Какие виды насосов относятся к объемным. Типы насосов по принципу действия

Насосом называется машина для создания потока жидкой среды. Под жидкой средой понимается капельная жидкость, которая может содержать твердую или газовую фазу. Назначение насоса можно определить следующим образом: сообщить капельной жидкости механическую энергию, чтобы обеспечить ее перемещение по трубопроводам (каналам) или передать энергию через жидкость для привода различных устройств и механизмов.

Насосы являются одним из наиболее распространенных типов гидравлических машин. Они отличаются разнообразным конструктивным исполнением, что иногда затрудняет их классификацию. Поток жидкой среды в насосе создается в результате силового воздействия на жидкость в проточной камере или в рабочей камере насоса. По виду рабочей камеры и сообщения ее со входом и выходом насоса различают насосы динамические и объемные .

Классификация насосов может быть выполнена по различным классификационным признакам:

для динамических насосов:
по виду сил, действующих на жидкость;
по направлению движения жидкой среды;
по виду отвода;
по конструкции рабочего колеса и др.

для объемных насосов:
по характеру движения рабочих органов;
по характеру движения ведущего звена насоса;
по направлению перемещения жидкости;
по виду рабочих органов;
по виду передачи движения к рабочим органам и др.

Динамическим насосом называется насос, в котором жидкая среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса.
К динамическим насосам относятся:
1) лопастные - центробежные и осевые;
2) электромагнитные - кондукционные и индукционные;
3) трения - вихревые, струйные, шнековые, вибрационные и др.

На рисунке показана схема центробежного насоса . Поток жидкой среды поступает во всасывающий патрубок 1 в осевом направлении, меняет направление движения в каналах рабочего колеса 2 на радиальное. Под силовым воздействием лопаток поток жидкости увеличивает скорость движения жидкости и давление в рабочем колесе. После прохождения рабочего колеса жидкость поступает в отвод 3. Вход и выход насоса постоянно сообщаются между собой.

Рис. Схема центробежного насоса: 1 - подвод; 2 - рабочее колесо; 3 - отвод; 4 - корпус

Объемным насосом называется насос, в котором жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.
К объемным насосам относятся:
1) возвратно-поступательные - поршневые, плунжерные, диафрагменные;
2) крыльчатые;
3) роторные - роторно-вращательные, роторно-поступательные, роторно-поворотные и др.

На рисунке показана одна из типовых схем объемного насоса - шестеренного насоса . Насос представляет собой две шестерни, находящиеся в зацеплении. Шестерни находятся в корпусе насоса с малыми зазорами. Одна из шестерен - ведущая, другая - ведомая. При вращении шестерен объем жидкости попадает между зубьями шестерен, изолируется от всасывающей и напорной магистралей, а затем вытесняется зубьями в напорную магистраль.

Рис. Схема шестеренного насоса

Дальнейшая классификация по общим признакам динамических и объемных насосов может быть выполнена:
по направлению оси расположения вращения или движения рабочих органов: горизонтальный насос, вертикальный насос;
по расположению рабочих органов: консольный насос, моноблочный насос;
по конструкции опор: с выносными опорами, с внутренними опорами;
по расположению входа для жидкости в насос: с осевым входом, с боковым входом;
по числу ступеней: одноступенчатый, двухступенчатый, многоступенчатый;
по числу потоков: однопоточный, многопоточный;
по конструкции и виду разъема корпуса: секционный, с торцевым разъемом, с осевым разъемом, двухкорпусный, с защитным корпусом;
по расположению насоса: погружной, скважный, с трансмиссионным валом;
по требованиям эксплуатации: регулируемый, нерегулируемый, дозировочный ручной, реверсивный, обратимый;
по условиям всасывания: самовсасывающий, с предвклю-ченной ступенью, с предвключенным колесом;
по взаимодействию с окружающей средой: герметичный, взрывозащищенный, малошумный, маломагнитный;
по необходимости поддержания температуры среды: обогреваемый, охлаждаемый;
по месту установки: стационарный, передвижной, встроенный;
по размерам: малый, средний, крупный;
по мощности: микро, мелкий, малый, средний, крупный.

Сложившаяся практика классификации насосов отличается от приведенной выше.
Насосы называют, например, по отрасли техники, в которой они используются: насос теплоэнергетики, судовой насос, насос атомной промышленности, насос химический и т. д.;
или по роду перекачиваемой жидкости: для чистой воды, масляный, нефтяной, бензиновый;
по целевому назначению: питательный, смесительный, дозировочный и т. д.

К числу нагнетателей, получивших распространение в водоснабжении и водоотведении, относятся::

1. лопастные насосы: центробежные, диагональные, осевые, вихревые;

2. поршневые насосы

3. роторные нагнетатели (винтовые, шестеренчатые)

4. воздушные водоподъемники

5. струйные насосы (нагнетатели)

6. компрессоры.

