляции или газоснабжения.

Основные элементы вихревого насоса

Типовая конструкция центробежного вихревого насоса состоит из следующих элементов:

1. Корпуса, который зачастую изготавливается в виде спирали. При создании корпуса, как правило, используются металлы и сплавы, не реагирующие на воздействие воды. На протяжении многих лет корпуса большинства моделей изготавливались из чугуна. Единственным его недостатком можно назвать восприимчивость к ударным нагрузкам.
2. Нагнетательного элемента. Для того чтобы создать давление в системе требуется создать крутящий момент, который и становится причиной возникновения центробежной силы. Для этого устанавливается обычный электрический двигатель, который имеет повышенную защиту наружной оболочки. Именно от мощности этого элемента конструкции зависит показатель производительности мотора, но не всегда.
3. Рабочее колесо. Для создания центробежной силы нужен вращающийся элемент с определенным диаметром, который способен захватывать жидкость. Вращающееся колесо имеет на поверхности своего рода лопасти. Кроме этого устанавливается дополнительное вихревое колесо, которые способно повысить коэффициент полезного действия устройства.
4. Трубки напора и всасывания с клапанами. Насос является промежуточным элементом между потребителем и источником воды. Для того чтобы при всасывании не проходила потеря давления, как и при отдаче воды могут устанавливаться клапана. Кроме этого в продаже есть и модели без клапанов с хорошо изолированной камерой нагнетания.
5. Соединительные и фиксирующие элементы. Из-за высокого давления в системе подключаемые трубы должны надежно фиксироваться.

Кроме этого некоторые варианты исполнения могут иметь предохранительные механизмы, которые не позволяют нагнетателю перегреваться от возросшей нагрузки или подачи электричества с неправильными параметрами, конструктивные элементы для измельчения примеси и т.д. Каждая модель насоса создается под определенные задачи.

Принцип действия вихревого насоса

Принцип действия следующий:

1. Работать устройство начинает при включении мотора, что может происходить как в автоматическом режиме, так и от ручного блока управления.
2. Крутящий момент создается непосредственно мотором. Он передается напрямую колесу с лопастями.
3. Во время вращения лопасти подхватывают жидкость, на которую начинает воздействовать центробежная сила.
4. Скорость движения лопастей намного больше скорости движения жидкости, за счет чего в системе образуется вихорь. Этот процесс обуславливает передачу преобразованной энергии от установленного электродвигателя жидкости.

Многократное прохождение жидкости через колесо с крыльчаткой определяет существенно увеличение напора. В сравнении с другими вариантами исполнения рассматриваемый насос способен создавать высокое давление при минимальных затратах.

Присутствие примесей

Особое внимание следует уделить тому, есть ли в воде примеси. Это связано с тем, что крупные объекты могут стать причиной повреждения крыльчатки, которую изготавливают из нержавеющих пластик или даже пластика. Поэтому вихревые насосы реже других создаются для установки в систему отвода сточных вод.

Для того чтобы защитить лопатки от прямого механического воздействия не могут устанавливаться фильтры, так как они будут быстро забиваться. Решением данной проблемы становятся различные измельчители, которые способны крупные фракции превратить в мелкую примесь.

Классификация вихревых насосов

Различают две основные группы рассматриваемого насоса:

1. Открыто-вихревой. Особенности подобной конструкции определяют возможность существенного увеличения размера лопаток, что повышает эффективность насоса без изменения показателя частоты вращения.
2. Закрыто-вихревые встречаются довольно часто. Модели, относящиеся к этой группе имеют небольшие лопатки, которые расположены с противоположным уклоном.

По показателю расположения насоса в системе выделяют следующие группы:

1. Погружные. Некоторые насосы погружают на дно резервуара, с которого будет проводится откачка жидкости. Как правило, подобные конструкции имеют герметичный корпус электрической части, корпус и многие другие детали изготавливаются из нержавеющих металлов, чаще всего чугуна. Стоит учитывать тот момент, что многие аппараты не способны провести перекачку жидкости с твердыми или волокнистыми включениями.
2. Поверхностные или наружные. Насосы могут устанавливаться так, что основная часть будет находится на поверхности, к примеру, в защищенном помещении, а откачка будет осуществляться за счет опускания шланга ниже поверхности жидкости. Данный вариант исполнения чаще всего применяется в качестве переносного насоса. В отличии от предыдущей группы рассматриваемая характеризуется простотой проведения обслуживания.

