Вихревые и центробежно-вихревые насосы
Схематически вихревой насос (рис. 1) состоит из рабочего колеса с лопастями, установленного на валу. Рабочее колесо эксцентрично расположено в корпусе, так что в верхней части между ним и корпусом оставлен минимальный (0,15—0,2 мм) зазор. Принципиальное отличие вихревого насоса от центробежного и осевого состоит в том, что жидкость поступает в кожух и выходит из него по касательной к рабочему колесу. При движении в корпусе жидкость находится под воздействием центробежной силы, возникающей вследствие ее вращения вместе с рабочим колесом, и всасывающим действием пазов между отдельными лопастями колеса.
Рис. 1. Схема вихревого насоса:
1— рабочее колесо; 2 — корпус; 3 — лопасть; 4 — вал.
Всасывающее действие пазов объясняется образованием в них разрежения вследствие перемещения воды под действием центробежной силы к периферии лопастей колеса. Когда сила всасывания превышает величину центробежной силы, жидкость начинает перемещаться к центру колеса и движется в этом направлении до наступления равновесия сил.
Затем цикл многократно повторяется. Совершая таким образом сложное движение, жидкость образуют вихри на каждой лопасти, что приводит к повышению давления.
Достоинством вихревых насосов является их высокий напор в 2—4 раза превышающий напор центробежных насосов при равных диаметрах колес, и обеспечение самовсасывания после одноразового залива. Самовсасывание происходит за счет наличия в насосе (после его остановки) жидкости, которая сохраняется в корпусе благодаря вертикальному расположению всасывающего и нагнетательного патрубков.
Недостатками вихревых насосов являются низкие к. п. д. (0,2—0 5) и чувствительность к загрязнению перекачиваемой жидкости. При попадании жидкость твердых частиц колесо и корпус подвергаются интенсивному абразивному износу, и зазор между ними увеличивается. Это отрицательно сказывается на работе насоса, так как даже незначительное увеличение зазора между колесом и корпусом приводит к заметному снижению к. п. д.
Рис. 2. Рабочие колеса вихревых насосов:
а — закрытое; б — открытое;
1 — перемычка; 2 — лопасть; 3 — корпус; 4— вал.
Вихревые и центробежно-вихревые насосы предназначены для перекачки жидкостей, вязкость которых не превышает 36 сст. Они выпускаются серийно на подачу 0,7—34 м 3 /ч при напоре 12—224 м вод. ст.
Вихревые насосы имеют хорошие конструктивные данные — незначительную металлоемкость на единицу мощности и малые габариты. Рабочие колеса у них могут быть закрытыми (рис. 2, а) и открытым (рис. 2, б). Открытые колеса имеют канал прямоугольного сечения, лопасти у них длинные; закрытые имеют специальную перемычку, разделяющую канал на две части, лопасти их короче, чем у открытых. Максимальный к. п. д. насосов с открытым колесами — 0,43, с закрытыми — 0,5.
Одноступенчатые вихревые насосы обеспечивают напор до 55 м вод. ст. Дальнейшее увеличение напора за счет увеличения диаметра рабочего колеса нерационально, так как приводит к быстрому увеличению массы насоса на единицу мощности и снижению высоты всасывания.
Вихревые и центробежно-вихревые насосы можно устанавливать выше уровня жидкости в резервуаре. При их запуске всасывающий трубопровод не требуется заливать жидкостью, отпадает необходимость в приемном клапане. Самовсасывание насоса с глубины до 2 м обеспечивается насосами В и ЦВ в обычном исполнении. Для обеспечения самовсасывания с глубины 6—7 м на нагнетательной стороне насоса устраивают воздухоотделительный колпак.
У насосов типа В воздухоотделительный колпак присоединяют к нагнетательному патрубку, у других насосов (ЭСН, СЦЛ) его отливают вместе с корпусом. Следует иметь в виду, что при работе с воздухоотделительным колпаком к. п. д. насоса снижается на 4—6%. Поэтому, если глубина всасывания небольшая или насос находится под заливом, устанавливать колпак не следует.
Для перекачки быстрозастывающих жидкостей вихревые насосы ВК выпускаются с обогреваемым корпусом (ВКО), а для обеспечения самовсасывания они изготовляются с воздушным колпаком (ВКС).
