Принцип работы насоса. Классификация насосов для воды Какие виды насосов относятся к объемным

14.06.2019

Насосы – это машины, в которых производится преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости, в результате чего происходит ее перемещение.

В пищевых производствах насосы являются одними из самых распространенных видов оборудования, надежная работа которых обеспечивает непрерывность технологического процесса. Насосы используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (молочных продуктов, пасты, сыворотки, спирта и.т.п.) при различных температурах.

От параметров перекачиваемой жидкости во многом зависит тип и надежность работы насоса.

По принципу действия все насосы (рис. 2.23) делят на две большие группы – объемные, динамические, а также эрлифты и монтежю, в которых для перемещения жидкости используется энергия сжатого воздуха.

Объемные насосы. Для транспортировки жидкостей при высоких давлениях применяют объемные насосы. На рис. 2.24 показаны схемы объемных насосов. К объемным насосам с возвратно-поступательным движением рабочего органа относятся поршневые, плунжерные, диафрагменные. С вращательным движением рабочего органа - ротационные, одно-, двух- и трехвинтовые, шестеренчатые.

Принцип действия объемных насосов состоит в вытеснении некоторого количества жидкости из рабочего объема машины. Энергия жидкости в них повышается в результате увеличения давления. В объемных насосах подача (производительность) не зависит от напора. Подача пропорциональна скорости перемещения рабочего органа или числу циклов в единицу времени. Объемные насосы являются самовсасывающими в отличие от динамических насосов. Их используют для перекачивания высоковязких жидкостей, жидкостей с большим содержанием газов и плохо текучих продуктов.

Динамические насосы. В насосах этого типа энергия жидкости увеличивается благодаря взаимодействию лопаток рабочего колеса и перемещающегося потока. Под действием вращающихся лопаток жидкость приводится во вращательное и поступательное движение. При этом ее давление и скорость возрастают по мере движения в рабочем колесе.

В динамическом насосе увеличивается доля кинетической энергии в связи с увеличением скорости потока на выходе из рабочего колеса.

К динамическим насосам относятся вихревые, центробежные, диагональные, осевые насосы. Именно в таком порядке возрастают подачи насосов и уменьшаются создаваемые напоры.

Рис. 2.23. Классификация насосов

Рис. 2.24. Схемы конструкций объемных насосов:

а) плунжерный; б) диафрагменный; в) ротационный; г) шестеренчатый;

д) винтовой

Центробежные насосы . Принципиальная схема центробежного насоса приведена на рис. 2.25.

Центробежный насос (или ступень многоступенчатого насоса) состоит из подвода 1, рабочего колеса 2, ротора 3, отвода 4. Жидкость подается во входной патрубок насоса и затем в рабочее колесо, откуда под действием вращающихся лопаток нагнетается в отвод. Давление жидкости на выходе из отвода при этом становится больше, чем на входе за счет торможения потока и преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию давления.

Рис. 2.25. Схема конструкции центробежного насоса

К достоинствам центробежных насосов можно отнести отсутствие пульсаций потока жидкости и высокую приспособляемость к различным условиям работы, благодаря применению соответствующих типов колес.

Недостатками центробежных насосов являются: ограниченный диапазон подач и напоров; низкий КПД при отклонении от номинальных режимов работы; снижение КПД с ростом вязкости перекачиваемой жидкости; зависимость подачи от противодавления и сопротивления системы; невозможность обеспечения работы с самовсасыванием жидкости в пусковой период без специальных устройств.

Вихревые насосы. Отличительная особенность этого типа насосов – вихревое движение жидкости (рис. 2.26). Многократное контактирование потока жидкости с рабочим колесом сопровождается повышенными потерями энергии, в результате чего КПД насосов не превышает 40 - 50%. Вихревые насосы в сравнении с центробежными могут удалять газы из всасывающей линии, т.е. перекачивать газожидкостные смеси, и обеспечивают самовсасывание в пусковой период.

Осевые насосы используют для создания больших подач при перекачивании загрязненной воды, вязких и мало- вязких продуктов, подпиточной и оборотной воды. По сравнению с центробежными осевые насосы (рис. 2.27) имеют большие подачи и меньшие напоры.

В пищевой промышленности широкое распространение получили, в основном, поршневые, плунжерные, ротационные и центробежные насосы.

Поршневые и плунжерные насосы отличаются более высокими КПД и создаваемыми давлениями, но ограничены производительностью.

Широкое применение для целей энергосбережения получили струйные насосы , которые успешно конкурируют с лопастными насосами при наличии сбросных высокопотенциальных потоков газа, пара и жидкостей.

Рис. 2.26. Схема конструкции вихревого насоса:

1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – окно всасывания; 5 – нагнетательный патрубок; 6 – вал

Рис. 2.27. Схема конструкции осевого насоса:

1 – входной направляющий аппарат; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо;

4 – диффузор

Параметры насосов

Работа насоса и насосной установки характеризуется рядом параметров, наиболее важными из которых являются:

Подача насоса . Различают объемную и массовую подачу насоса. Объемная (массовая `M ) подача - объем (масса) жидкости, подаваемой насосом в напорный патрубок в единицу времени. Объемная и массовая подачи связаны соотношением

где r - плотность жидкости.