По степени совмещенности выделяют:

1. Вихревые насосы, применяемые для дренажных и фекальных систем одновременно. Большинство моделей способно проводить перекачку массы с примесью, которая составляет не более 1000 килограмм на кубический метр. Довольно часто устанавливаются на объектах горнодобывающей промышленности или на городской очистительной станции.
2. Некоторые модели могут работать с рабочей средой, температура которой достигает 100 градусов Цельсия. Подобные эксплуатационные качества достигаются путем использования жаропрочных сплавов при производстве элементов, которые находятся в соприкосновении с рабочей средой. За счет этого существенно повышается их стоимость.
3. Вакуумные чаще всего устанавливают для перегонки воздуха. Особенностью подобных конструкций можно назвать невысокий уровень исходящего шума, а также отсутствие необходимости в проведении частого обслуживания. Может использоваться для подачи теплого или холодного воздуха в зависимости от предназначения конкретной модели.

В заключение отметим, что центробежно-вихревые модели практически ничем не отличаются по конструкции и принципу действия от вихревых, за исключением наличия второго колеса. За счет этого существенно повышается коэффициент полезного действия при неизменном значении мощности установленного электродвигателя.

При выборе конкретной модели уделяется внимание диаметру колеса с лопастями, мощности установленного электрического двигателя.

Некоторые производители в качестве основной информации указывают мощность и пропускную способность, которая указывает количество проходящей жидкости в определенной системе за отчетный промежуток времени.

Идеальным сочетанием можно назвать маломощный мотор и системы с высокой пропускной способностью, но стоит помнить о том, что при повышении второго показателя увеличивается оказываемая нагрузка на электродвигатель. Подобное явление не позволит использовать оборудование на полную мощность.  

Источник: https://nasoskm.ru/vihrevie-nasosi/printsip-deystviya-tsentrobezhnogo-vihrevogo-nasosa

Вихревой насос воды: устройство и принцип действия, разновидности, достоинства и недостатки

В системах автоматического водоснабжения и сельскохозяйственных оросительных комплексах устанавливаются вихревые насосы. Данный вид оборудования обеспечивает при малых объемах жидкости сильный напор. Имеет преимущества перед другими видами гидравлических машин.

Вихревые насосы используются в разных отраслях промышленности.

Где применяют вихревой насос?

Гидравлическое устройство данного вида используется для перекачки среды из резервуаров и водоемов, подъема воды из скважин, перемещения газообразных веществ. Может применяться только при отсутствии механических примесей в жидкости.

Имеет несколько областей применения:

• системы водообеспечения жилых зон;
• оросительные комплексы;
• химическая промышленность;
• в качестве компрессора пониженного давления;
• в роли питающего насоса в котельных установках.

Гидравлические машины с данным механизмом используются в качестве вакуумных насосов.

Устройство и принцип работы

Механизм отличается простым устройством, что позволяет использовать при его изготовлении тугоплавкие сплавы, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к агрессивной среде.

Особенности устройства:

1. Основным рабочим элементом приспособления является колесо. Внешне деталь представляет собой массивный диск из стали, в конфигурации которого предусмотрены пазы. Они образуют лопатки (пластины), имеющие прямую направленность. Они расположены под углом или вдоль радиуса.
2. Колесо размещено в корпусе цилиндрической формы. Особенностью механизма являются уменьшенные торцевые зазоры.
3. В верхней части агрегата расположены всасывающий и напорный патрубки. Благодаря этой особенности при запуске аппарата происходит самовсасывание жидкости.
4. Между отверстиями предусмотрена перемычка. При зазоре, составляющем 0,2 мм, она прижимается к основному элементу, при этом перекрывает несколько пластин. Позволяет отделить всасывающее пространство от напорной камеры.
5. Отливной водоток размещен концентрично по отношению к центральной оси крутящего механизма, направлен от всасывающего до выходного патрубка.

Устройство вихревого насоса.

После всасывания вода перемещается внутри аппарата, затем выбрасывается под давлением из выходного отверстия. Циркуляция среды обеспечивается пластинами. Относительно основного элемента перемещение происходит по касательной оси. В процессе движения внутри корпуса жидкая структура испытывает воздействие центробежной силы, нарастающей в процессе вращения с главным элементом.

Принцип действия механизма основан на применении сил трения и инерции, что создает сходство с центробежными насосами.