Наибольшее распространение получили – центробежные насосы.

Принцип действия насоса легко уяснить по рис.1.

Центробежный насос – не герметичная машина.

Для обеспечения герметичности насоса – его заливают водой. (способы заливки различные: из водопровода, вакуум насосом, из напорного резервуара).

При вращении рабочего колеса жидкость, заполняющая рабочее колесо, также начинает вращаться, приобретая при этом центробежную силу. Под действием этих сил частицы жидкости устремляются от центра к периферии по радиусу. Чем больше радиус колеса R и частота его вращения n, тем больше скорость движения жидкости, тем с большей скоростью частицы жидкости устремляются к напорному патрубку насоса. Объем заполняемый жидкостью опорожняется и в нем создается пониженное давление – вакуум. Под действием атмосферных сил вода из расходной емкости по всасывающей трубе поступает на лопасти колеса в зону пониженного давления. И цикл повторяется.

Корпус насоса имеет форму улитки и служит для преобразования кинетической энергии жидкости в потенциальную (зона расширения корпуса), а также для гашения поперечных сил (осевые силы и поперечные или радиальные силы).

Поршневой насос .

Поршневой насос – герметичная машина, поэтому не требует заливки. Он может нагнетать как жидкости, так и газы (Объемные насосы вытеснения).

Основные конструкционные элементы насоса:

К роторным нагнетателям относятся такие насосы, которые, как и поршневые, перемещают жидкость за счет ее вытеснения. Только у поршневого наоса рабочий орган имеет возвратно-поступательное движение, а у роторных – рабочие органы вращаются по окружности и этих органов больше, чем количество поршней.

Примером роторного нагнетателя может служить шестеренчатый насос:

За счет герметичного защемления зубьев шестерен друг с другом рабочая камера насоса делится на две части: всасывающую и напорную. Во всасывающей камере зубья попеременно вытесняют находящуюся там среду (масла, жидкости). Создавая тем самым вакуум, а в напорной части создают избыточное давление за счет поступления вытесняемой среды.

Примерно по этому же принципу работают винтовые насосы (один ведущий и два ведомых винта), пластинчатый насос.

Вихревой насос.

Принцип действия вихревых наосов основан также на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости.

1 –рабочее колесо с радиальными лопастями. 2 – кольцевой канал

6ºА – окно в боковой части корпуса.

Жидкость поступает на лопасти рабочего колеса, через окно А. Рабочее колесо представляет собой своеобразное центробежное колесо с радиальными лопастями. Вокруг периферии колеса в корпусе насоса выполнен кольцевой канал, заканчивающийся напорным патрубком. Область входных каналов отделяется от напорного патрубка участком, плотно прилегающим к колесу (радиальный зазор) не более 0,2 мм и служащим уплотнением.

Жидкость, вошедшая через входное отверстие в насос, попадает межлопастные пространства, в которых ей сообщается механическая энергия. Центробежные силы выбрасывают ее из колеса. В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние вновь поступает в межлопастное пространство, где снова получает приращение механической энергии.

Таким образом, в корпусе работающего насоса образуется своеобразное кольцевое вихревое движение, от которого насос и получил название вихревого. Многократность приращения энергии частиц жидкости приводит к тому, что вихревой насос при прочих равных условиях создает значительно больший напор, чем центробежный. Наличие уплотняющего участка позволяет насосу перекачивать газы.

Недостаток – низкий КПД – 40-50-%

Воздушные водоподъемники бывают двух типов:

Вытеснители (монтжю, пульсометры, джаты, нагнетатели Кремера)

Эрлифты.

Вытеснители применяются для перемещения загрязненных или агрессивных жидкостей. Состоят: из приемника – куда подводится жидкость, компрессора, нагнетательной трубы, которая присоединяется к верхней части приемника.

Под действием сжатого воздуха жидкость по напорной трубе вытесняется на желаемую высоту.

Эрлифты – применятся для извлечения воды из глубоких трубчатых колодцев.

Рис. 2. Воздушный подъемник

а-схема устройства; - б-напорная характеристика; /-приемный бак; 2-воздушная труба от компрессора; 3-водоподъемная труба; 4-обсадная труба скважины; 5-форсунка

Водоподъемная труба (3) спущена под уровень воды в колодец. Воздушная труба (2) подводит сжатый воздух от компрессора в нижнюю часть водоподъемной трубы с помощью дырчатого распределителя воздуха (5). Сжатый воздух, растворяясь в воде, насыщает воду. Благодаря чему удельный вес водовоздушной смеси внутри водоподъемной трубы оказывается меньше, чем удельный вес воды в колодце. Регулируя количество подаваемого воздуха, можно добиться того, что водовоздушная смесь начнет подниматься по трубе и выливаться в емкость.

