Особенности применения вихревых насосов

Какой насос лучше – вихревой или центробежный

Чтобы ответить на вопрос, что лучше, вихревой или центробежный насос, следует внимательно посмотреть на характеристики вихревых насосов:

• небольшой размер и меньшая цена в сравнении с центробежными;
• способность создать высокое давление;
• работа с чистыми веществами;
• достаточно высокий уровень шума.

Исходя из характеристик вихревых моделей, можно сделать вывод, что они более пригодны в промышленности, так как способны перекачивать не только жидкости. По причине высокого шума они не подходят для работы в жилых помещениях или расположенных в непосредственной близости рядом с домом. Благодаря цене и компактным размером их целесообразно применять на небольших насосных станциях, ведь они могут работать с малой подачей, но большим напором. Они подходят для фермерских хозяйств в качестве снабжения системы орошения водой. Такие насосы отлично подходят для вспомогательных котельных станций, а также в качестве компрессора для обеспечения циркуляции воды. Еще одним плюсом является простота конструкции и ремонта.

Совет! Купить такие насосы лучше всего для небольших хозяйств или химической промышленности. В любой другой сфере они окажутся менее эффективными, нежели центробежные варианты.

Конструкция агрегата

В широком смысле вихревые модели насосов представляют собой гидравлическое оборудование, преобразовывающее механическую приводную энергию в силу. Генерируемое усилие обеспечивает движение жидкостных потоков. Типовой состав конструкции таких агрегатов формируется насосной частью, электродвигателем (как правило, асинхронным), блоком запуска, группой заливных и выпускных отверстий, крепежной инфраструктурой и т. д.

Ключевым элементом в устройстве вихревых насосов является рабочее колесо, обеспеченное лопастями и размещенное на валу. За счет его движения и выполняется основное усилие, требуемое для циркуляции воды

К слову, для определения направления вращения колеса следует обратить внимание на маркировку. Обычно прямо на корпусе стрелкой указывается, в какую сторону производится вращение

Сам же корпус выполняется из высокопрочной нержавеющей стали. В отличие от многих других видов насосов, пластик в данном случае практически не используется. Минимальный класс изоляционной защиты вихревых моделей редко соответствует уровню менее IP44.

Разделение насосов по сферам применения

Область применения насосов очень широкая. Сегодня их используют практически во всех сферах: строительстве, промышленности, при добыче полезных ископаемых, при разработке систем пожаротушения. В малых масштабах также используются различные типы насосов, и область их применения варьируется от бытового использования для полива, до установки в системах водоснабжения и теплопередачи. В зависимости от сферы применения выделяют типы и виды насосов. Ниже представлены описания, их характеристики и разновидности.

Типы насосов

По целевому назначению:

• погружные насосы;
• поверхностные насосы.

По способу энергопитания:

• электрические насосы;
• жидкотопливные насосы.

В зависимости от типа воды:

• для чистой воды;
• для воды средней степени загрязненности;
• для воды высокой степени загрязненности.

Типы бытовых насосов и область их применения

По области применения насосы делятся на бытовые и промышленные. Бытовые насосы бывают поверхностными и погружными. Для бытового использования чаще используют первый тип. Поверхностные насосы применяются для автономного водоснабжения частных домов, полива прилежащей территории, откачки воды из подвалов и прудов, повышения давления при автономной подаче воды в частный дом.

Существует четыре типа бытовых насосов:

Описание и характеристики насосов

Существует 2 вида насосов: поверхностные и погружные. Поверхностные насосы устанавливаются на уровне земли, в скважину или яму опускается шланг. Если насос оборудован автоматической системой включения-выключения при подаче воды, то он называется станцией. Насосы погружного типа включают в себя: дренажные насосы, фекальные, циркуляционные, насосы, установленные в колодцах и скважинах.

Разновидности насосов по конструкции

По конструкции все насосы различаются между собой. Они могут быть вертикальные и горизонтальные. Все насосы отличаются своей сборкой, в зависимости от модели в них могут быть использованы лопатки, лопасти, винты.

Масляные и топливные насосы

Среди промышленных типов насосов выделяют масляные и топливные устройства, устанавливаемые на двигателях автомобилей и машин и двигателях внутреннего сгорания.