Однако в алгоритме схемы работы существуют особенности:

1. В момент вращения основного элемента в пазы попадает небольшой объем жидкости.
2. Вода перемещается от периферии к центральной части (это отличает механизм от центробежного аппарата).
3. Затем жидкость движется вдоль пластин, направляясь от центра к периферии.
4. Благодаря этому среда получает ускорение и выходит с высокой скоростью.

На каждой лопасти образуется вихрь, жидкость совершает внутри корпуса сложные перемещения при простом устройстве механизма, повышая производительность. Благодаря всасывающей способности пластин и созданному давлению в механизм попадает следующая порция воды, цикл повторяется. Это увеличивает напор и давление при небольших затратах энергии.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревой насос для воды обеспечивает бесперебойную транспортировку жидкости в трубопровод. При выборе устройства учитывается количество потребляемой воды за 1 час.

Данный вид оборудования имеет преимущества:

1. Создает сильный напор, превышающий в 7 или 9 раз показатель при использовании центробежного устройства при равном размере колес и частоте оборотов.
2. Самостоятельно всасывает жидкую среду.
3. Может использоваться при попадании воздуха внутрь корпуса, для перекачки газожидкостной смеси.
4. Поднимает воду с глубины до 15 м (показатель можно усилить с помощью эжектора). Это обусловлено наличием импеллера, создающего давление по принципу эжекторного аппарата.
5. Ремонт вихревых устройств обходится дешевле благодаря простой конструкции механизма.
6. Меньшая зависимость от противоположного напора в водопроводе.

Преимущество насоса – простота конструкции механизма.

Одним из недостатков является высокая чувствительность к присутствию в среде абразивных частиц. В механизме используются малые зазоры, присутствие твердых примесей различной природы приводит к износу насоса.

Другие недостатки:

1. Низкий общий коэффициент полезного действия, составляющий от 35 до 45%. Нецелесообразно использовать оборудование высокой мощности. Вследствие создания интенсивных вихрей жидкости происходит гидравлическая потеря, составляющая до 30% на валу. Из-за перетекания среды через зазоры перемычки отмечаются объемные потери до 20%. Вследствие трения в уплотнительных устройствах и подшипниках происходят механические потери.
2. Неспособность перекачивать среду с высокой вязкостью.

Стабильная работа устройства при низком износе наблюдается при использовании для подачи воды из артезианских скважин.

Классификация вихревых конструкций

Разные модели вихревых гидравлических машин могут отличаться принципом работы.

Классификация изделий выглядит следующим образом:

• открытого и закрытого типов;
• поверхностные или погружные;
• комбинированные.

У агрегатов отличаются особенности внутреннего строения.

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Конструкция насосов закрытого и открытого типа.

Конструкции открытого типа называются открыто-вихревыми. Отличаются удлиненными пластинами. Имеют меньшее сечение колеса, чем диаметр водотока. При этом кольцевой канал имеет связь только с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые механизмы характеризуются уменьшенной длиной пластин на колесе. При этом они могут быть расположены под разными углами. Еще одной особенностью являются равнозначные диаметры колеса и канала, который в данном устройстве соединен с входным и выходным отверстиями.

Данные особенности создают отличия в принципе работы:

1. При запуске насоса открытого типа среда сначала попадает в рабочее пространство, а затем проходит в водоток.
2. При использовании закрытого устройства жидкость сразу попадает в канал.

В обоих случаях формируется поток, направленный в трубопровод.

Погружные и поверхностные модели

Погружные модели устанавливаются в жидкой среде, используются для перекачки. Способны перемещать жидкости с небольшой степенью вязкости. Поверхностные изделия предназначены для циркуляции профильтрованной воды, используются в системах водообеспечения и для орошения участка земли.

Комбинированные варианты

Разрез центробежно-вихревого насоса.

Комбинированные вихревые механизмы отличаются техническими характеристиками.

Их классифицируют следующим образом:

1. Центробежно-вихревые. Особенность устройств – внутри корпуса 2 вида колес: вихревые и центробежные. В сравнении с классическими моделями обладают более высоким КПД. Используются при перемещении жидкостей, нагревающихся не выше +105°C.
2. Свободно-вихревые. Благодаря способности перекачивать загрязненную среду используются в очистных сооружениях, в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для откачивания воды из скважин в добывающей промышленности.

Существуют вакуумные агрегаты, используемые для нагнетания горячего или холодного воздуха, создания условий вакуума, просушивания или в сфере аэрации водоемов.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный?