Недостаток – низкий КПД – 20-30%

Струйные водоподъемники работают по принципу использования энергии рабочей среды для перемещения жидкости.

В качестве рабочей среды могут выступать: вода, пар, газ.

Если газ – то эжектор. Вода – гидроэлеватор

Рис. 3. Водоструйный насос

а -схема устройства: /-всасывающий трубопровод; 2 -труба; 3 -сопло; 4 -подводящая камера; 5 -камера смешения; 6 -диффузор; 7-напорный трубопровод; б-теоретическая расходно-напорная характеристика

В водоструйных – гидроэлеваторах – рабочая жидкость (вода) под высоким напором h по трубе 2 поступает в насадку, а из нее в сужающую часть трубы – 4, где скорость движения жидкости возрастает за счет энергии рабочей жидкости. При увеличении скорости в сечении 1-1 падает давление и в это место устремляется поток жидкости из резервуара под действие атмосферного давления.

Недостаток низкий КПД.

Каждый человек, у которого есть свой участок, не раз сталкивался с такой проблемой, как отсутствие воды. Отключение воды может быть всего на несколько часов, а порой вода может отсутствовать и несколько дней, в таких случаях многие бурят скважину и ставят водяные насосы. Или же, можно столкнуться с проблемой нехватки воды во время сезона полива, как правило, напор воды в такие часы бывает очень маленьким и опять же без насоса здесь не обойтись.

Итак, приобретая насос, вы в разы облегчаете себе труд. У вас всегда буде вода, для бытовых нужд, для питья, а также и для полива своего сада и огорода. Тем более, что на сегодняшнем рынке имеется такой большой ассортимент продукции, как отечественного, так и зарубежного производства. Насосы представлены разных типов и предназначены для различных целей, поэтому выбрать его не составит большого труда.

Рассмотрим, каких же видов бывают водяные насосы. Делятся они на две большие категории: это бытовые насосы предназначенные для установки на собственном участке и профессиональные - большие насосы, которые устанавливают на различных производствах.

В данной статье мы будем рассматривать более подробно бытовые насосы, т. к. речь все-таки пойдет о них. Но стоит упомянуть главное отличи е бытовых насосов от промышленных: у них более повышен моторесурс и с помощью таких насосов, возможно, перекачать большее количество кубических метров воды. Используются такие насосы для того, чтобы обеспечить большие населенные пункты водой или же какое-либо промышленное предприятие.

• устройства для водоснабжения;
• дренажные насосы;
• циркуляционные насосы.

По принципу работы насосы разделяют на:

• колодезные;
• скважинные;
• самовсасывающие;
• ручные.

По способу забора воды насосы бывают:

• наружные;
• погружные;
• инжекторные.

Рассмотрим более подробно насосы по способу забора воды.

Наружные насосы

Наружные насосы используются для забора воды из колодцев, открытых водоемов, систем водоснабжения. При работе насоса, вода всасывается в трубу, один конец которой находится в воде. Глубина, с которой он способен всасывать воду, высота, на которую он может поднять столб воды, а также его производительность полностьюзависят от его мощности. В свою очередь наружные насосы тоже разделяются на два типа: вихревые и центробежные . Первые используются для добычи воды из мелких скважин, а вот вторые могут справиться с откачивание воды с более глубоких скважин.

Достоинства наружных насосов:

• без труда закачивает воду на высоту от 15 до 20 метров;
• насос легок в обслуживании;
• просто монтируется.

Недостатки наружных насосов:

• с его помощью невозможно откачать воду с глубины более чем 7−8 метров;
• очень шумно работает электродвигатель, есть, конечно, вариант приобрести бесшумный насос, но цена его будет в разы выше.

Погружные насосы

Погружные насосы, также как и наружные, используются для забора воды из колодцев и скважин. По самому названию можно понять, что такой насос погружается непосредственно в саму воду, благодаря чему ему не нужно обеспечивать защиту сухого хода.

Достоинства погружных насосов:

• с необычайной легкостью, такой насос в состоянии поднять воду с большой глубины , справится даже с глубиной в 40−50 метров;
• бесшумная работа двигателя насоса;
• не занимает много места;

Одним самым большим недостатком погружных насосов считается его высокая стоимость по сравнению с наружным.

Инжекторные насосы

Инжекторные насосы применяются в том случае, если есть необходимость откачивать воду с глубины более чем 10 метров. Отличается инжекторный насос тем, что всасываемых труб у него две: одна большего диаметра, а другая меньшего. На концах обеих труб имеется специальная насадка - инжектор. Благодаря этой насадке насос может откачивать воду с большей глубины.

Достоинства инжекторных насосов:

• доступные, надежные и простые в установке;
• безопасные;
• обеспечивают подъем воды с большой глубины;
• подходят для применения в бытовых нуждах;
• обладают большой производительностью;
• расход электроэнергии снижен.