Напор насоса - представляет собой энергию, сообщаемую насосом единице веса перемещаемой жидкости. Напор, в соответствии с уравнением Бернулли, равен разности полных напоров за насосом на линии нагнетания и на линии всасывания:

где p н и p вс - абсолютные давления на выходе и входе насоса; w н и w вс -скорости жидкости на выходе и входе насоса; z н и z вс - высоты точек замера давления, отсчитанные от произвольной горизонтальной плоскости сравнения.

Полезная мощность - мощность, сообщаемая насосом, перемещаемой жидкости:

Мощность на валу (эффективная) :

Коэффициент полезного действия представляет произведение трех коэффициентов, характеризующих отдельные виды потерь энергии в насосе :

где - гидравлический, объемный и механический КПД насоса, соответственно.

Таким образом, потери энергии в насосе подразделяются на гидравлические, объемные и механические.

Гидравлические потери энергии связаны с трением жидкости и вихреобразованием в проточной части. Для лопастных насосов это сопротивление подвода, рабочего колеса и отвода.

Теоретический напор H т , создаваемый насосом, больше напора действительного H на величину гидравлических потерь h г :

Гидравлический КПД представляет собой отношение действительного напора к теоретическому:

Объемные потери связаны с перетеканием жидкости через зазоры из области повышенного в область пониженного давления, а также утечками через уплотнения. Часть теряемой энергии учитывается объемным КПД:

где Q т - теоретическая производительность насоса; Q ут - перетечки внутри и утечки из насоса.

К механическим потерям относят трение в подшипниках, в уплотнениях вала, потери на трение жидкости о нерабочие поверхности рабочих колес (дисковое трение). Величина механических потерь оценивается механическим КПД:

Обычно для современных центробежных насосов h г = 0,90-0,96; h об = 0,96-0,98; h мех = 0,80-0,94. Значения КПД насосов, таким образом, находятся в пределах 0,6-0,9.

Для оценки насосного агрегата в целом используется КПД агрегата (насосной установки) - h а , вычисляемый как отношение полезной мощности насоса к мощности агрегата (в случае электрического привода насоса мощность агрегата - электрическая мощность на клеммах двигателя).

Таким образом, мощность насоса при электрическом приводе

Мощность приводного двигателя выбирают с учетом возможного отклонения режима работы насоса от его номинального (паспортного) режима. Чтобы не перегружать двигатель при любых отклонениях от номинального режима и при пуске, его мощность выбирают с запасом

где коэффициент запаса мощности k =1,1-1,5 (принимается большим с уменьшением мощности насоса).

Насосная установка

Насосная установка включает в себя насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, системы регулирования, контроля и защиты.

На рис. 2.28 приведена насосная установка на основе лопастной машины. К насосу 1 жидкость поступает из приемной емкости 2 по всасывающему трубопроводу 3. Жидкость насосом нагнетается в напорный резервуар 4 по напорному трубопроводу 5. На нагнетании насоса имеется задвижка 6, при помощи которой можно менять подачу насоса. Иногда на трубопроводе 5 устанавливают обратный клапан 7, перекрывающий напорный трубопровод при остановке насоса и препятствующий обратному току жидкости из напорного резервуара. Если давление в приемном резервуаре отличается от атмосферного или насос расположен ниже уровня жидкости в приемном резервуаре, то на всасывающем трубопроводе устанавливают задвижку 8, которую перекрывают при остановке или ремонте.

В начале всасывающего трубопровода устанавливают фильтровальную сетку 9, предохраняющую насос от попадания в него твердых частиц, и клапан 10, позволяющий залить всасывающий трубопровод и насос перед пуском.

Рис. 2.28. Насосная установка

Работа насоса может контролироваться расходомером, измеряющим производительность насоса, манометром 11, установленным на напорном трубопроводе, и мановакууметром 12, установленным на всасывающем трубопроводе, позволяющим определять напор насоса.

Рассмотрим случай, когда жидкость необходимо подавать на высоту h г из приемной емкости с давлением p 1 в напорную емкость с давлением p 2 . Запишем уравнения Бернулли для сечений 1 - 1 и 0 - 0 (сторона всасывания):

и 0 - 0 и 2 - 2 (сторона нагнетания):

Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений на всасывании и нагнетании равны:

, .

В связи с тем, что приемная и напорная емкости имеют большие объемы и площади резервуаров много больше площади трубопроводов, принимается, что w 1 = w 2 = 0 .

Тогда напор насоса равен:

Таким образом, напор насоса затрачивается на преодоление разности давлений в напорном и приемном резервуарах, сообщение кинетической энергии потоку жидкости на выходе из насоса (при равенстве диаметров трубопроводов на всасывании и нагнетании насосов d вс =d н , скорости на всасывании и нагнетании одинаковы w вс =w н , в этом случае второе слагаемое равно нулю), подъем жидкости на высоту и преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Если давления в емкостях равны и трубопровод горизонтальный, напор, создаваемый насосом, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Напор насоса экспериментально можно определить по показаниям манометра и мановакууметра на выходе и входе насоса:

где Dh – разность в высотах расположения манометра и мановакууметра.

Характерным параметром, определяющим работу насоса на стороне всасывания, является допускаемая вакуумметрическая высота всасывания , которая определяется из уравнения Бернулли для сечений 1 – 1 и 0 – 0:

где р п – давление насыщенного пара при температуре перекачиваемой жидкости; Dp вс – потери давления во всасывающем трубопроводе.

