Вихревой насос самовсасывающий для скважины: устройство, принцип действия, виды

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.

Использование поверхностных агрегатов, их виды

Самостоятельно поверхностное оборудование способна перекачивать жидкости из колодцев, скважин малой глубины и водоёмов на высоту, не превышающую восьми метров. При этом их монтаж производится без погружения аппарата в жидкость.

Поверхностным насосам свойственно несколько положительных особенностей:

• небольшие размеры;
• малый вес;
• лёгкость монтажа и демонтажа.

Прежде, чем применять такой агрегат, в него заливается жидкость, которую собираются перекачивать. Кроме того, наполнен должен быть и шланг, идущий от ёмкости к насосу.

Основными разновидностями в этой классификации являются центробежные и вихревые.

Центробежные

Одним из самых значимых отличий данного оборудования является возможность их эксплуатации при наличии в системе пробок и пузырьков из атмосферного воздуха, благодаря чему центробежные насосы для воды часто используют для обслуживания индивидуальных систем водоснабжения. Но, по причине наличия нескольких ступеней такие агрегаты обходятся дороже вихревых.

Корпуса могут изготавливаться из различных материалов:

1. Пластика. Агрегат очень лёгкий, не поддаётся коррозии и стоит дешевле других. Однако для него имеются более строгие ограничения по температуре, при которой возможна эксплуатация (+ 50 °С), перекачивать с его помощью можно только воду, да и от повреждений в результате механических воздействий защита у них хуже.
2. Нержавеющей стали. Агрегат с таким корпусом очень надёжен и имеет широкий спектр использования.
3. Чугуна. Такие аппараты создают меньше шума и надёжны.

Подробная классификация центробежных насосов описывается в этой статье.

Следовательно, они имеют меньший размер, экономят электрическую энергию, а также их можно использовать в условиях ограниченного пространства. Кроме того они могут перекачивать смесь жидкости с газом.

Однако есть у них и отрицательные стороны:

1. Они отличаются высокой чувствительностью к твёрдым частицам, небольшое количество которых может привести к быстрому износу рабочего колеса.
2. Низкий уровень КПД, в пределах 45 %. По этой причине вихревые агрегаты большой мощности не изготавливаются. Максимальная мощность таких агрегатов достигает 25 кВт, при напоре в 240 метров.

О порядке действий при монтаже, обвязке и испытаниях центробежного оборудования читайте эту статью.

Особенности

Подобное оборудование выступает в роли помощника в решении многих бытовых вопросов, поскольку в силу своей конфигурации ему присущи технические характеристики, выгодно отличающие аппараты этой линейки от остальных аналогов. К вихревым насосам относят динамические агрегаты, в которых благодаря специальным лопаткам, расположенным на рабочем колесе, происходит циркуляция жидкости.

Сегодня на рынке производители предлагают потребителю разнообразные виды вихревых насосов, которые имеют отличия в конфигурации, а также в принципе действия. Однако объединяет все имеющиеся в продаже разновидности аппаратов одна особенность – присутствие в конструкции рабочего колеса специальных элементов в виде лопастей, которые могут быть расположены как в наклонном, так и в радиальном положении. Главной деталью агрегата является крыльчатка, ее вращение происходит внутри камеры цилиндрического типа, где расстояние между стенками и частями лопастей имеет минимальное значение.

Вода либо другая жидкая среда проникает в аппарат через специальное входное отверстие, а после этого благодаря работе лопастей двигается по внутренней емкости насоса. Выход жидкости наружу происходит через выходной патрубок.

По своей конфигурации рабочее колесо устройства является диском, выполненным из нержавеющей стали. По всей окружности детали, используя фрезерование, проделаны специальные выемки, образующие лопасти. Принимающее и выходное отверстия располагаются сверху агрегата.

Внутренняя часть вихревых насосов имеет отливной канал. Для разделения полостей устройства крыльчатки используется специальная перемычка.

В сравнении с приборами центробежного типа вихревые насосы способны перекачивать в семь раз больше жидкой среды, создавая при этом гораздо большее давление, поскольку главной особенностью их конструкции является возможность функционировать как самовсасывающий механизм, который сможет работать с жидкой и газообразной средой.