Конструкция водяного насоса

Ели рассматривать водяной насос с точки зрения машиностроения, то он представляется собой гидравлическую машину, которая предназначена для перекачивания воды в горизонтальном или вертикальном направлении. Для того, чтобы вода начала движение в том или ином направлении, ее необходимо сообщить определенную кинетическую энергию. Исходя из этого, водяной насос можно представить как устройство, которое преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию, за счет которой движется жидкость.

По принципу действия насосы разделяют на центробежные и вибрационные.

К примеру, центробежный насос состоит из таких элементов как:

• рабочая камера;
• рабочее колесо;
• направляющий аппарат;
• вал насоса;
• нагнетательный патрубок;
• корпус насоса;
• всасывающий патрубок.

А вот вибрационные насосы имеют в своей конструкции гибкую мембрану, которая разделяет рабочую емкость. С одной стороны мембраны находится механизм, который приводит ее в движение, а с другой - область с водой.

Популярные производители водяных насосов

Одним из популярных производителей водяных насосов считается итальянская фирма Calpeda . Она считается признанным лидером на мировом рынке насосного оборудования. Насосы, которые производит эта фирма, считаются самыми надежными в мире. Изготавливаются они при помощи высокоточного оборудования, на производстве работает высококвалифицированный персонал и, к тому же, компания славится хорошими техническими традициями. Абсолютно все материалы и запчасти для насосов Calpeda произведены в Италии.

Помимо этой узнаваемой марки, есть еще и такие как Gardena или Makita , которые также являются довольно таки узнаваемыми марками. Являются стабильными и надежными компаниями, которые на сегодняшний день только наращивают свой потенциал.

Стоимость водяных насосов их сравнение

Цены на водяные насосы могут быть абсолютно разные, зависит цена от:

• мощности двигателя;
• типа насоса;
• марки производителя.

Поэтому прежде чем покупать тот или иной насос, стоит для начала определиться, какого типа насос вам нужен, также необходимо знать его мощность, а затем уже рассматривать насосы различных производителей.

Например, водяной насос погружного типа Gardena на 900 Вт с максимальной производительностью 5500 л/ч будет стоить в пределах 8 тысяч рублей. Насос этой же марки только мощностью в 500 Вт будет стоить уже в пределах 4 тысяч рублей.

Если рассматривать насосы поверхностного типа, они по мощности идут больше, соответственно и цена на них выше. К примеру, насос той же марки поверхностного типа потребляемой мощности 1000 Вт стоит в районе 15 000 - 17 000 рублей. При этом цена может быть завышена, если насос имеет какие-то особенности, например автоматический контроль за уровнем воды.

Насос поверхностного типа марки Makita мощностью 710 - 750 Вт стоит почти также как и Gardena, при этом имеет меньшую мощность, но обладает низким уровнем шума.

Исходя из всего вышесказанного, при покупке насоса, в первую очередь стоит определиться с его типом. Необходимо знать, откуда вы будете выкачивать воду, после чего уже и делать выбор относительно того или иного типа насоса. Также стоит знать, какой примерно объем воды будет выкачивать насос. А затем уже выбирать марку производителя и сравнивать цены на них.

Под насосами в общем случае понимают энергетические машины или установки, которые для перемещения перекачиваемой среды (жидкой, твердой и газообразной) при статическом или динамическом воздействии увеличивают ее давление или кинетическую энергию.

Историческое развитие насосостроения как способа транспортирования химических и физических веществ, а также постоянно возрастающие требования к параметрам износостойкости, всасывающей способности и специальные условия монтажа привели к большому количеству типов, которые обусловили разные определения понятий и типов насосов. В результате возникали случаи, когда заказчик, разработчик и поставщик применяли три различных определения для одного и того же насоса.

Для устранения этого очевидного недостатка была разработана система классификации насосов , по конструктивным признакам и принципу действия, а также по виду перекачиваемой жидкости.
Насосы по принципу действия подающего элемента подразделяют на насосы возвратно-поступательного действия, роторные и динамические .

НАСОСЫ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Перемещение жидкости происходит в результате осевого двиижения поршня или мембраны в цилиндре насоса, который через всасывающий и нагнетательный клапаны периодически соединяется с подводящим и напорным трубопроводами. При увеличении рабочего объема насоса вследствие движения поршня или мембраны жидкость всасывается через всасывающий клапан или вентиль, а при обратном ходе поршня из-за уменьшения рабочего объема через нагнетательный клапан или вентиль вытесняется в напорный трубопровод.
По виду вытеснителя насосы подразделяют на поршневые и мембранные (рис. 1).


Признаками классификации поршневых насосов могут служить:

а) способ действия поршня (рис. 2);

б) положение поршня и цилиндра (рис. 3);
в) форма поршня (рис. 4);
г) вид привода (рис. 5).