Масляные насосы обеспечивают снижение силы трения между взаимодействующими частями двигателя. Они бывают регулируемыми и нерегулируемыми. В двигателях автомобиля устанавливаются роторные или шестеренные насосы для перекачивания масла.

Топливные насосы устанавливаются в автомобилях в обязательном порядке. Они обеспечивают доставку топлива из бака в камеру сгорания. В зависимости от конструкции топливные насосы бывают: механические и электрические.

Принцип функционирования

Корпус такого насоса обычно имеет улиткообразную форму. Внутри имеется вал, на котором расположено рабочее колесо с лопастями. По краям имеются два фланца – всасывающий и напорный. В большинстве случаев насосный агрегат состоит из гидравлического насоса и электродвигателя.

Далее рассмотрим каждый элемент по отдельности и опишем функции, которые они выполняют:

• Электродвигатель – этот элемент в конструкции центробежного насоса играет роль привода. Приводная часть электродвигателя, которая располагается в насосе, тщательно герметизируется.
• Рабочий вал – его функция заключается в передачи вращательного действия от электродвигателя к рабочему колесу.
• Рабочее колесо – располагается на валу и имеет изогнутые лопасти.
• Уплотнительные части – защищают части агрегата от попадания перекачиваемой жидкости.

Основные принципы работы центробежного насоса:

• Через всасывающий фланец жидкость попадает в рабочую камеру насоса и перемещается за счет лопастей, находящихся на рабочем колесе.
• С помощью центробежной силы жидкая среда ударяется об стенки рабочей камеры и образует избыточное давление.
• Избыточное давление выталкивает жидкость через напорный фланец.
• Всасывание новой порции жидкости происходит в результате образования в рабочей камеры избыточного давления.

Центробежные насосы изготавливаются как одноступенчатые, так и многоступенчатые. Последние называют «секционные центробежные насосы». В таких агрегатах достигается увеличение общего перепада давления, которое пропорционально числу секций агрегата. При этом принцип их работы в любой конструкции остается тот же – жидкость движется под действием центробежной силы, которую создает вращающееся рабочее колесо.

В соответствии с перечисленными выше процессами,все элементы центробежного насоса обеспечивают непрерывную перекачку жидкости и гарантируют стабильность всех необходимых параметров работы насоса. Данный принцип работы насоса относится не только к поверхностному, но и к глубинному типу.

Центробежный насос запрещено эксплуатировать, если внутри рабочей камеры отсутствует жидкость. Если пренебречь этими правилами, то агрегат выйдет из строя. Использовать насос целесообразно для перекачки больших объемов жидкости на постоянной основе при небольших напорах.

Самое основное в работе агрегата – не столкнуться с такой проблемой, как кавитация. Этот процесс возникает в результате образования пузырьков в жидкости за счет возникновения в ней зон разряжения. Они и попадают в зону с более высоким давлением. Пузырьки схлопываются и образуют мощную энергию, которая разрушает внутренности насоса. Но бывают случаи, когда разрушается непосредственно корпус.

Подробнее о работе центробежного насоса рассказано в следующем видеоролике:

Открыто вихревые и закрыто вихревые + видео

Особенности открыто вихревой конструкции заключаются в следующем:

• лопатки на колесе большей длины;
• ширина колеса значительно меньше ширины канала для отвода жидкости;
• закольцованный канал соединен лишь с каналом выхода.

В закрытых конструкциях лопасти значительно короче, располагаются под различными углами, ширина крыльчатки аналогична ширине камеры, канал объединяет ее вход и выход.

Отличие вихревого насоса в принципе работы:

• изначально вода проходит в основную камеру;
• закрученная в вихре образное состояние она попадает в соединяющий канал;
• после чего выходит из насоса под большим давлением.

В закрытых конструкциях из-за одинакового диаметра крыльчатки и рабочей камеры — жидкость сразу направляется в соединяющий канал, где происходит ее формирование в вихрь и создается повышенный напор.

