Водяные насосы – это специальные устройства, которые могут выполнять различные функции. В быту водяные насосы могут использоваться для циркуляции воды в бассейне, подъема воды из колодцев или скважин, для повышения давления воды в кранах, других целей по транспортировке жидкостей.
Работа водяного насоса обеспечивается за счет двух видов энергий – потенциальной и кинетической. Классифицируют насосы по ряду характеристик. Каждая модель имеет свои технические параметры, определяющие сферу применения гидравлического устройства. Ключевыми отличиями водяных насосов считают:
- мощность агрегата;
- коэффициент полезного действия, определяющий эффективность оборудования при перекачке жидкости;
- напор и давление, которые обозначают возможности водяного насоса;
- производительность;
- материал и сфера применения.
В данном обзоре рассмотрим основные виды насосов, принцип их действия, преимущества и недостатки, определим критерии выбора.
Центробежные виды насосов
Представляют собой любой насос, который создает поток или повышает давление жидкости, за счет чего производится ее перекачка из одного пункта к другому. Центробежный насос считается одним из наиболее популярных видов, и используется в 95% бытовых и промышленных решений.
К плюсам такого насоса относят невысокую стоимость обслуживания, простоту эксплуатации, универсальность. Принцип перекачки жидкости центробежным насосом можно объяснить следующей схемой:
- внутри корпуса насоса находится рабочее колесо, представляющее собой ряд изогнутых лопастей;
- лопасти вращаются при погружении в воду, которая вместе с ними вращает жидкость, обеспечивая достаточную силу;
- он создает центробежную силу к частицам воды и вытесняет жидкость из источника.
Центробежные водяные насосы имеют разные рабочие колеса в зависимости от сферы их применения. Выделяют три основных типа:
- закрытый - закрывает лопатки с обоих концов кожухом и является наиболее эффективным;
- полуоткрытый;
- открытый.
Полуоткрытые и открытые центробежные насосы применяются для вязких жидкостей и с примесями. Рабочее колесо центробежного насоса всегда должно быть погружено в воду. Главной причиной низкой эффективности в таких насосах будет попадание воздуха в двигатель. Из-за попадания воздуха насос будет работать медленнее, перекачивать водяные насосы воздухом становится труднее, чем жидкостью. Насос перестанет вытеснять воду под давлением. Для устранения этой проблемы нужно будет удалить воздух из системы.
Конструкция центробежного насоса включает три важных элемента: электродвигателя, насоса для физического перекачивания воды, механизма для включения и выключения насоса. При выборе центробежного насоса обязательно определяют его необходимую мощность. Она должна быть достаточной для выполнения конкретной задачи. Поскольку жидкость считается достаточно тяжелым материалом, для ее перекачки, например, на высоту, потребуется большая мощность.
Если технические характеристики центробежного насоса не будут соответствовать поставленной задаче, крыльчатка будет вращаться, разбрызгивая жидкость, но практически не перемещая. Также между вращающимся диском и корпусом останется небольшой зазор, который будет служить утечке жидкости. Из-за этого существенно снижается эффективность работы насоса. Для выполнения более сложных задач по транспортировке жидкостей могут понадобиться поршневые или диафрагменные насосы.
Центробежные насосы создают поток, используя одно из трех действий: радиальный, смешанный поток и осевой. Насосы с радиальным потоком представляют собой центробежные насосы, в которых давление создается полностью за счет центробежной силы. В насосах со смешанным потоком давление создается частично за счет центробежной силы и частично за счет подъема лопастей рабочего колеса. Модели с осевым потоком создают давление за счет выталкивания или подъема лопастей рабочего колеса.
Погружные насосы как разновидность центробежных
Если нужно выкачать воду из глубины, может понадобиться центробежный погружной насос. Он устанавливается на глубине водяного источника для выталкивания воды по напорной трубе.
Погружные насосы представляют собой высокие цилиндрические агрегаты, преимущественно изготовленные их нержавеющей стали. Погружной насос нельзя назвать слишком мощным, поскольку он имеет небольшой диаметр из-за необходимости погружения устройства. При необходимости для достижения поставленной цели могут использовать несколько погружных насосов – многоступенчатые системы. Между собой такие насосы обязательно крепятся. За счет этого увеличивают давление воды. Необходимое давление воды зависит от глубины погружения насоса. Многоступенчатые погружные насосы позволяют перекачивать воду из скважин до 150 метров.