Корпус вихревого насоса ВКС (рис. 3) представляет собой чугунную отливку со всасывающим и нагнетательным отверстиями, разделенными перемычками. Крышка корпуса — литая; к корпусу крепится шпильками. Рабочее колесо представляет собой стальной диск с фрезерованными по окружности пазами, образующими лопасти; на валу крепится шпонкой. Колесо имеет возможность перемещаться по валу для обеспечения равномерно го торцового зазора с обеих сторон.
Рис. 3. Вихревой насос ВКС:
1 — опорная стойка; 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — рабочее колесо;
5 — шпонка; 6 — вал; 7 — крышка передней камеры обогрева; 8 — то же, задней;
9 — прокладка; 10 — воздухоотделительный колпак; 11 — сальниковая набивка;
12 — сальник; 13 — подшипник; 14 — крышка подшипников.
Опорная стойка приводной части насоса отлита из чугуна. Вал установлен в ней на двух шарикоподшипниках, которые закрыты литыми крышками, имеющими кольцевые канавки для установки войлочных сальников. К напорному отверстию присоединен воздухоотделительный колпак.
У насосов ВКО в полости между корпусом и крышками камер подается пар для обогрева. Для обеспечения герметичности между корпусом и крышками устанавливают паронитовые прокладки. Пар подводится через два штуцера с резьбой М12Х1,25 Максимальное допустимое давление пара — 5 кгс/см 2 .
Высокими эксплуатационными показателями отличаются центробежно-вихревые насосы. в которых удачно использованы достоинства центробежных и вихревых. Центробежно-вихревой насос представляет собой блок из двух насосов — центробежного и вихревого, собранных на общем валу и соединенных между собой последовательно по ходу перекачиваемой жидкости. Насос имеет осевой подвод воды; на всасывающее линии его устанавливают центробежное колесо, обеспечивающее высоту всасывания до 5—7 м. Затем вода попадает в камеру вихревого колеса, где ей сообщается высокий напор.
Таким образом в одном насосе удается объединить три важных качества: обеспечение большой высоты всасывания, присущей центробежным насосам, обеспечение большого напора, присущего вихревым насосам, и самовсасывание, также присущее вихревым насосам.
Насосы типа ЦВ изготавливаются с подачей 14—36 м 3 /ч и напором до 280 м ст. жидкости. Выпускаются также самовсасывающие центробежно-вихревые насосы ЦВС, имеющие воздушный колпак. Насосы типа ЦВ имеют к. п. д. порядка 0,45—0,48. Маркируют их следующим образом: ЦВ — центробежно-вихревой; первая цифра — подача в л/с; вторая цифра — напор в м вод. ст.
Количество показов: 32870
Рейтинг: 2.93
Вихревые насосы: виды и сферы применения
Зачем нужен насос высокого давления для воды?
Вакуумный циркуляционный насос в 12 вольт, обеспечивающий повышение уровня давления воды в водопроводной магистрали применяется для того, чтобы производить.
Зачем используются реле давления воды для насосов?
Система водоснабжения частного дома – это сложный механизм, который функционирует за счет насосной станции. Именно она обеспечивает подачу воды из скважины или.
Как подключить плунжерный насос высокого давления для воды?
Для осуществления работы в тех гидравлических системах, где постоянно присутствует высокое давление необходимо применять такие насосы, которые обладают.
В чем особенности циркуляционных насосов для горячей воды?
Циркуляционные насосы для горячего водоснабжения и отопления применяются для выполнения чрезвычайно полезных задач. Они обеспечивают рециркуляционный поток.
Принцип работы и устройство вихревых насосов
В качестве генератора напора в системах автономного водоснабжения чаще всего используется самовсасывающий насос. Применение этого оборудования обеспечивает подъем жидкости из скважины, а также его транспортировку по трубам. Говоря другими словами, такие установки пропускают сквозь себя весь поток воды.