Соответственно этому различают насосы простого или двойного действия, горизонтальные или вертикальные, радиальные или аксиальные, клапанные, крыльчатые, дисковые, плунжерные многоступенчатые с рычажным, кулачковым приводом или с качающимся приводным диском, а также прямодействующие.

Мембранные насосы классифицируют по расположению и колиичеству мембранных цилиндров, а также по типу привода.

РОТОРНЫЕ НАСОСЫ

Роторные насосы работают главным образом по принципу вытеснения, причем один или несколько вращающихся поршней или винтов образуют друг с другом в цилиндре насоса рабочие полости, причем размеры полости всасывания наибольшие, а наапорной полости - наименьшие; поэтому жидкость из полости всасывания и выталкивается в напорную полость. Однако некоторые роторные насосы имеют постоянные рабочие полости (объем вытеснения) как на входе, так и на выходе.

Принципиальные различия и некоторые преимущества роторных насосов над поршневыми заключаются:

а) во вращающихся поршнях;
б) в отсутствии клапанов в цилиндрах;
в) в уравновешивании масс или моментов.

По конструктивному исполнению рабочих органов все роторные насосы делят на пять основных типов, а именно: шестеренные, винтовые, коловратные, пластинчатые, роликовые . На рис. 6 приведены эти типы роторных насосов.

(рис. 7) подразделяют в основном по числу шестерен (на двух- и многошестеренные), по типу зацепления (с наружным и внутренним зацеплением) и по числу потоков жидкости (на одно- и многопоточные насосы).

Как видно по рисункам, жидкость, попадая в межзубчатые пространства зубчатых колес, перемещается от входной к напорной полости насоса. Взаимное зацепление зубьев, а также малые радиальные и торцовые зазоры между шестернями и корпусом уменьшают протечки перекачиваемой жидкости.

Винтовые насосы подразделяют в основном по количеству рабочих органов на одно- и многовинтовые, а по направлению потока жидкости на одно- и двухпоточные винтовые (рис. 8). В противоположность шестеренным насосам процесс перемещения жидкости в винтовых насосах происходит в осевом направлении по свободным межвинтовым полостям от стороны всасывания к напорной стороне.

Коловратные насосы выпускают в настоящее время самых различных конструкций. Для конструкции этого вида xapaктерны так называемые двухвальные насосы с одно- или многоопрофильными роторами различной формы поперечного сечения (рис. 9). Почти все коловратные насосы перемещают перекачиваемую жидкость от стороны всасывания к напорной стороне без изменения объема полости вытеснения.

Пластинчатые насосы - типичные представители одновальных насосов, по принципу действия подразделяют на простого и двойного действия (рис. 10), а по виду ротора на одно- и многоопластинчатые насосы (шиберные).

Рабочий процесс этих типов характеризуется изменяющимся (серповидным) рабочим объемом полостей всасывания и напора. Уплотнение между входным и напорным патрубками осуществляется плоскими пластинами или лопатками, помещенными в пазах ротора, при минимальных радиальных и торцовых зазоорах между ротором и корпусом.

Роликовые насосы подразделяют только по принципу действия на одно- и двукратного действия (рис. 11). В данном случае эффект нагнетания обусловливается вращающимися поршнями, эксцентрично расположенными в корпусе, которые приводят эластичную оболочку в колебательное движение и перемещают жидкость вследствие быстрого изменения (пропорционально частоте вращения) рабочего объема полостей всасывания и напора.

ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ

В отличие от поршневых и роторных эти насосы работают по динамическому принципу. В результате вращения рабочих колес внутри рабочего пространства насоса кинетическая энергия от рабочего колеса передается перекачиваемой жидкости, которая в последующих элементах (диффузоре, направляющем аппарате, спирали) в большей части преобразуется в энергию давления.

По принципу действия насосы прежде всего подразделяют на лопастные и вихревые (рис. 12). Если лопастной насос не обладает, как правило, свойством самовсасывания, то вихревой - обычно работает по принципу самовсасывания. Кроме того в вихревых насосах в подавляющей степени происходит непрямой обмен энергии между вторичным потоком жидкости, находящейся в рабочем колесе, и перекачиваемой жидкостью в боковом канале корпуса насоса.

Лопастные насосы подразделяют:
по направлению потока на выходе из рабочего колеса - на центробежные насосы радиального, диагонального типов и на осевые (рис. 13);

по прохожденио жидкости за рабочим колесом - с направляяющим аппаратом, спиральным или кольцевым отводом;
по направлению потока жидкости в рабочем колесе или между рабочими колесами - на одно- и двухпоточные (рис. 14).

В многооступенчатых насосах применяют одностороннее или симметричное расположение рабочих колес (рис. 15).

В заключение следует еще указать на деление, или классифиикацию, насосов по всасывающей способности:

самовсасывающие, частично самовсасывающие (с предвключенными ступенями всасыывания или всасывающими устройствами) и не самовсасывающие.