Вихревые устройства позволяют добывать воду с большой глубины, центробежные насосы поднимают жидкость в колодцах не более 7 м. Работа первого вида в несколько раз эффективнее последнего, однако имеет ряд ограничений. Центробежные механизмы характеризуются универсальностью и высокой производительностью. Невозможно сказать однозначно, какое оборудование лучше.

При выборе насоса учитывается ряд параметров:

1. Мощность. От характеристики зависит глубина забора воды, агрегат подбирается под особенности водопровода.
2. Габариты. Размер насоса должен соответствовать величине скважины.
3. Сила напора. Насос должен обеспечивать необходимое давление в системе водопровода. При отсутствии необходимого показателя нарушается работа бытовой техники, котлов, что приводит к их поломке.
4. Количество точек потребления.
5. Возможность технического сопровождения оборудования в случае его поломки.

Актуальность использования определяется индивидуально.

Источник: https://VodaSovet.ru/nasos/vihrevoj-nasos

Вихревые самовсасывающие насосы для воды: устройство, принцип действия, сферы применения

Вихревой насос, используемый для перекачивания жидких сред, неслучайно пользуется такой высокой популярностью как на производстве, так и в быту.

Современные производители предлагают вихревые насосы различных видов, отличающиеся друг от друга как своими конструктивными особенностями, так и принципом работы, но общим для всех подобных устройств является наличие в их конструкции рабочего колеса, оснащенного специальными лопатками.

Вихревой насос DAB KP-60/6, предназначенный для использования в быту и в небольших производственных системах

Особенности конструкции

Основной элемент любого вихревого насоса, как уже было сказано выше, – рабочее колесо (крыльчатка), оснащенное лопастями, которые по отношению к оси такого колеса могут располагаться в радиальном или наклонном положении.

Вращение крыльчатки происходит во внутренней части цилиндрической камеры, зазоры между стенками которой и торцевыми частями лопаток минимизированы.

Жидкая среда сначала всасывается через входное отверстие, затем перемещается под действием лопастей во внутренней камере насосного устройства и выталкивается через выходной патрубок.

Рабочее колесо (лопастная крыльчатка) вихревого насоса

Во внутренней части вихревых насосных устройств имеется отливной канал, который концентричен оси вала и направлен от принимающего патрубка к выходному.

Разделение всасывающей и напорной полостей рабочей камеры обеспечивает специальная перемычка, которая прижимается к рабочему колесу с минимально существующим зазором (составляющим две десятых миллиметра) и одновременно перекрывает не менее двух лопастей.

Если сравнивать насосы вихревые с устройствами обычного центробежного типа, то при аналогичных размерах и равной частоте вращения крыльчатки первые способны создавать значительно более высокое давление перекачиваемой среды (в семь раз больше). Вихревые насосы за счет особенностей своей конструкции могут не только функционировать в самовсасывающем режиме, но и перекачивать газово-жидкостные среды.

Устройство вихревого насоса

Крыльчатка насоса вихревого типа, вращающаяся внутри его корпуса, располагается в нем эксцентрично. Так создается наименьший зазор между торцевой частью лопаток и внутренними стенками камеры.

Наиболее значимое различие центробежных и вихревых насосов состоит в том, что в последних жидкость, попадающая в рабочую камеру, двигается по касательной по отношению к окружности крыльчатки.

Продвижение жидкости по специальной канавке, проходящей по всей окружности рабочей камеры, обеспечивается за счет центробежных сил, создаваемых при вращении жидкой среды совместно с крыльчаткой.

Канал, по которому жидкость внутри вихревого насосного устройства перемещается от принимающего патрубка к выходному, разделен специальным уплотнительным выступом. Последний необходим для того, чтобы не допустить попадания перекачиваемой жидкой среды из напорной зоны во всасывающую камеру.

Принцип действия

Принцип действия вихревых насосов довольно прост. При совместном вращении перекачиваемой жидкой среды и крыльчатки создаются центробежные силы, под действием которых жидкость выталкивается в выходной патрубок под определенным напором. Если сравнивать центробежный и вихревой насосы по принципу действия, можно выделить ряд отличий.

Схемы работы центробежного и вихревого насосов

Так, особенности функционирования вихревого насоса заключаются в следующем.

• При вращении крыльчатки в принимающий патрубок поступает небольшой объем перекачиваемой жидкости, которая начинает перемещаться по специальным пазам вращающегося элемента устройства.
• Жидкость, попавшая в пазы крыльчатки, перемещается по ним от периферийной части лопастей к центральной (центробежный самовсасывающий насос работает по-другому).
• Жидкость внутри насоса под воздействием центробежной силы перемещается по канавкам в лопатках в обратную сторону (к их периферии) и под определенным напором выталкивается в выходной патрубок.
• В области принимающего патрубка лопатки, вращаясь, создают разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание жидкости во внутреннюю часть насоса.