Аппарат имеет ряд положительных характеристик, касающихся функционирования:

• за счет возможности работать с большими объемами жидкостей производительность насоса может составлять около 12 литров перекачиваемого вещества в минуту;
• прибор имеет небольшие габариты, за счет чего облегчается его монтаж, а также появляется возможность расположения оборудования в небольших по площади помещениях;
• за счет самовсасывающей возможности устройство можно запустить даже в случаях, когда во входном трубопроводе не будет жидкости;
• особенности конструкции вихревых насосов позволяют применять агрегаты для работы с жидкими веществами, а также со смесями разного типа, в составе которых может присутствовать газ;

• в случае эксплуатации устройства в скважинах, приборы вихревого типа могут работать с жидкостью, которая находится в скважине даже на глубине порядка 20 метров;
• поверхностные устройства не уступают по своей мощности приборам, эксплуатация которых рекомендуется в промышленной сфере;
• вихревые насосы допускаются к применению в качестве прибора, способного перекачивать и транспортировать летучие жидкие смеси, к которым относится сжиженный газ либо же бензин.

Как и любое другое оборудование, вихревой насос имеет некоторые минусы, среди них необходимо выделить следующие нюансы:

• за счет невысокого КПД, составляющего около 45%, использование высокомощных агрегатов вихревого типа является нецелесообразным, с экономической точки зрения;
• оборудование может работать только с чистой жидкой средой, перекачивание грязной жидкости категорически запрещено;
• кроме того, с жидкостями, имеющими вязкую консистенцию, вихревой насос работать не сможет.

Стоит выделить основные сферы, где эксплуатируются вихревые насосы:

• на промышленных предприятиях производится перекачивание щелочи, различных кислот и других неагрессивных веществ;
• при помощи вихревых агрегатов происходит транспортировка летучих жидкостей, поэтому устройство необходимо для функционирования АЗС разного типа;

• прибор применяется для работы с растворенными газами;
• устройство присутствует на многих насосных станциях, работающих в автоматическом режиме;
• оборудование вихревого типа широко применяется в коммунальном хозяйстве;
• подобные аппараты выступают в качестве вакуум-насосов вместо водокольцевых компрессоров;
• довольно часто вихревые насосы приобретаются для обустройства мини-котельных.

Рекомендации по выбору

К выбору погружного насоса следует отнестись с большой ответственностью. Неправильно подобранный насос не прослужит в течение длительного периода, а также не обладает требуемыми свойствами. Погружные устройства выбирают по нижеприведенным причинам:

1. Легкость выполнения монтажных работ.
2. Отсутствие шума на момент работы.
3. Устройство может применяться для обеспечения бесперебойной подачи воды.
4. Относительно небольшие габариты.
5. Отсутствует необходимость в создании дополнительной системы охлаждения, так как для этого используется сама среда.
6. При изготовлении корпуса применяются материалы с антикоррозионными свойствами.

Без глубинного насоса практически не обойтись в случае водоснабжения частного дома, который расположен на расстоянии от центральной системы водоснабжения

При выборе более подходящего устройства уделяется внимание:

1. Основным характеристикам скважины, ее диаметру и глубине.
2. Суммарному показателю потребления всех установленных устройств в доме. Этот показатель применяется для определения того, какой производительностью должно обладать оборудование.
3. Наличие или отсутствие на участке источника электроэнергии. Практически все погружные насосы работают от стандартной сети электропитания 220 В.
4. Геологическая информация об участке, на котором планируется установка устройства. Примером можно назвать показатель глубины залегания подземных вод.

Есть и технические характеристики устройств, которые должны учитываться. Наиболее важными можно назвать:

1. Производительность устройства. Этот показатель определяет то, сколько жидкости перекачивается в течение определенного временного периода.
2. Напор определяется в метрах водяного столба. Подобное значение применяется для определения того, на какую высоту может быть поднят столб жидкости.
3. Мощность устройства также имеет значение. Как ранее было отмечено, вращение передается от электрического двигателя. С повышением его мощности повышается показатель энергопотребления.

При выборе погружного насоса рекомендуется отдавать предпочтение варианту исполнения, который имеет более высокую мощностью двигателя. Подобный подход к выбору позволяет исключить вероятность перегрева устройства при его длительном применении.

В заключение отметим, что установка рассматриваемого оборудования, как правило, не вызывает существенных проблем. При необходимости работу можно провести самостоятельно. Кроме этого, рекомендуется выполнять регулярное техническое обслуживание для существенного увеличения срока эксплуатации насоса.

Основные разновидности

• открыто-вихревые;
• 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.