Вихревые насосы по форме рабочего колеса можно классифиицировать на открытые (звездообразные), закрытые (с периферийнообоковым каналом) и чисто вихревые (рис. 16), а по прохождению потока на одно- и многоступенчатые насосы.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАСОСЫ

К этой группе относятся прежде всего небольшие насосы, которыe по классическим признакам (наличие вращающегося или перемещающегося вдоль оси рабочего органа) нельзя отнести к обычным насосам.

Струйные насосы (рис. 17) характеризуются наличием трубы Вентури, в центр которой подводится струя рабочей среды (вода, пар или газ). Рабочая струя образует пограничный слой и вследствие высокой скорости вначале захватывает частички окружающего воздуха, а затем вследствие обменных процессов всасывает перекачиваеемую жидкость из подводящего трубопровода. Пневматические насосы (газлифты) подают жидкость в результате образования водовоздушной смеси малой плотности при поступлении воздуха под давлением в зааглубленную под уровень жидкости трубу. Окружающая жидкость большей плотности проникает во всасывающую трубу, обеспечивая тем самым процесс подъема жидкости (рис. 18).

Электромагнитный насос (рис. 19), предназначенный главным образом для перекачивания жидкого металла, создает по так называемому правилу правой руки осевую силу в перекачиваемой жидкости, которую можно рассматривать в качестве движущегося проводника в магнитном поле. Вследствие этого создаются услоовия для перемещения жидкости.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВИДУ ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ СРЕДЫ

От физических и химических свойств перекачиваемой среды неизбежно зависят конструкции насоса, принцип его работы, а также выбор материала. На этом основании вид перекачиваемой среды пелесообразно принять в качестве второго признака для классификации насосов. Поэтому определены шесть типичных перекачиваемых сред для насосов. В соответствии с этим насосы предназначены для чистых и слегка загрязненных жидкостей, загрязненных жидкостей и взвесей, легко загазованных жидкостей, газожидкостных смесей, агресссивных жидкостей, жидких металлов .

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО НАЗНАЧЕНИЮ

На практике довольно часто встречаются насосы разных типов, названия которым даны в зависимости от особенностей их эксплуатации. Так, например, различают питательные, циркуляционные, конденсатные насосы , если речь идет о насосах для тепловых электростанций.

К циркуляционным или насосам охлаждения относятся насосы, которые, как правило, работают в замкнутых системах. Под реакторными насосами подразумевают в настоящее время главные циркуляционные насосы, которые включены в первичный контур реактора атомной электростанции.

Судовые центробежные или поршневые трюмные насосы используют в судостроении.

В погружных насосах или насосах с мокрым или защищенным электродвигателем, последний размещают в перекачиваемой среде. Общеизвестные гидравлические насосы, относящиеся к этим типам и устанавливаемые в гидравлические системы, являются не только подающими машинами, но и источниками напорного потока жидкости.

Классификацию по назначению следует применять лишь в том случае, когда недостаточно первых двух признаков (классификация по принципу действия и по перекачиваемой среде) для четкой характеристики определенного типа насоса.

В быту есть множество задач, которые требуют перекачивания воды. Решить их можно с помощью водяного наcoca. Какого именно насоса и как выбрать подходящий тип насоса - рассказывает эта статья.

Разнообразие видов и конструкций водяных насосов позволяет добывать воду практически из любого искусственного (скважина, колодец) или природного (озеро, речка) источника, а также перекачивать технические жидкости и нечистоты. Современные системы водоснабжения надежны, просты в эксплуатации и даже могут выполнять свои функции без контроля человека. Прежде всего насосы отличаются друг от друга расположением относительно перекачиваемой жидкости. Они бывают:

• погружные (погружаются в воду)
• поверхностные (располагаются на суше и качают жидкость с помощью шланга, погруженного в воду).

Погружные насосы

Погружные насосы работают при частичном или полном погружении в перекачиваемую среду. Для подвода энергии к их электродвигателям спускается специальный электрический кабель. Постоянная работа под водой требует надежной изоляции проводки и управляющей электроники от контакта с водой. В конструкциях погружных насосов используют материалы, не боящиеся воды (нержавеющую сталь и различные полимеры). Двигатель охлаждается перекачиваемой водой, поэтому возможность перегрева при длительной работе практически исключена.

Для водоснабжения индивидуального хозяйства можно использовать два типа погружных насосов: скважинные и колодезные. Еще два типа - дренажные (для откачки воды с крупными механическими примесями) и фекальные (для нечистот) - предназначены для выполнения специфических функций. О них и других специальных насосах мы поговорим в другой раз, сейчас же сосредоточимся на насосах для воды.