Конструкция вихревого насоса разработана таким образом, что за один оборот крыльчатки цикл всасывания перекачиваемой жидкости и ее выталкивания в напорный патрубок повторяется много раз, что приводит к увеличению энергии потока жидкой среды и, соответственно, возрастанию значения формируемого напора.

Основные разновидности

Вихревые насосы по своему конструктивному исполнению делятся на две категории:

1. открыто-вихревые;
2. закрыто-вихревые.

Насосы первого типа отличаются следующими конструктивными особенностями.

• Лопасти, которыми оснащена крыльчатка, имеют удлиненную форму.
• Крыльчатка, если сравнивать ее с просветом рабочего канала, отличается уменьшенным диаметром.
• Кольцевой канал соединен с напорным патрубком.

Схема вихревого насоса с открытым каналом

Электронасосы закрыто-вихревого типа также обладают определенными конструктивными особенностями.

• Лопатки насосов данного типа, если сравнивать их с подобными элементами открыто-вихревых устройств, более короткие и располагаются на поверхности рабочего колеса под разными углами.
• Поперечное сечение внутренней камеры равно диаметру рабочего колеса.
• Кольцевой канал закрыто-вихревых насосов соединяется и с принимающим патрубком, и с выходным.

Схема вихревого насоса с закрытым каналом

Естественно, различия затрагивают не только конструкцию насосного оборудования указанных типов, но и принцип действия таких устройств. Насосы открыто-вихревого типа функционируют следующим образом.

1. Перекачиваемая жидкость по принимающему патрубку поступает во внутреннюю рабочую камеру.
2. Захваченная вращающейся крыльчаткой, перекачиваемая среда попадает в кольцевой канал.
3. Вихревой поток перекачиваемой жидкости, перемещаясь по кольцевому каналу, способствует формированию напорного потока, который и направляется к выходному патрубку.

Поскольку диаметр крыльчатки у насосов закрыто-вихревого типа, как уже говорилось выше, равен поперечному сечению рабочей камеры, жидкость из входного патрубка сразу попадает в кольцевой канал, где и создается напорный поток.

Многоступенчатый вихревой насос открытого типа

Классифицируют насосы вихревого типа и по их расположению относительно перекачиваемой среды. Так, в зависимости от данного параметра различают:

• устройства погружного типа, которые, как понятно из их названия, в процессе эксплуатации находятся в толще перекачиваемой среды (используют такие насосы как в бытовых, так и в промышленных целях, перекачивая с их помощью чистые жидкости не слишком высокой вязкости);
• насосы поверхностного типа, которые располагают в непосредственной близости от резервуара с жидкой средой или скважины, надежно защищая их корпус от попадания жидкости (оборудованием данного типа оснащают оросительные системы и системы подачи воды для бытовых целей).

Поверхностный вихревой насос бытового применения, предназначенный для подачи чистой воды из скважин или колодцев

Кроме вихревых насосов классической конструкции, современная промышленность выпускает совмещенные устройства.

• Насосы свободно-вихревого типа имеют конструкцию, которая позволяет им перекачивать сильно загрязненные жидкие среды. Данные устройства применяют в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для оснащения очистных сооружений и в горнодобывающей промышленности (без помощи такого оборудования не обходится бурение скважин, из которых необходимо откачивать жидкие среды).
• Насосы центробежно-вихревого типа способны работать с жидкими средами, температура которых доходит до 105°. Конструктивной особенностью таких насосов является то, что они оснащены сразу двумя рабочими колесами: центробежным и вихревым. За счет такой конструктивной особенности данное оборудование отличается значительно более высоким КПД (по сравнению с классическими вихревыми устройствами).
• Вакуумные насосы вихревые могут использоваться в качестве воздуходувки или для откачивания воздуха – создания неглубокого вакуума. Такие насосы просты в использовании и не нуждаются в сложном техническом обслуживании. Они находят широкое применение в качестве теплового аппарата, при помощи которого обеспечивается подача и распространение требуемого количества теплого или холодного воздуха. В частности, такое оборудование успешно используют для сушки стеклотары, с его помощью осуществляют аэрацию искусственных и естественных водоемов.