Величина допускаемой вакуумметрической высоты всасывания связана с геометрической высотой всасывания, которая представляет собой разность высот уровня жидкости в приемном резервуаре и осью всасывающего трубопровода насоса. Если уровень жидкости в приемном резервуаре расположен выше оси всасывающего трубопровода насоса, то эту величину называют подпором (представляет отрицательную геометрическую высоту всасывания).

Данный тип классификации машин подобного рода обыкновенно используется для перекачки более вязких жидкостей. Принцип работы объемного насоса основывается на преобразовании энергии двигателя в энергию жидкости. Обыкновенно они несколько неуравновешенны и обладают высокой вибрацией, поэтому и устанавливаются на массивных фундаментах.

Существует несколько подтипов подобных устройств:
- импеллерные насосы, также использующиеся в качестве дозаторов;
- пластинчатые, которые обеспечивают довольно всасывание продукта. Работают подобные насосы за счет изменений в объеме рабочей камеры в результате ротора и статора;
- винтовые;
- поршневые, в которых может создаваться довольно высокое давление. Такие насосы не пригодны для работы с абразивными жидкостями;
- перистальтические насосы, обладающие свойствами химической инерции и невысоким давлением;
- мембранные;
- импеллерные или ламельные насосы, чаще всего используемые в пищевой промышленности.

К общим для всех этих подтипов свойствам относятся цикличность рабочего процесса, герметичность, способность самовсасывания и независимость давления.

Динамический тип насосов

Подобный тип оборудования подразделяется на три категории: лопастные (функционируют за счет лопастного колеса или мелкозаходного шнека); струйные устройства (осуществляют подачу жидкости за счет энергии, получаемой от потока вспомогательной жидкости, пара или даже газа), а также насосы-тараны, которые также называют насосами-гидротаранами (принцип их действия основывается на гидравлическом ударе, который провоцирует нагнетание жидкости).

В свою очередь, первый тип насосов – лопастных – делится еще на два различных, основанных на принципе действия, подтипа: центробежные устройства, преобразовывающие механическую энергию приводы в потенциальную энергию потока жидкости, и вихревые, представляющие собой отдельный и мало распространенный тип устройства, работающие за счет вихреобразования в рабочем канале машины.

Более подробно подразделяется и подтип центробежных насосов. На:
- центробежно-шнековые насосы, в которых подвод жидкости к рабочему органу происходит в виде мелкозаходного шнека с дисками большого диаметра;
- консольные, основанные на принципе одностороннего подвода жидкости к рабочему колесу;
- осевые (второй название - пропеллерный), в которых подача жидкости происходит за счет лопастного колеса пропеллерного типа;
- полуосевые насосы, которые также называют диагональными и турбинными;
- радиальные устройства с радиальными же рабочими колесами.

Насос – это гидравлическое устройство , которое обеспечивает всасывание воды, ее нагнетание и перемещение. В своей работе они используют принцип передачи жидкости кинетической и потенциальной энергии. Насосы бывают нескольких видов, и деление происходит исходя из их технических параметров. Основные отличия между разными типами насосов для воды является разный КПД, мощность, производительность, напор и давление выходящего потока.

В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.

Объемные насосы — это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:

мембранные;
роторные;
поршневые.

Динамические – это модели, в которых вода перемещается вместе с камерой за счет гидродинамических сил, при этом присутствует постоянное сообщение с входным и выходным патрубком насоса. Динамические насосы бывают струйные и лопастные, при этом последние в свою очередь делятся на центробежные, осевые и вихревые.

Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.

Роторные устройства

Обзор водяных насосов открывают роторные устройства. Их принципиальное отличие — отсутствие клапана . Иными словами, роторный насос для воды перемещает воду путем ее выталкивания. Осуществляет этот процесс специальный рабочий элемент — ротор. Это реализуется следующим образом: вода поступает в рабочую камеру. Движение ротора вдоль внутренних стенок рабочей камеры образует изменение объема замкнутого пространства, и вода по законам физики выталкивается.

Достоинства роторных насосов:

высокий КПД;
самовсасывание воды;
возможность обратной подачи воды;
перекачивание веществ любой вязкости и температуры;
низкий уровень шума;
отсутствие вибрации.

Из минусов стоит отметить, что должна быть обеспечена чистота перекачиваемых жидкостей (без твердых вкраплений). Кроме того, сложная конструкция требует дорогостоящего ремонта.

За счет возможности работы с агрессивными и вязкими веществами роторные насосы используются в химической, нефтяной, пищевой, морской промышленности. Подвид роторных насосов – шнековые – активно применяют при добыче нефти. Еще одна сфера применения – коммунальный хозяйства, где с их помощью поддерживают давление в системе отопления, при этом насос не нуждается в смазке и охлаждении.

Поршневые модели

Устройство поршневого насоса основано на вытеснении воды механическим способом. Это один из самых старых типов насосов для воды, но в современном виде его устройство гораздо сложнее, чем раньше. В частности, данные насосы имеют эргономичный и прочный корпус, развитую базу входящих в него элементов, а также гибкие возможности подключения к водопроводу. В связи с этим они широко распространены, как в промышленности, так и в быту.