Струйные типы насосов
Предназначены для работы со всеми типами жидкостей. Струйные насосы могут устанавливаться вертикально или горизонтально. В конструкции агрегатов предусмотрено несколько входов, которые используются для всасывания постоянного потока жидкости с использованием давления для создания подъемной силы. Давление на всасывании и скорости жидкости обеспечивают выталкивание жидкости из источника, транспортируя ее в конечную точку.
Струйный насос или инжектор объединяет в себе функции струйного и центробежного устройства. Конструктивно наличие части центробежного насоса в составе струйного специально разработана для работы в сочетании с инжектором. Сам инжектор увеличивает давление центробежного насоса примерно на 60 процентов, обеспечивая нужное давление. Струйные насосы превосходят центробежные именно благодаря своей способности повышать давление.
В зависимости от глубины скважины определяют принцип работы оборудования. Так, для использования в неглубокой скважине дна труба соединяется со входом скважины и проходит вниз в источник с жидкостью. Если же нужно выкачать воду из более глубокого источника, нужно два канала для воды. Один используется для вытеснения воды, второй – для промывочной воды. Струйные насосы для глубоких скважин бывают однотрубные и двухтрубные.
Для работы всех струйных насосов действует универсальное правило: должен быть обратный клапан внизу всасывающей трубы. Такая система исключает попадание воды обратно в колодец при выключенном положении оборудования. Многие струйные насосы являются самовсасывающими, поэтому способны поддерживать достаточный уровень вакуума для всасывания жидкости.
При выборе струйного насоса обязательно учитывается тип перекачиваемой жидкости. От него зависит скорость потока. Например, в скважинах с примесями твердых частиц лучше применять агрегат с кольцевым соплом. Струйные насосы могут быть изготовлены из высокопрочных видов пластика, стали, нержавеющей стали. Если вы выбираете материалы, поддающиеся коррозии, обязательно нужно обеспечить антикоррозийную защиту.
Поршневые водяные насосы
Поршневые гидравлические насосы применяются в различных целях, для перекачивания воды различных масштабов. Каждый тип поршневого насоса выполняет свою функцию и используется для конкретных задач. Поршневой насос – это оборудование, которое работает по принципу прямого вытеснения жидкости. Такой насос способен создавать высокое давление, способствующее перемещению воды. Он приводится в действие механизмом гидравлического привода. При включении поршневого насоса жидкость перемещается по цилиндрической камере. Для уплотнения по диаметру используют специальную насадку для поршневого штока.
Поршневые насосы преимущественно используют при необходимости обеспечить высокий расход жидкости при низком давлении. За счет этого жидкость откачивается с высокой скоростью при несущественных усилиях. На рынке можно найти модификации поршневых насосов, каждый из которых работает по своему принципу.
Выделяют несколько типов поршневых насосов:
- осевые – это насосы, которые проталкивают жидкость по спирали вдоль оси. Их еще называют аксиально-поршневыми конструкциями. Главное преимущество таких насосов в работоспособности при высоких температурах. Такие насосы применяют для промышленных целей и масштабных задач по выкачке жидкостей из водоемов, в производстве;
- линейные – разновидность эффективных поршневых насосов, которые наиболее подходят для управления большими потоками жидкости. Они предназначены для повышения давления воды. Они не отличаются высокой скоростью вращения, но способны создавать достаточное давление для использования в различных целях;
- с изгибной осью – работают за счет изгиба блока цилиндров вокруг своей оси. Отличаются высокой гибкостью. Конструкция таких видов насосов позволяет им вращаться с большей скоростью, чем линейные поршневые насосы;
- радиальные – работают за счет выталкивания жидкости из системы. Они способны распределять энергию по системе, создавая высокое давление. Радиальные насосы считаются надежными и высокоэффективными моделями поршневых насосов;
- плунжерные - насос прямого вытеснения с цилиндрической формой. Вырабатывается энергия за счет выталкивания жидкости по возвратно-поступательному движению плунжера. Такие насосы стоят на порядок дороже своих аналогов. Это объясняется высокой надежностью агрегата. Благодаря своей прочности и особенностям конструкции плунжерные водяные насосы прослужат длительное время без необходимости ремонта и обслуживания. Поршневые насосы чаще всего применяют в случаях, когда нужно обеспечить высокое давление.