Технико-функциональные особенности

Современным функционалом устройство вихревых моделей насосного оборудования тоже особенно не балует. Технологичная автоматика управления встречается редко и только в премиальных сериях производства уровня «Грундфос» и «Марина-Сперони», однако даже бюджетные производители, наподобие отечественной фирмы «Калибр», стремятся максимально расширять базовые конструкционные возможности своей продукции в этом сегменте. Например, можно отметить пользу от встроенного эжектора, который увеличивает глубину всасывания.

Появляются у вихревых насосов и регуляционные способности, благодаря которым механика находит оптимальное сочетание между показателями давления и частотой работы колеса. Из предохранительных устройств можно отметить наличие кожухов для защиты внутренних деталей, а также развитые системы наружного принудительного охлаждения. При этом существенным недостатком многих конструкций является отсутствие автоматической защиты в случае холостого хода, то есть функции отключения при вредной работе «на сухую», без воды.

Устройство и принцип работы

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

Особенности устройства:

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

Устройство вихревого насоса.

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

Однако в алгоритме схемы работы существуют особенности:

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

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

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″>

В чем отличие вихревого насоса от центробежного?

Чтобы выбрать правильную модель для дачного или приусадебного участка, нужно понимать, в чем отличие вихревого насоса от центробежного.

Вихревой насос

По сути, вихревой насос — это тот же вентилятор, но для жидкостей. Своеобразный «пропеллер» раскручивается и проталкивает воду в нужном направлении. Для этих целей между корпусом и рабочими лопастями остается зазор в 0,2 мм.

Определение

К вихревому типу относят агрегаты, предназначенные для откачки воды из скважин, водоемов или резервуаров.

Основным отличием от аппаратов центробежного типа является способ передачи жидкости — по касательной к рабочему колесу. Она двигается вместе с ним и под действием центробежной силы смещается к краю лопасти. Свое название вихревые насосы получили, благодаря небольшим вихрям, которые образуются на каждой лопасти вследствие такого движения.

Плюсы и минусы

Перечень достоинств подобных аппаратов достаточно велик:

• небольшая стоимость. За счет простого устройства стоимость таких агрегатов намного ниже, чем у центробежных и вибрационных аналогов;
• прочность. Из-за малого количества подвижных частей, подобные модели практически не ломаются. Если же помпа вышла из строя, то ее ремонт достаточно прост и дешев;
• широкая сфера применения. Благодаря низкой стоимости и простоте ремонта, такие аппараты применяют не только в быту и сельском хозяйстве. Их используют даже в химической промышленности, для перекачки достаточно агрессивных и насыщенных газами жидкостей.

Недостатков у вихревых насосов не меньше:

• низкий КПД. Обычно он не превышает 45–50%. Такие слабые показатели возникают из-за больших потерь энергии, возникающих из-за трения;
• повышенные требования к составу жидкостей. Малый зазор между рабочим колесом и кожухом вносит свои коррективы. Такие агрегаты можно использовать только для жидкостей без твердых примесей. С их помощью можно полить приусадебный участок или откачать воду из бассейна, а вот для перекачки грязных, либо заиленных жидкостей — они не подходит;
• слабое давление. Мощность таких моделей велика (могут перекачать большой объем за малый промежуток времени), чего нельзя сказать о давлении, которое они создают. С их помощью невозможно выкачать воду из глубокой артезианской скважины — допустимый предел абиссинская (не более 10 м). То же самое касается и горизонтальных направлений.

Несмотря на имеющиеся недостатки, вихревые насосы пользуются большой популярностью.

Центробежный насос

Строение центробежного насоса показано на чертеже ниже.В корпусе (обычно он имеет спиральную форму) расположен вал, к которому жестко прикреплено рабочее колесо. В большинстве случаев лопасти устанавливаются между передним и задним дисками.

плюсы и минусы

«улитки» имеют множество достоинств:

• простота монтажа и обслуживания (все детали легкодоступны);
• высокая производительность (при необходимости применяются секционные насосы с несколькими рабочими колесами);
• широкая сфера применения.

в список минусов входят:

• более высокая стоимость;
• невозможность сухого всасывания (перед работой кожух нужно полностью наполнить водой);
• запрет на работу с грязными жидкостями. твердые частицы быстро приводят агрегат в негодность.

по большому счету, разница между этими двумя видами устройств невелика, и сферы их применения практически идентичны.