Насос представляет собой металлический полый цилиндр, который, по сути, является корпусом — в нем осуществляется перемещение жидкости. Физическое воздействие на нее осуществляет поршень плунжерного типа , работа которого может напоминать гидравлический пресс. Работа данного устройства основана на возвратно-поступательных движениях. При движении вверх (поступательное движение) в камере создается разрежение воздуха, что обеспечивает всасывание воды. Вода в камеру поступает через входное отверстие с клапаном, который в этот момент открывает отверстие. При возвратном движении этот клапан возвращается на место, и открывается заслонка выходного отверстия. При этом поршень выдавливает воду. Почти по такому же принципу работает самый обычный шприц.

В такой работе есть один недостаток – жидкость поступает неравномерно. Чтобы устранить это явление, используется сразу несколько поршней, которые двигаются с определенной периодичностью, что и обеспечивает ровный поток.

Существуют поршневые насосы двойного действия . Здесь клапаны расположены с двух сторон, и вода несколько раз проходит по всему цилиндру, то есть поршень при движении перегоняет воду внутри рабочего пространства и некоторую ее часть выталкивает из насоса. За счет этого удалось добиться снижения пульсации в трубопроводе. У конструкции двойного типа есть минус – более сложная система, что делает ее менее надежной.

Основное преимущество поршневых насосов – простота и прочность, основной недостаток – низкая производительность . В целом, подобный тип насосов можно сделать более эффективным, но в этом нет смысла, так как большие мощности с меньшими затратами могут обеспечить другие виды насосов для перекачки воды.

Область применения подобного насосного оборудования достаточно широка. Они позволяют работать не только с водой, но и агрессивной химической средой, а также взрывоопасными смесями. По причине того, что такие устройства не могут перекачивать большие объемы жидкости, они не используются для крупных задач. Тем не менее, подобные насосы часто встречаются в химической промышленности. Также с их помощью можно обеспечить автономную систему подачи воды для дома или для полива. Еще одно место, где такие устройства успешно себя зарекомендовали — пищевая промышленность. Это объясняется тем, что поршневые модели деликатно относятся к пропускаемым через них веществам.

Мембранные устройства

Мембранный насос – это относительно новый вид оборудования для перекачивания жидкостей и прочих веществ. Данный тип оборудования способен работать с газообразной средой и делает это за счет специальной мембранный или диафрагмы. Она совершает возвратно-поступательные движения и с заданной цикличностью меняет объем рабочей камеры.

Конструкция устройства включает:

мембрану;
рабочую камеру;
шток для соединения диафрагмы с валом привода;
кривошипно — шатунный механизм;
клапаны для защиты от поступления вещества назад;
входной и выходной патрубок.

Подобные насосы могут иметь одну или две рабочих камеры. Устройства с одной камерой более распространены, с двумя используются в тех местах, где требуется более высокая производительность.

Работа осуществляется следующим образом: при запуске шток выгибает мембрану, что увеличивает объем камеры и создает в ней эффект вакуума. Это явление обеспечивает всасывание перекачиваемой среды. После заполнения камеры шток возвращает мембрану на место, объем резко уменьшается, и вещество выталкивается через выходной патрубок. При этом для того, чтобы жидкость или газ не попали обратно в момент возвратного движения, вход автоматически перекрывается специальным клапаном.

Существуют модели с двумя клапанами , расположенными параллельно друг другу. Здесь процесс осуществляется аналогично, только рабочих камеры две, и при каждом движении из одного вода выходит, а в другой входит. Такие устройства считаются более эффективными.

Преимущества мембранных насосов:

могут работать с любой средой;
небольшой размер;
тихая работа;
отсутствие вибрации;
простота и надежность конструкции;
экономичность по энергопотреблению;
поддержание высокой чистоты перекачиваемого вещества;
невысокая цена;
длительный срок службы;
не требуют особого или частого ухода, им не нужна смазка;
заменить испорченные детали сможет человек без специального образования;
обладают высокой универсальностью.

При таком обилии плюсов существенных минусов не выявлено.

Мембранный насос широко применяется в медицине и фармацевтике, в фермерских хозяйствах (в доильных аппаратах). Их используют для производства продуктов питания, в атомной сфере. С их помощью делают насосы-дозаторы для использования на производстве лаков и красок, они применяются в полиграфии и в различных местах, где есть потребность работы с ядовитыми и опасными веществами. Работать с последними можно безопасно, так как мембранные насосы имеют высокую герметичность .

Струйные насосы

Струйные модели – это самые простые из всех возможных устройств. Были созданы еще в 19 веке, тогда использовались для откачки воды или воздуха из медицинских пробирок, позже их стали применять в шахтах. В настоящее время сфера применения еще более широка.

Конструкция струйного насоса очень проста, благодаря этому они практически не требуют какого-либо обслуживания . Она состоит из четырех частей: всасывающая камера, сопло, диффузор и смесительный резервуар. Вся работа устройства основана на передаче кинетической энергии, при этом здесь не используется механическая сила. Струйный насос обладает вакуумной камерой, в которую всасывается вода. Затем она двигается по специальной трубе, на конце которой находится сопло. За счет уменьшения диаметра скорость потока увеличивается, он поступает в диффузор, а из него в камеру смешивания. Здесь вода смешивается с функциональной жидкостью, за счет чего снижается скорость, но сохраняется напор.