Роторные насосы
Это типы водяных насосов, которые отличаются от других типов отсутствием клапана. Перекачивание воды происходит за счет ее выталкивания под давлением. Основным рабочим механизмом в конструкции считается ротор. При движении ротор меняет объем замкнутого пространства. В таком положении элемента жидкость выталкивается.
Роторные водяные насосы работают с минимальным уровнем шума и без вибраций, поэтому пользуются спросом для решения бытовых задач. Конструкцией роторного насоса предусмотрена возможность обратной подачи жидкости. Роторный насос способен выкачивать жидкости любой плотности и вязкости. Такие модели имеются высокий коэффициент полезного действия.
Роторный насос по своим свойствам превосходит центробежный при определенных условиях эксплуатации. При выборе эффективного насоса стоит обратить внимание на диаграмму диапазона и характеристики конкретной модели. Современные модели роторных насосов отличаются надежностью и улучшенным рабочим диапазоном. Их часто используют в среде с ограниченным доступом к энергопотреблению. В таких условиях они демонстрируют максимальную эффективность.
Конструкция роторного насоса включает несколько элементов:
- насосную полость с элементами, которые проводятся в действие приводным валом. Это вращательное движение является отличительной чертой роторных агрегатов;
- всасывающий патрубок. Через него вращающиеся элементы насоса втягивают жидкость.
Насосные элементы характеризуются плотно прилегающими рабочими зазорами. Такие насосы не нуждаются в отдельных впускных или выпускных клапанах. Объем перекачиваемой жидкости или смещение определяются ротором и насосной полостью.
Мембранные насосы
Такой вид насосов появился на рынке относительно недавно. Мембранные насосы используют для перекачивания жидкостей разной степени вязкости. Они способны работать с газообразной средой благодаря своим конструктивным особенностям. Встроенная мембрана или диафрагма обеспечивает поступление и обратное движение жидкости, что приводит к изменению объема камеры.
Диафрагмы приводятся в действие качающимся поршнем или плунжером через гидравлическую жидкость. Во время обратного движения поршня жидкость поступает в камеру насоса через открытый всасывающий клапан. Движение поршня или плунжера вперед активизирует диафрагму.
В мембранных моделях часто используют двушланговый насос. Это герметичный, выкачивающий насос с уплотнителем по диаметру со стороны гидравлического привода. Шланговые диафрагмы располагаются друг в друге. Жидкость поступает в насос по линейному пути. За счет герметичности диафрагм жидкость касается только шланги-диафрагмы и обратных клапанов.
Выделяют несколько преимуществ мембранных насосов:
- простая конструкция с минимальным количеством элементов;
- повышенная безопасность;
- изобилие материалов насосов;
- низкие расходы энергии;
- максимально контролируемый поток жидкости через насос;
- тихий режим работы без вибрации;
- компактные размеры;
- относительно невысокая стоимость;
- надежность и длительная эксплуатация;
- простота замены деталей;
- универсальность, поскольку могут использоваться в любой среде.
Классификация по типу установки - погружные или поверхностные насосы
Все насосы бывают погружными или поверхностными. Это классификация определяет расположение оборудование и принцип его работы.
Погружные насосы имеют особенную конструкцию для полного погружения в перекачиваемую жидкость. Эти специализированные насосы используются в различных промышленных и коммерческих целях, встречаются и на территории частных домов.
Конструкция погружного насоса имеет определенные особенности:
- оснащен водонепроницаемыми кабелями, которые подают питание непосредственно на двигатель. Поскольку речь идет о погружении в воду, производители продумывают защиту от негативного воздействия водной среды на материалы агрегата;
- двигатель и корпус турбины соединены между собой;
- механические и электрические элементы управления находятся в защитном корпусе, чтобы не допустить попадание воды.
Для эффективной и бесперебойной работы оборудования через насос должно проходить достаточное количество жидкости. Если это недопустимо в силу конструктивных особенностей и условий эксплуатации, тогда в насосе присутствует кожух с закрытым верхом. За счет этого жидкость подается в насос.