• Перекачиваемая жидкость по принимающему патрубку поступает во внутреннюю рабочую камеру.
• Захваченная вращающейся крыльчаткой, перекачиваемая среда попадает в кольцевой канал.
• 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.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Достоинства и недостатки

К преимуществам вихревого насосного оборудования можно отнести следующее:

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

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

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

Принцип работы

Принцип действия вихревого насосного оборудования так же, как и в приборах центробежного типа, основан на использовании центробежного усилия, которое возникает при вращении рабочего колеса. Однако в отличие от центробежных аналогов вихревые насосы имеют свои особенности работы, которые состоят в следующем:

1. Во время вращения рабочего колеса насосного оборудования небольшой объём воды из всасывающего трубопровода попадает в пазы на рабочем колесе.
2. В результате она продвигается от периферии к центру агрегата, что не похоже на работу центробежного насоса.
3. После этого этот объём воды под влиянием центробежного усилия начинает продвигаться вдоль лопаток от центральной части к периферии.
4. В итоге вода получает ускорение и выбрасывается в выходное отверстие.
5. Здесь скоростная энергия воды переходит в энергию давления.
6. Под влиянием давления и всасывающего действия лопаток новый объём жидкости снова попадает на лопатки и происходит повторение цикла.

Конструкция и предназначение центробежно-вихревого насоса

Хотя центробежные и вихревые насосы относятся к одной группе, между ними существуют определенные различия. Вихревой насос имеет более компактные размеры, но при работе издает больше шума. Его стоимость несколько ниже, но производительность и создаваемый напор воды – значительно выше показателей центробежных установок. Сочетание моделей в одном устройстве компенсирует недостатки одного и подчеркивает достоинства другого оборудования.

В двухступенчатой конструкции центробежно-вихревых насосных устройств находится два рабочих колеса, включающихся в работу одновременно или последовательно в зависимости от модели. Перекачиваемая жидкость попадает вначале на расположенное первым центробежное колесо, создающее небольшое рабочее давление. Далее она поступает к вихревому колесу, увеличивающему напор в несколько раз. Результатом служит высокий показатель напора выходящей воды (до 190 метров) при относительно небольшой ее подаче, составляющей не более 37 кубометров в час.

Жидкость перемещается между колесами по специальному проводному каналу, находящемуся в крышке насосного агрегата. Центробежное колесо внутри корпуса фиксируется во избежание возможного осевого перемещения, а конструкция вихревого колеса обычно предусматривается плавающей. В некоторых моделях оба элемента располагаются на одном валу в общем корпусе. Вихревое колесо имеет отверстия, что позволяет при работе уравновешивать осевое усилие.

Буквенное обозначение центробежно-вихревых насосов выглядит как ЦВ. Третья буква соответствует разновидности конструкции. К примеру, насос ЦВК относится к консольному типу оборудования, а ЦВС – к самовсасывающему. Следующие за буквами цифры отвечают за показатели подачи жидкости (л/с) и ее максимального напора (м). Далее указывается:

• материал проточной части, определяющий прочность изделий (для ЦВ насосов – это серый чугун);
• вид уплотнения;
• климатическое исполнение.

ЦВ установки чаще всего используют для обеспечения работы маломощных котлов, подачи жидкостей или питьевой воды для небольших объектов в условиях горной местности, где без большого напора обойтись практически невозможно, а также при поднятии жидкости из низкорасположенных насосных станций. Перед запуском центробежно-вихревого насоса на самовсасывающем трубопроводе необходимо открыть задвижку. Без наполнения рабочей камеры перекачиваемой жидкостью пуск оборудования категорически не допускается. Также должна быть включена система охлаждения.

Центробежно-вихревые насосы выпускают в соответствии с нормативами ГОСТ 10392-89, где прописано, что данные устройства предназначаются для перекачки безопасных жидкостей в температурном режиме от -15 до +105 градусов по Цельсию. Здесь же, в зависимости от типоразмеров насосов, указываются дополнительные расчетные параметры, определяющие:

• максимальную высоту всасывания;
• кавитационный запас;
• КПД;
• частоту вращения;
• массу.

В ГОСТ приведены условные данные, исходящие из оптимального режима работы ЦВ насосов при температуре перекачиваемой жидкости около 20 градусов. Для других случаев предусматриваются допуски и отклонения. Более точные параметры и характеристики указываются в технической документации индивидуально для каждой конкретной модели центробежно-вихревого насоса.

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

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

Вихревые

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

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%.

Похожие записи:

Ремонт деревянного пола в квартире своими руками Окна пластиковые: как смазывать Как разобрать вагонку на стене? Цветы из бумаги для оформления зала Что делать, если забилась раковина на кухне? как прочистить механическими, химическими и народными методами Что делать, если течет унитаз после смыва, основные причины, ремонт бачка с кнопкой, устранение течи