Струйные насосы бывают нескольких типов: эжектор, инжектор, элеватор.

Эжекторный только перекачивает вещество. Работает с водой.
Принцип работы инжекторного насоса — нагнетание вещества. Используется для выкачивания пара.
Элеваторный применяется с целью понизить температуру носителя, что достигается смешиванием с функциональной жидкостью.

Таким образом, струйные насосы используются для работы с водой, парой или газом. Также они могут выступать для смешивания разных веществ или для поднятия жидкостей (аэролифтовая функция).

Данный вид насосов распространен в различных областях промышленности. Их можно использовать отдельно или в комплексе с другими. Простота конструкция позволяет их использовать в аварийных ситуациях с отключением воды, а также для пожаротушения. Также они популярны в системах кондиционирования и канализации. Многие модели струйного типа продаются с различными соплами.

надежность;
нет необходимости постоянного технического обслуживания;
простая конструкция;
широкая сфера применения.

Минус — низкий КПД (не более 30%).

Центробежные насосы

В данном виде устройств основным рабочим элементом является диск, на котором зафиксированы лопатки . Они имеют наклон в сторону, противоположную направлению движения. Лопатка закрепляется на валу, который приводится в движение электрическим двигателем. В конструкции может быть использовано одно или два колеса. Во втором случае лопатки соединяют их между собой.

Принцип действия центробежного насоса основан на том, что вода через входной патрубок поступает в рабочую камеру. Среда, захваченная вращающимися лопатками, начинает двигаться вмести с ними. Центробежная сила перемещает воду от центра колеса к стенкам камеры, где создается повышенное давление. За счет него вода выбрасывается через выходное отверстие. Благодаря тому, что вода движется постоянно, насосы такого типа не создают пульсацию в водопроводе.

Использование центробежных насосов в бытовых целях позволяет выполнить различные задачи. Часто они используются для добычи воды из скважины или колодца. Откачанную таким образом воду можно использовать для обустройства водоснабжения дома, а также применить для полива участка. С помощью моделей центробежного типа можно обеспечить циркуляцию теплой воды в отопительной системе : благодаря тому, что перекачивающий центробежный насос не дает пульсации, в системе не будет появляться воздух. Различные подвиды подобных насосов можно использовать для откачивания воды из подвалов или бассейна, для удаления фекальных масс, а также в качестве дренажных машин.

Стоит отметить, что простые насосы с центробежной системой предназначены для чистой воды без твердых элементов. Различные подвиды позволяют работать и с загрязненной средой.

Осевые модели

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

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

Вихревые насосы

Вихревые насосы имеют сходное строение с центробежными, только в них подвод воды осуществляется таким образом, что вода при попадании в камеру двигается по касательной относительно периферии и смещается к центру колеса, откуда под давлением и за счет движения лопастей вновь уходит на периферию, и уже оттуда выбрасывается через выходной патрубок. Основное отличие заключается в том, что при одном обороте колеса с лопастями (крыльчатки) цикл всасывания и выталкивания воды происходит много раз.

Такая конструкция позволяет увеличить напор в 7 раз даже при небольшом количестве воды — в этом заключается принципиальное отличие вихревых насосов от центробежных. Так же, как центробежные насосы, данные модели не терпят содержание в воде твердых вкраплений, а также не могут работать с вязкими жидкостями. Однако с их помощью можно перекачивать бензин, различные жидкости с содержанием газа или воздуха и агрессивные вещества. Минус – низкий КПД.

Подобные насосы применяются в разных целях и сферах, но их установка целесообразна в том случае, если количество вещества, с которым нужно работать, небольшое, но на выходе нужно высокое давление. В сравнении с центробежными моделями данные устройства тише, меньше и дешевле.

Классификация по типу питания

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

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

Насосы на жидком топливе иначе называют мотопомпой. Основное их преимущество заключается в простоте использования и мобильности, то есть использовать можно в любом месте, если нет электричества.

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

Классификация по качеству жидкости

Разные типы насосов предъявляют те или иные требования к чистоте воды. Все устройства можно делить на три типа.

Для чистой воды . Содержание в ней твердых частиц не должно превышать 150 грамм на кубический метр. К таким моделям относятся поверхностные насосы, а также колодезные и скважинные.
Для среднезагрязненной воды . Нерастворимых вкраплений от 150 до 200 грамм на кубометр. Дренажные, циркуляционные и самовсасывающие виды. Также некоторые фонтанные модели.
Для грязной воды. Твердых веществ от 200 грамм на метр в кубе. Дренажные и поверхностные канализационные модели.

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.

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.
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.

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.

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.

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.

Удобство пользования таким агрегатов в простоте и функциональности, возможности использовать при перебоях с подачей электроэнергии. Также им можно обеспечить водой сразу несколько точек.

Как подать воду на верхний этаж небоскрёба ― построить водонапорную башню на один этаж выше? Как заставить работать двигатель внутреннего сгорания ― пустить течь топливо без меры и самотёком? Чтобы каждый камушек мостовой не отзывался в голове сотрясением мозга, может попробовать надуть автомобильное колесо ртом? С насосами и помпами все подобные ситуации разрешаются на раз. Кстати, эти два понятия означают одно и то же, но одно – по-русски, другое – по-английски.