Скважинные или глубинные насосы служат для подъема воды из глубоких артезианских скважин , поэтому отличаются большим напором. Условия эксплуатации таких систем существенно ограничивают размеры и форму корпуса, а также материалы, из которых он изготовлен. Как правило, корпусы скважинных насосов имеют форму цилиндра и сделаны из нержавеющей стали диаметром не более 10 см. Чтобы обеспечить большой напор и высокую производительность, в конструкции приходится использовать многоступенчатую систему всасывания. Скважинные насосы незаменимы там, где воду можно качать только с большой глубины. В этих случаях обычный бытовой агрегат, установленный на суше, не в состоянии обеспечить подачу воды. Действие глубинных насосов основано на том, что гораздо проще создать достаточное для подъема давление воды снизу, чем пытаться, откачивая воздух, тянуть ее сверху.

Колодезные насосы предназначены для отбора воды из колодцев , специальных резервуаров и естественных водоемов. Они не имеют таких жестких ограничений по габаритам, как скважинные, что позволяет им эффективнее использовать возможности двигателя. Системы комплектуют регулируемым поплавковым выключателем, обеспечивающим работу в автономном режиме (если уровень воды опускается ниже места расположения насоса, поплавковый механизм выключает двигатель, чтобы избежать перегрева и работы «всухую»). Следует помнить, что для эффективной работы колодезного насоса под ним должна быть глубина не меньше метра, иначе он начнет всасывать со дна ил и песок, которые быстро выведут его из строя.

Поверхностные насосы

Поверхностные насосы устанавливаются на суше и могут поднимать воду из неглубокого колодца, речки или озера. Собственная высота всасывания у таких насосов не превышает 7-8 м. Однако их можно использовать и для подъема воды с больших глубин, если оснастить агрегат внешним эжектором - специальным устройством, которое надевают на конец всасывающего шланга и опускают в воду вместе с ним. Во время работы насоса часть поднятой жидкости по дополнительному каналу поступает обратно в эжектор, тем самым повышая давление на входе. Благодаря этому вода дополнительно подталкивается снизу. Но у такой системы есть и недостатки: по мере заглубления ее производительность уменьшается, а потребляемая мощность и сложность конструкции, наоборот, увеличиваются. Это приводит к тому, что при глубине более 25 м цена поверхностного насоса с эжектором достигает цены скважинного.

Поверхностные насосы, предназначенные для забора воды из источника, называют самовсасывающими (бывают еще так называемые насосы с нормальным всасыванием, которые используют для повышения давления внутри водопровода). Самовсасывающие насосы перед запуском необходимо заполнять водой. Для этого предусмотрено специальное отверстие с пробкой.

Садовые поверхностные насосы с электрическим приводом обычно конструктивно просты, а значит, недороги. Их используют для перекачивания воды как для питья, так и для различных хозяйственных нужд. Недостаток таких насосов заключается в том, что они не могут работать в автономном режиме. Их нужно включать и выключать вручную. А кроме того, приходится постоянно контролировать давление в системе (например, если поливочный шланг будет передавлен, вода перестанет по нему проходить).

Автоматические поверхностные насосы с электроприводом изначально оснащены необходимой автоматикой, которая выключает их, если давление в системе достигло заданного значения. При перегибе шланга и остановке водотока такой насос отключается автоматически, предотвращая перегрузку двигателя. Когда помеха будет устранена и давление в системе упадет, автоматика снова включит агрегат. Автоматический насос, используемый для водоснабжения дома, реагирует на положение водопроводного крана. Как только кран будет открыт, насос сразу начнет работать и автоматически выключится, когда кран закроют. Таким образом достигается бесперебойное водоснабжение в любом необходимом объеме.

Насосные станции обеспечивают бесперебойное водоснабжение в небольшом объеме. Они состоят из простого садового насоса, реле давления и гидроаккумулятора емкостью не менее 20 л.

Представляет собой герметичный баллон, внутренняя полость которого разделена резиновой диафрагмой на два отсека. В один из них закачивают воздух, а в другой отсек насос закачивает воду, сжимая тем самым камеру с воздухом и создавая в баке избыточное давление. Когда давление воды в системе достигает заданного значения, реле выключает насос.

Как только где-то открывают водопроводный кран, сжатый воздух начинает выталкивать воду из емкости. Ну а если давление воды падает ниже определенной отметки, реле снова включает насос. Таким образом, в гидроаккумуляторе всегда будет некоторый запас воды, и насос прослужит дольше, так как уменьшится частота его включений и выключений.

Автоматика удорожает стоимость системы, но делает
ее более долговечной и экономичной в эксплуатации

Принцип действия насосов

Бытовые насосы делят на центробежные и вибрационные.

Центробежные насосные станции составляют самую многочисленную группу. Главная деталь их рабочего механизма - вращающееся колесо, закрепленное на валу внутри корпуса (в многоступенчатом насосе таких колес несколько). Колесо состоит из двух дисков, соединенных находящимися между ними лопастями. Каждая лопасть изогнута в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. Во время работы насоса полости между лопастями заполняются водой. При вращении рабочего колеса на жидкость действует центробежная сила, создающая область пониженного давления в центре и повышенного - на периферии. Благодаря разности давлений вода извне поступает в эпицентр этого своеобразного урагана; и выбрасывается через выходной патрубок наружу.