Особенности конструкции такого оборудования обеспечивают этим насосам целый набор положительных характеристик:
- установка поверхностных самовсасывающих насосов может быть произведена за пределами скважины. Их можно установить на кронштейне оголовка или в пристройке на платформе. Также их можно расположить в подвальном помещении у обслуживаемого здания. Такое разнообразие вариантов размещения этого оборудования приводит к снижению трудоемкости монтажных работ подобных насосов;
- при обслуживании этих агрегатов не возникает больших проблем. Кроме того, они хорошо поддаются ремонту. Обеспечивается это за счет того, что их установка производится не под водой, а в доступном для владельца месте;
- корпус агрегата выполнен из доступных материалов — чугуна и конструкционной стали. Такой выбор материалов оправдан, поскольку эти приборы при эксплуатации не погружаются в воду. Благодаря дешевому корпусу себестоимость таких приборов невысокая;
- в самовсасывающий насос можно установить мощный мотор, что обеспечивает ему преимущество над погружным оборудованием, в которое разместить двигатель большой мощности не представляется возможным. А при наличии мотора большой мощности насос в состоянии обеспечить большой напор воды. Поэтому, используя их, можно доставлять на поверхность воду даже из скважины с большой глубины.
Говоря другими словами, очень выгодной является покупка самовсасывающего насоса. Далее, в этой статье мы рассмотрим подробнее основные типы этого оборудования и принцип его работы. Познакомившись с этой информацией, у людей, которые подумывают о приобретении насоса для системы водоснабжения своего дома, многие вопросы наверняка отпадут.
Принцип работы бытового насоса
Как и любое насосное оборудование, самовсасывающий агрегат имеет конструкцию, состоящую из определенных элементов:
корпус — в нём выполняется монтаж нагнетательного механизма;- двигатель — он соединяется с корпусом прибора посредством фланцевой муфты;
- нагнетательный механизм, который может быть вихревого и электромагнитного типа. Он работает за счет передаваемого от вала двигателя крутящего момента.
- помимо этого в состав конструкции самовсасывающего насоса входят всасывающие и напорные шланги, соединительная арматура, используемая для фиксации трубопроводов на штуцерах корпуса и эжекторе.
Особенности взаимодействия
Все эти составляющие конструкции самовсасывающего насоса взаимодействуют друг с другом следующим образом:
- при работе двигателя на валу генерируется крутящий момент;
- сквозь особое отверстие вал входит в корпус. Само отверстие защищено уплотнителем от протечек.
- Нагнетательный механизм в конструкции самовсасывающего агрегата закреплен на торце вала. В его качестве выступает крыльчатка или импеллер. При вращении этого механизма происходит генерирование всасывающего и вытесняющего усилия благодаря возникающим областям разрежения и повышенного давления внутри, внешне похожим на улитку.
Отметим, что в корпусе оборудования имеется два отверстия – впускное, расположенное напротив зоны разрешения, и выпускное, которое находится в области высокого давления.
Инжектор может располагаться или на корпусе, или на торце всасывающего шланга под водой. Повышение всасывающего усилия – главная задача этого агрегата. Отметим, что для всех видов самовсасывающих устройств характерна подобная схема работы. Но в плане эффективности работы эти установки могут различаться между собой.
Виды самовсасывающих насосов
Все разнообразие такого оборудования разделяется на два вида:
Кроме них существуют и установки, снабжённые встроенным эжектором, а также агрегаты, имеющие выносной эжектор. Наряду с ними на рынке предлагаются и модели насосного оборудования, не имеющие этого элемента. В зависимости от конструкционных особенностей эти устройства могут функционировать по-разному. Эффективность работы у них, конечно же, будет различаться. Поэтому будет разумным рассмотреть далее основной принцип работы каждой разновидности самовсасывающего насосного оборудования.
Устройство и принцип работы самовсасывающего насоса центробежного типа
Говоря про это оборудование, необходимо отметить особенности его конструкции. В ней составными элементами являются двигатель, корпус-улитка и крыльчатка. Последняя закреплена на валу двигателя в полости корпуса.
Выпускное отверстие располагается в верхней части корпуса. Она находится непосредственно над крыльчаткой. Впускное отверстие располагается в торцевой части корпуса насоса. Место его расположения находится напротив оси крыльчатки.
Когда происходит вращение крыльчатки, то посредством центробежной силы в торцевой части корпуса создается разрежение. Именно там находится впускное отверстие. Одновременно с этим происходит генерирование верхней части корпуса напорного усилия. Все это приводит к тому, что вода засасывается в корпус, который закреплен на впускном патрубке аппарата, а потом выталкивается из него. Отметим, что включение центробежных насосов может производиться при условии, что внутренняя полость корпуса-улитки насоса полностью заполнена водой. Из воздуха всасывающее усилие крыльчатка создать не может. В этом заключается основной недостаток этой разновидности всасывающего насосного оборудования.