Насосы и способы их классификации

Насос ― это приспособление для перемещения жидкостей или газов за счёт создаваемой им разницы давлений на входе и выходе. Цели применения насосов, объёмы перекачивания, разнообразные химический состав и свойства перекачиваемого вещества требуют разновидности в конструкциях и принципах действия насосов. Разнообразие устройств в свою очередь требует создания классификаций. Их много, ведь в каждой их них за основу берутся разные критерии. Насосы классифицируются по:

- сфере применения;
- принципу действия;
- разнице в конструкции;
- назначению и месту использования.

Так вот, каждая конкретная модель насоса не относится к какой-то одной классификации, наоборот, её можно охарактеризовать в каждой из классификаций.

Разделение насосов по сферам применения

Тут всё просто: насосы бывают бытовыми и промышленными. То есть, часть насосов служит для нас, обывателей, в повседневной жизни, другая же, более значительная, обслуживает все хозяйственные отрасли: промышленность, сельское хозяйство и транспорт.

Бытовые насосы применяют в индивидуальном водоснабжении, в нецентрализованных системах отопления и канализации, для нужд личного транспорта и т.д. Естественно, мощность их намного ниже, нежели у промышленных.

Промышленные насосы применяются в системах подачи воды и охлаждения для промышленных установок, в водоочистных системах, в системах смазки и подачи топлива, а также для повышения давления и промывки узлов и деталей под давлением, для перекачки нефтепродуктов и продуктов питания, для обеспечения котлов водой. В химической отрасли, где нежелательно присутствие человека из-за агрессивности некоторых веществ и т.п. От производительности таких насосов зависит рентабельность заводов и предприятий сферы услуг, потому на мощности (читай, стоимости) этих насосов не экономят.

Классификация насосов по принципу действия

Вот два главных направления в такой классификации: насосы объёмного типа и динамические насосы.

Объёмные насосы работают за счёт изменения объёма камеры и, как следствие, изменяющейся благодаря этому величине давления. Вот это изменившееся давление и понуждает перемещаться жидкости или газы. Все насосы объемного типа способны к самовсасыванию. Это способность насоса всасывать воздух и воду за счёт разряжения в камере после того, как из неё ушла жидкость.

Наиболее известны из насосов объёмного типа является поршневые. Рабочим органом у них служит плунжер или поршень. Перемещаясь в цилиндрической камере, поршень создаёт избыточное давление. Для впуска (выпуска) рабочего вещества из камеры нагнетания служат нагнетательный и всасывающий клапаны. Внешний их вид зависит от объектов применения. Они могут быть вертикальными и горизонтальными, многоцилиндровыми и одноцилиндровыми, одноразовыми и многократного действия. Эти насосы имеют разный объём цилиндра, разную скорость перемещения поршня, следовательно, и разную производительность.

К роторным насосам относятся зубчатые, шестерённые, шиберные, винтовые, лабиринтные и тому подобные насосы. Хотя они довольно разные по устройству, их объединяет общий принцип работы: внутри зафиксированного корпуса перемещают

(продавливают) жидкость либо роторы, либо винты, либо кулачки, либо лопасти, либо другие детали, способные выполнять такие функции. Интересны импеллерные насосы: в эксцентрическом корпусе гибкие лопасти, находящиеся на колесе, сгибаются при его вращении и вытесняют жидкость. Конструкция роторных насосов значительно проще поршневых, отсутствуют даже всасывающий и нагнетательный клапаны, потому применяются эти насосы гораздо чаще поршневых.

Многие вакуумные насосы тоже относятся к роторным, главное, чтобы между деталями роторов, работающими на нагнетание, соблюдалась полная герметичность. Этот тип насосов работает исключительно на самовсасывание.

Перистальтические насосы в работе выглядят несколько экзотично. Они представляют собой многослойный гибкий рукав, изготовленный из эластомера. Вал с расположенными на нём роликами, вращаясь, пережимает роликами рукав, протискивая жидкость дальше по рукаву.

Динамические насосы работают за счёт динамических сил, то есть сил движения. Им недоступно самовсасывание, зато у них уравновешен процесс работы, благодаря чему практически отсутствует вибрация, и подача вещества происходит равномерно. Также они два или более раз преобразуют энергию. К ним относятся центробежные, вихревые и струйные насосы.

Центробежные насосы имеют внутри рабочее колесо, которое, проходя через жидкость, увеличивает кинетическую энергию двигающейся жидкости. Эта энергия благодаря увеличению скорости водотока увеличивает кинетическое, а затем и потенциальное давление воды, заставляя её перемещаться.

Вихревые насосы своей работой похожи на центробежные, но увеличение водотока здесь вызывается завихрениями жидкости. Они создаются благодаря эксцентричности корпуса, из-за чего регулярно изменяются зазоры между кожухом и лопастями. Такие насосы мобильны (из-за малой массы) и компактны, но их недостаток ― КПД менее 50%.

Струйные насосы ― это гидроэлеваторы и эрлифты. Первые перекачивают нужное вещество благодаря кинетической энергии рабочей жидкости, вторые работают в паре с компрессором ― смесь воздуха и перекачиваемого вещества перемещается из-за подъёмной силы воздушных пузырьков.