в чем разница?

Основное отличие между центробежным и вихревым насосом — максимальная глубина всасывания. Первый может откачать воду даже со скважины глубиной более 100 м, а у второго предел — 10 м.

Это же касается и горизонтального направления. Центробежным насосом жидкость можно передать на более далекие расстояния. Более точное сравнение провести сложно, все зависит от конкретных моделей и производителей.

Что лучше?

Нельзя однозначно сказать, что лучше: вихревой или центробежный насос. При выборе агрегата нужно исходить из личных нужд и конкретной ситуации.

Для обычного дачного участка в шесть соток с абиссинской скважиной вихревого насоса будет достаточно.

Обладателям обширных полей, либо глубоководных артезианских скважин лучше приобрести центробежную модель.

Сферы применения

Оба вида помп применяются во множестве сфер:

• в сельском хозяйстве — для орошения полей;
• в отопительных системах;
• в водопроводных системах;
• при выкачке воды из прудов, бассейнов и накопительных емкостей;
• для откачки воды из скважин (с учетом допустимой глубины);
• в промышленности.

Главное при выборе модели помнить, что вихревый тип не подходит для глубоководных скважин и передачи жидкостей на дальние расстояния.

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.

Классификация по принципу действия — по типу рабочей камеры

Различают типы насосов по принципу действия и конструкции. Они делятся на объемные и динамические насосы.

1. Объемные насосы — такие, в которых жидкость перемещается за счет изменения объема камеры с жидкостью под действием потенциальной энергии.
2. Динамические насосы – механизмы, в которых жидкость перемещается вместе с камерой под действием кинетической энергии.

Динамические насосы, в свою очередь, делятся на лопастные и струйные.

Отдельно выделяют виды объемных насосов по принципу действия в зависимости от конструкции:

1. Роторные насосы – это цельный корпус, с определённым числом лопаток/лопастей, приходящих в движение при помощи ротора.
2. Шестеренные насосы – самый простой тип механизма, состоящий из сцепленных между собой шестерен, приходящих в движение под принудительным изменением полости между шестернями.
3. Импеллерные – в эксцентрический корпус заключены лопасти, при вращении выдавливающие жидкость.
4. Кулачковые – насосы, в корпус которых заключены 2 ротора, которые при вращении перекачивают жидкости разной степени вязкости.
5. Перистальтические – корпус включает эластичный рукав, в котором находится жидкость. При вращении дополнительных валиков жидкость перемещается по рукаву.
6. Винтовые – насосы, состоящие из ротора и статора. При вращении ротора жидкость начинает перемещаться по оси насоса.

Существует также деление динамических насосов по принципу действия:

1. Центробежные – включает в себя рабочее колесо, внутри которого находится жидкость, при вращении колеса, частицы приобретают кинетическую энергию, начинает действовать центробежная сила, под действием которой жидкость переходит в корпус мотора.
2. Вихревые насосы – по принципу действия аналогичны центробежным, но менее габаритны и имеют более низкий КПД.
3. Струйные – основаны на переходе потенциальной энергии в кинетическую.

Вихревый тип насоса является наиболее часто используемым за счет легкости установки. В бытовых нуждах такой агрегат устанавливают в загородных домах для обеспечения подачи воды. Циркуляцию воды обеспечивает жидкость, подаваемая на лопатки, расположенные в корпусе насоса. Ключевым элементов здесь является колесо, на которое вода подается через входное отверстие. Также такой насос используют для скважин, так как создают высокое давление. Они обладают способностью самовсасывания и могут перерабатывать не только жидкость, но газо-водную смесь.

Насосы центробежного типа часто применяют в бытовых и промышленных целях:

• для организации систем водоснабжения на промышленных предприятиях;
• для организации систем водоснабжения жилых кварталов;
• для систем полива.

Эти насосы отличаются простотой эксплуатации, так как принцип работы достаточно прост. Основную нагрузку принимает колесо с лопатками, на которое и подается жидкость, однако если жидкости внутри не будет, то насос выйдет из строя. Чаще такие насосы бывают поверхностными. За счет этого снижается их производительность. Погружные насосы центробежного типа требуют герметичность корпуса высокого качества.