Для надежной и длительной работы погружных насосов важно обеспечить дополнительную защиту от перегрузки. Поскольку отслеживать его состояние и исправность сложнее (агрегат находится на глубине), важно продумать систему защиты для продления срока службы оборудования. Также должна быть исправной и срабатывать система автоматического отключения насоса в случае остановки двигателя или заклинивания рабочего колеса. Если такая проблема будет иметь место, сложно предотвратить повреждение обмоток двигателя.
Погружные насосы бывают разных размеров, который зависит от сферы их применения – бытового или промышленного. Для тяжелых условий эксплуатации используют крупные насосы с возможностью перекачивания частиц диаметром до 65 мм. В промышленных условиях может иметь место двухуровневая система насоса путем соединения дух агрегатов. Так, можно обеспечить бесперебойность работы даже при выходе одного из строя. Плюсом такой системы будет снижение износа каждого насоса.
Погружные насосы устанавливают в следующих местах:
- глубокие колодцы;
- подвальные помещения с рисками затопления;
- в паре с обычным насосом, чтобы предотвратить выход из строя одного устройства, двигатель которого может забиться загрязненной жидкостью;
- в местах с ограниченным пространством;
- сельскохозяйственные постройки;
- трубопроводы с целью увеличения потока воды. Допустима горизонтальная установка насоса. Они бесшумные, поэтому использовать погружные насосы в трубах оптимально. Более того, двигатель и электрические детали закрыты для попадания жидкости.
Погружные насосы нельзя использовать при повышенных температурах жидкостей, в условиях агрессивной окружающей среды, в источниках с абразивными элементами, с твердыми частицами увеличенных фракций.
В погружных насосах система управления предназначена для контроля над уровнем жидкости. Она должна запускать или останавливать работу оборудования при достижении определенного уровня жидкости. В таких насосах важно исключить работу на сухую, что может привести к выходу из строя двигателя. Для этого производители оснащают модели насосов дополнительными функциями и сигналами тревоги.
Современные погружные насосы – это высокоэффективное оборудование, которое считается безопасным в использовании. Это долговечные двигатели со сроком эксплуатации свыше 40 лет. Это отличный вариант для перекачивания воды из источников, когда нужно полностью погрузить насос в жидкость или установить его ниже уровня земли.
Классификация поверхностных насосов
Поверхностные насосы располагаются не в источник воды, а вблизи него. Такие насосы не предназначены для погружения в жидкости, поэтому имеют конструктивные отличия. Поверхностные насосы бывают:
- самовсасывающими – это разновидность оборудования, в конструкции которого предусмотрена системы втягивания воды. Такие насосы устанавливают в системах полива, выкачивания воды из водоемов, решения бытовых задач. Допустимо незначительное загрязнение источника;
- автоматическими – упрощенная система управления насосом за счет встроенной автоматической системы. Такой насос не требует дополнительного ухода. В нем предусмотрено автоматическое отключение агрегата в случае неблагоприятных факторов. Например, насос выключится, если в сети будут скачки напряжения, повысится температура воды, будет прослеживаться маловодие в источнике;
- насосными станциями – это особенная конструкция с резиновой грушей внутри защитного корпуса. Именно в грушу поступает перекачиваемая вода. Встроенный датчик регулирует на перепады давления. При предельных значениях давления датчик блокирует поступление воды.
Какие бывают насосы по типу перекачиваемой жидкости?
Насосы применяются строго по типу перекачиваемой жидкости. Перед покупкой и установкой агрегата нужно обязательно убедиться, что он сможет выкачивать данную жидкость. Условно насосы делят на три основных типа:
- для питьевой или чистой воды. Такие устройства не смогут перекачивать загрязненную воду с вкраплениями твердых частиц. Предельное значение твердых частиц в жидкости – 150 грамм. В противном случае установка насоса для перекачивания такого типа воды обернется выходом из строя оборудования;
- для жидкостей средней загрязненности. Для этого понятия применяют нормы примесей на кубометр – до 200 грамм твердых частиц;
- специальные насосы для грязной воды. Устанавливаются для водоемов с примесями твердых частиц от 200 грамм на кубометр.
Вывод: использование разных типов насосов
При установке насосного оборудования важно правильно определить тип насоса под конкретные задачи. Важно исходить от назначения насоса, его технических характеристик и возможностей. Также обязательно уточните, для какого типа жидкости предназначен агрегат. Только при правильном подходе вы сможете подобрать оптимальное оборудование с длительным эксплуатационным сроком, которое будет выполнять поставленные функции.