Классификация насосов по разнице в конструкции

Конструкционные особенности часто видимы даже на глаз: мы же не раз сталкивались с такой ситуацией, когда какой-то механизм нельзя поставить на нужное нам место (не подходят соединения, резьбы, несовместимость по размерам). Помимо этого, даже внутри одного типа насосов конструкции не совпадают. Для примера хватит взгляда на роторные насосы: роторы у них есть у всех, но рабочие детали у всех их разные (у одних кулачки, у других ― винты, у третьих ― лопатки или лопасти). По конструкции насосы могут быть изготовлены и в вертикальном, и в горизонтальном исполнении.

Классификация насосов по назначению

Начнём с наиболее часто используемых водяных насосов. Они бывают поверхностными и погружными. Как следует из самого определения, поверхностные находятся не ниже уровня земли, в скважину к воде опускается шланг или труба, забор воды происходит благодаря всасыванию. Часто такие насосы снабжаются автоматикой, срабатывающей от изменения давления при включении-выключении любого крана в этой водонапорной системе, и тогда они называются уже не насосами, а станциями. В колодцах и скважинах же чаще применяются погружные насосы, находящиеся непосредственно в самой воде. Иногда они снабжаются поплавками, которые отключают насос при отсутствии воды.

Дренажные насосы практически всегда являются погружными. Их цель ― откачивать воду из погребов, подвалов, прудов, систем индивидуальной канализации, бассейнов. Дренажные насосы перекачивают загрязнённую воду, потому в них должно быть как можно меньше трущихся деталей, соприкасающихся с водой.

Циркуляционные насосы наиболее часто применяются в отопительных системах домов для быстрейшей циркуляции теплоносителя (воды или антифриза). Они обычно бесшумны, компактны и встраиваются непосредственно в трубопровод. Правильный выбор такого насоса прост: за час он должен троекратно прогнать через себя теплоноситель.

Фекальные насосы предназначаются для перекачки грязных и сточных вод, в том числе и канализационных, где содержатся во взвешенном состоянии довольно крупные частицы. Они попадают в воду не только после туалетов, но и после септиков, из моечного оборудования и стиральных машин, из канализации спортивных клубов и предприятий общепита, гостиниц. В таких местах с большой вероятностью в сбросовые и канализационные системы попадают разные крупные и волокнистые предметы, способные забить трубопроводы. Потому многие фекальные насосы снабжаются режуще-измельчающим механизмом, которым не по силам только металл и камни, но кто же будет бросать их в канализацию.

Под водяным насосом понимают устройство, предназначенное для перекачки жидкости под высоким давлением. Без такого оборудования сегодня не обходится ни одно частное домохозяйство. С помощью данного агрегата производится подача воды из скважин или колодцев, обеспечивается бесперебойная работа системы водоснабжения, осуществляется полив приусадебного участка, наполнение резервуаров и пр.

Классификация водяных насосов

На сегодняшний день существуют 3 класса данного оборудования:
- водоподъемные,
- циркуляционные
- дренажные.

Насосы водоподъемного типа

Классификация водоподъемных устройств производится на основе условий применения, а также поставленных задач. Принцип их работы схожий, есть лишь отличия в способе создания вакуума внутри. При запуске внутри устройства образуется вакуум, под действием которого производится попадание воды с камеру, а затем наружу. По принципу действия водяные насосы делятся на:

- вихревые . Вихревое колесо создает вакуум. Колесо с радиально расположенными лопастями вращается, благодаря чему вода, попадая на него, поступает в напорный патрубок. Неоспоримыми достоинствами данного типа насосов для воды являются самовсасывание и способность создавать высокий напор (в 2-4 раза превышает показатель центробежных моделей). Однако вихревое оборудование лучше всего использовать исключительно для перекачки чистой воды, так как в загрязненной среде оно быстро изнашивается.
- вибрационные (электромагнитные). Принцип работы агрегата следующий: переменное напряжение передается на обмотку, при этом происходит притягивание якоря, который, изменяя свою полярность, возвращается в начальное положение. Учитывая, что якорь связан с поршнем, то в течение 1 секунды устройство может создать до 100 колебаний. Под действием колебаний вода выталкивается в напорный патрубок через специальный клапан. В вибрационном водяном насосе отсутствует электродвигатель и вращающиеся элементы. Такие модели очень популярны среди дачников.
- вибрационные (мембранные). Рабочая емкость устройства поделена гибкой мембраной. С одной стороны мембраны располагается полость, которую заполняет жидкость, с другой - находится механизм (вибратор), основная задача которого - привести мембрану в движение. Под действием вибратора происходит изгибание диафрагмы. В зависимости от направления изгиба происходит увеличение или уменьшение рабочей полости, что говорит о повышении или снижении давления. При уменьшении полости возникает разряжение, происходит открытие клапана и жидкость всасывается в полость насоса из входящего патрубка. Вибратор гнет мембрану в противоположную сторону, образуется избыточное давление и вода попадает через выпускной клапан с сеть водоснабжения. Среди прочих типов водяных насосов вибрационные выделяются приемлемой стоимостью, однако по производительности - уступают центробежным моделям.
- центробежные . Среди прочих типов насосов, предназначенных для воды, центробежные являются одними из самых востребованных. Объясняется это огромным выбором вариантов их исполнения: погружные, поверхностные, консольные, с горизонтальным/вертикальным размещением рабочего вала и пр. Работают данные устройства по следующему принципу: с помощью лопастей рабочего колеса создается центробежная сила, под действием которой происходит выталкивание воды под напором.
- ручные . Ручное насосное оборудование приводится в действие с помощью физической силы. Сегодня можно приобрести крыльчатые и поршневые модели. Крыльчатые устройства способны подавать воду с глубины 20 метров до 15000 мл, поршневые – до 2000 мл. К неоспоримым достоинствам ручных моделей можно отнести экономичность и доступную стоимость. Их используют на участках, где отсутствует энергоснабжение.