Вибрационные (мембранные) насосы имеют рабочую емкость, разделенную гибкой мембраной. По одну сторону от мембраны находится полость, заполненная водой, а по другую - механизм, приводящий мембрану в движение (вибратор). Он попеременно изгибает диафрагму в обе стороны. В зависимости от направления ее изгиба рабочий объем полости увеличивается или уменьшается, что приводит к уменьшению или увеличению давления внутри полости. В момент уменьшения давления в полости создается разряжение, открывается впускной клапан, и вода из входящего патрубка всасывается в полость насоса. Затем вибратор выгибает мембрану в обратную сторону, создавая избыточное рабочее давление, в результате чего вода выталкивается через выпускной клапан в систему водоснабжения.

В производительности вибрационные насосы значительно уступают центробежным. Как правило, они намного быстрее выходят из строя (правда, и ремонт их намного дешевле). Главное преимущество этого типа бытовых насосов - относительно низкая цена.

Правила выбора насоса

Чтобы купить подходящий насос, прежде всего нужно определиться с его типом. Если воду можно добыть только из глубокой скважины, то выбора нет: в этом случае подойдет только скважинный насос. Если же глубина залегания воды небольшая (до 8 м), можно использовать как погружной, так и поверхностный агрегат. Ну а когда нужно перекачать грязную воду или нечистоты, необходимы соответствующие системы.

Расчет требуемых параметров насоса

Насос выбран правильно, если его мощности достаточно для удовлетворения всех потребностей. Оценивают аппарат по двум параметрам: производительности (объему жидкости, которую насос может перекачать за единицу времени) и напору (высоте, на которую насос может доставить эту жидкость). Каждый объект требует своего решения, но общий принцип расчета можно проиллюстрировать на примере обеспечения водой дома и прилегающего участка.

Производительность насоса

• бытовые и хозяйственные нужды;
• поливку газонов и огорода.

Согласно СНиП суточное потребление воды на человека равно 200 л. Поэтому легко подсчитать необходимое количество воды: достаточно умножить количество людей, постоянно проживающих в доме, на 200 л в сутки. Дополнительный показатель - максимальный расход. Он зависит от возможности одновременного пользования несколькими точками потребления воды. Например, если три человека могут одновременно пользоваться душем или ванной (8-10 л/мин), краном на кухне (6 л/мин) и туалетом (6 л/ мин), то максимальный расход воды составит 22 л/мин.

Согласно СНиП для полива 1 м² газона и огорода требуется 3-6 л воды в сутки. Какое именно значение выбрать для расчета, зависит от влажности почвы, климатических условий и потребности во влаге конкретных растений (некоторые из них требуют до 10 л в сутки).

Напор

Напор (высота, на которую насос способен доставить перекачиваемую жидкость). Выбирая минимальный необходимый напор насоса, нужно вычислить два значения: высоту, на которую потребуется поднять воду, и длину горизонтального трубопровода, по которому ее придется провести. Высота определяется как разница между самой высокой точкой водоподачи и местом расположения насоса (для поверхностного агрегата это будет уровень земли, для погружного - глубина его расположения). Расчет горизонтального участка трубопровода обусловлен тем, что на каждых 10 м его длины теряется примерно 1 м напора.

Пример расчета: погружной насос установлен на глубине 6 м, дом удален от колодца на 30 м, воду нужно поднять на второй этаж, высота которого — 3 м. Необходимый минимальный напор насоса будет равен: 6 + 3 + 3 = 12 м. За подробной консультацией лучше обратиться на фирму, занимающуюся водоснабжением и продажей насосов. Обычно такие компании делятся информацией бесплатно. Чтобы определиться с выбором насоса достаточно предоставить исходные данные.

Важно: грязная вода!

Решая вопрос о перекачивании воды, крайне важно учитывать ее чистоту. Максимальный размер частиц примесей зачастую указывают в характеристиках. Если игнорировать требования и, например, перекачивать грязную воду садовым насосом для чистой воды, он сломается. Более того, халатность сделает недействительными гарантийные обязательства.

Тип всасывающего шланга для поверхностных насосов также имеет значение, поскольку диаметр и форма его внутреннего сечения могут уменьшить производительность агрегата. Чем шире шланг, тем меньше его гидравлическое сопротивление.

Кроме того, нужно обратить внимание на форму поверхности. Более прочными считаются шланги с гофрированной поверхностью, однако такой должна быть только внешняя сторона. Внутренняя должна быть гладкой. Желательно установить на насос армированный всасывающий шланг. Многие производители даже включают его в базовую комплектацию.