Принцип работы вихревого самовсасывающего насоса
В отличие от центробежных насосов у вихревых такой недостаток отсутствует. Все дело в том, что эти установки оперируют не только водой, но и газовой смесью. В случае необходимости для создания всасывающего усилия будет достаточно только воздуха.
Наличие такой возможности обусловлено главным образом особой конструкцией корпуса, а также тем, что вместо крыльчатки в таком оборудование используется импеллер. Своим видом он представляет рабочее колесо, которое закачивает воздух во внутреннее пространство улитки.
Там происходит смешивание воздуха с водой, которая должна быть предварительно залита до включения насоса. Смешанный воздух выходит сквозь отводящий трубопровод. При этом в процессе выхода возникает эффект рециркуляции жидкости в камере. А при прохождении плотной жидкости через газообразную среду возникает разрежение во всасывающей трубе, которая в рабочую камеру насоса затягивает воду. А когда камера заполнена, вихревой агрегат начинает работать по схеме циркуляционного насоса.
Самовсасывающие насосы с эжектором
По такому же принципу, что и вихревой насос, работает оборудование, снабженное эжектором. То есть, тонкая трубочка вводится в прямоточный корпус насоса, по которой потом осуществляется подача потока с высокой плотностью и скоростью. Генерирование области разрежения этим потоком происходит на выходе из трубки непосредственно у выхода из корпуса эжектора. В итоге всасывающее усилие возникает на выходе из корпуса. Если аппарат оборудован таким приспособлением, то можно заметно повысить глубину обслуживания скважин.
Установка эжектора повышает глубину подъема воды. Если у стандартных моделей глубина подъема ограничена 8–10 метрами, то у установок, снабженных эжектором, этот параметр равен 15-20 м. Некоторые модели могут спокойно подавать на поверхность воду с глубины 25-30 м. Кроме этого, происходит падение производительности оборудования. Однако можно нивелировать эти недостатки, если увеличить мощность двигателя или переместить насос за пределы жилой площади. Оптимально располагать его в техническом помещении недалеко от дома. Отметим, что насосы, снабжённые выносным эжектором, практически не издают шума. Поэтому размещать их за пределами жилых помещений нет необходимости.
Отличие вихревого насоса: что выбрать
От вихревого насоса центробежный отличается главным образом своими большими габаритами, а также тем, что при работе он практически не издает шума. Однако, используя такое оборудование в своем домовладении, будет обеспечена подача воды из глубины только 10 метров. Это касается установок, не снабженных эжектором. Также у него более низкая производительность по сравнению с вихревым насосным оборудованием.
Вихревые приборы оснащены встроенным эжектором. Поэтому они могут подавать воду с больших глубин. При работе такие установки издают большой шум, поэтому этим обуславливается внешний монтаж таких насосов. В плане производительности они превосходят центробежные насосы в семь раз. Поэтому на глубокие скважины более 10 метров устанавливаются вихревые насосы. Для скважин небольшой глубины оптимальный выбор – центробежные установки.
Заключение
Стабильное водоснабжение в частном и загородном доме – это основа комфортной жизни. Многие владельцы создают собственную систему водопровода. На скважине устанавливается насос. Для подачи воды используются вихревые или центробежные насосы.
Первые подходят в тех случаях, когда необходимо снабжение воды в промышленных масштабах. Для владельцев частных домов самое лучшее решение — центробежный самовсасывающий насос. Хотя они не обладают большей производительностью, но при этом их вполне хватает для удовлетворения бытовых потребностей в воде. Кроме того, при работе он не издает шума, поэтому его можно разместить в одном из помещений дома.
Правильный выбор насосной установки и грамотный ее монтаж обеспечит стабильную систему водоснабжения в доме и отсутствие проблем с насосным оборудованием.
Селезнёв Геннадий Антонович
Источники: http://www.promtk.net/articles/118/377/, http://byreniepro.ru/nasosy/vihrevye.html, http://stoki.guru/nasosy/drenazhnye/princip-raboty-i-ustroystvo-vihrevyh-nasosov.html