Достоинства и недостатки

У вихревого центробежного насоса специалисты отмечают целый ряд достоинств.

1. Вихревой поверхностный насос, если сравнивать его с обычными центробежными с такими же габаритами, способен создавать в семь раз больший напор перекачиваемой жидкости. Благодаря этому свойству подобный насос высокого давления, способный работать с производительностью до 12 литров перекачиваемой жидкой среды в минуту, отличается компактными габаритами.
2. Многие модели вихревых насосов обладают самовсасывающей способностью, то есть могут запускаться даже в том случае, если входной трубопровод предварительно не заполнен жидкой средой.
3. Устройство вихревого насоса позволяет использовать такое оборудование для перекачивания не только жидких сред, но и смесей, содержащих в своем составе газообразные включения. Более того, устройства данного типа способны как перекачивать комбинированные среды, так и обеспечивать их транспортировку по трубопроводам с хорошим напором.
4. В качестве насоса для скважины устройства вихревого типа способны поднимать перекачиваемую жидкую среду с глубины, доходящей до 20 метров.
5. Поверхностный насос вихревого типа может создавать напор перекачиваемой жидкой среды, не уступающий по своим показателям напору, формируемому при помощи насосного оборудования промышленного назначения.
6. За счет особенностей своей конструкции вихревой самовсасывающий насос может успешно использоваться для перекачивания и транспортировки летучих жидких смесей (таких, например, как бензин и сжиженный газ).

Вихревой насос консольного типа, используемый в системах холодного и горячего водоснабжения

Естественно, есть у вихревого насосного оборудования и недостатки. Перечислим наиболее значимые из них.

1. Значение КПД такого оборудования не превышает 45%. Из-за такого низкого КПД использование высокомощных насосов вихревого типа является экономически нецелесообразным. Как правило, применение вихревых насосов для скважин или перекачивания рабочих сред из резервуаров предпочтительно в тех случаях, когда использовать центробежное или любое другое насосное оборудование не представляется возможным.
2. Применять такой насос для воды допускается только в том случае, если жидкая среда, которую предстоит перекачивать, чистая и не содержит нерастворимых включений.
3. Особенности конструкции вихревых насосов не позволяют использовать такие устройства для перекачивания вязких жидкостей.

Вихревая насосная станция Aquatica , обеспечивающая полностью автоматическую подачу воды

Сферы применения

Существует множество сфер использования вихревых насосов. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

1. С помощью насосных установок на предприятиях химической промышленности перекачивают кислоты, щелочи и другие агрессивные жидкие среды. Насосы вихревого типа отличаются простотой конструкции, что позволяет использовать для их оснащения детали, изготавливаемые из химически стойких полимеров и металлических сплавов, трудно поддающихся механической обработке и литью.
2. С помощью вихревых насосов транспортируют летучие жидкости. С последними в насос закачивается и пар, который они выделяют. Эффективно справляется с такими смесями насосное оборудование вихревого типа, в отличие от самовсасывающего центробежного насоса. Данным оборудованием, в частности, оснащают АЗС и топливозаправочную технику, используемую на аэродромах и в аэропортах.
3. Перекачивание жидкостей, содержащих в своем составе большое количество растворенных газов, также осуществляется с использованием вихревых насосов.
4. Насосными установками вихревого типа оснащают маленькие насосные станции, работающие в автоматическом режиме. Здесь использование насосного оборудования других типов нецелесообразно: центробежные насосы в таких случаях малопригодны, а устройства поршневого типа слишком дороги и громоздки.
5. Вихревое насосное оборудование задействовано в коммунальном хозяйстве, где требуется транспортировка жидкой среды с малой подачей и большим напором.
6. Данные гидромашины используются в качестве вакуум-насосов, компрессоров низкого давления и вместо водокольцевых компрессоров.
7. Вихревыми устройствами, выступающими в функции питательных насосов, оснащают маломощные котельные установки.

Вообще, если учитывать принцип действия и технические характеристики вихревых насосов, можно сделать вывод о том, что их применение оправдано в тех случаях, когда перекачиваемую жидкую среду необходимо транспортировать с небольшой подачей, но большим напором.

Современная промышленность выпускает насосное оборудование вихревого типа, производительность которого составляет минимум 8 и максимум 60 м3/час, а напор – от 25 до 250 метров.

Источник: http://met-all.org/nasosy/vihrevoj-nasos-samovsasyvayushhij-dlya-skvazhiny-ustrojstvo-i-printsip-dejstviya.html