Данное оборудование также относится к водоподъемному типу, потому как позволяет обеспечивать все условия для нормальной циркуляции воды в пределах домохозяйства. Установка центробежных моделей производится в том случае, когда погружной скважинный насос не способен обеспечивать необходимую степень поднятия и циркуляции воды в системе водоснабжения. К неоспоримым преимуществам циркуляционных моделей относят низкое потребление электроэнергии, невысокий уровень шума и хорошую производительность. Принцип работы центробежных агрегатов таков: при вращении рабочего колеса на воду действует центробежная сила, которая создает зону пониженного давления в центре, а на периферии – область повышенного давления. Разность давлений образует своеобразный ураган, в результате чего вода выбрасывается наружу через выходной патрубок. Существуют многоступенчатые модели оборудования, имеющие несколько рабочих колес.

Дренажные устройства используются для откачки дождевой воды, канализационных и фекальных стоков. Производят данное оборудование из разных материалов. Если перед вами модель, изготовленная из пластика, она может быть использовано для перекачки чистой воды. Устойчивые к коррозии металлические насосы подходят для использования в загрязненной среде. Конструкция дренажного устройства предусматривает наличие измельчителя, благодаря которому снижается риск возникновения засора (с помощью измельчителя перемалываются крупные частицы загрязнений).

Классификация водяных насосов по типу конструкции

- погружные . Работают при полном или частичном погружении в воду. Обеспечение электроэнергией оборудования данного типа происходит за счет подвода к электродвигателю специального электрокабеля. Учитывая, что работа устройства осуществляется под водой, проводка и управляющая электроника должны быть надежно защищены от влаги. В производстве погружных моделей используются материалы, которые не боятся воды (полимеры и нержавеющая сталь). Риск перегрева двигателя при продолжительной работе исключен, потому как он охлаждается перекачиваемой жидкостью.

Существуют такие разновидности погружных насосов для воды: скважинные и колодезные, фекальные дренажные.

Скважинные или глубинные модели обеспечивают подъем воды из артезианских скважин. Их отличает способность создавать большой напор, форма и размер корпуса. Диаметр цилиндра не превышает 10 см. Для обеспечения необходимого напора и производительности применяется многоступенчатая система всасывания.

Колодезные устройства используются для подъема воды из колодцев и неглубоких скважин. Менее жесткие требования к габаритам агрегата позволяют более широко использовать возможности двигателя. Как правило, данное оборудование имеет поплавковый выключатель, предупреждающий работу «сухую». Для обеспечения эффективной работы агрегата необходимо, что под ним было глубина не менее 1 метра, иначе произойдет всасывание со дна ила или песка, что неминуемо приведет к поломке.

- поверхностные . Установка данного оборудования производится на суше. Собственная высота всасывания поверхностного устройства не превышает 8 метров, поэтому их использование возможно лишь для неглубокого источника, озера, реки. Для того чтобы поднимать воду со значительной глубины, необходимо, чтобы водяной насос был оснащен эжектором – устройством, которое устанавливается на конце всасывающего шланга, погруженного в воду. В процессе работы происходит поднятие воды по дополнительному каналу с эжектора, что способствует повышению давления на входе. Снизу вода дополнительно подталкивается. Однако, чем глубже размещен эжектор, тем ниже производительность агрегата, а сложность конструкции и мощность выше. Устройства, предназначенные для работы на глубине 25 м, по своей стоимости практически равны скважинным моделям.

Существуют модели поверхностного насосного оборудования, оснащенные автоматикой, которая производит отключение двигателя при достижении определенного давления. Например, при остановке потока воды или перегибе шланга агрегат автоматически отключается, не давая двигателю испытать перегрузку. После устранения проблемы происходит автоматическое включение устройства. Автоматическое оборудование широко используется в системах водоснабжения домов, так как способно реагировать на положение водопроводного крана. Если кран открыт, насос автоматически начинает свою работу, при закрытом кране устройство отключается.

- насосные станции . Данный комплекс включает в себя агрегаты поверхностного типа, гидроаккумулятор объемом не менее 20 л и реле давления.

Гидроаккумулятор – емкость, которая не только обеспечивает стратегический запас воды в доме, но и способствует поддержанию оптимального давления в системе водоснабжения, исключает риск гидроударов, минимизирует включения/отключения насоса, тем самым продлевая срок его службы. Насосные станции – лучший выбор для систем водоснабжения дома.

Связанное видео:

Обзор дренажных насосов Хозяин

Обзор насосных станций Хозяин

Обзор поверхностных насосов

Обзор погружных скважинных насосов