Вихревые насосы для скважин – особенности устройства, конструкция, монтаж

Как производится установка вихревого насоса на скважину?

Для комфортного проживания на собственном загородном участке необходима система водоснабжения. Для этого бурят скважины и устанавливают на поверхности насосные станции.

Одной из разновидностей поверхностных насосов являются самовсасывающие вихревые устройства. Благодаря небольшим размерам, доступной цене и относительно высоким техническим показателям, вихревые конструкции пользуются большим спросом не только у дачников, но и в промышленном производстве.

Применение вихревых насосов для скважин

Вихревые модели предназначены для перекачки жидкости, устанавливаются на любом расстоянии от воды, главное, чтобы позволяла мощность выбранного устройства. Несмотря на свои компактные размеры, подобный аппарат имеет прочный корпус и может поднимать жидкость с глубины до двенадцати метров.

Возможно использование их в качестве компрессоров и вакуумных устройств. Вихревые агрегаты поддерживают стабильный напор и давление в системе водоснабжения, даже если там имеется воздух или газ.

При всех своих положительных качествах, такой насос имеет и недостаток, а именно низкий коэффициент полезности. Кроме этого быстро приходят в негодность уплотнители и рабочие колеса.

Эти факторы делают невозможным использование устройства в постоянном режиме.

Принцип работы

Вихревой насос состоит из электродвигателя, отвечающего за передачу крутящего момента на вал и нагнетательного блока, необходимого для перекачки воды. При запуске двигателя начинает вращаться вал с закрепленными на ним лопастями. На периферийных участках создается давление, и вода направляется в выводной патрубок.

За счет вакуума воздух при этом всасывается в корпус устройства и смешивается с жидкостью внутри. В камере они отделяются друг от друга (из-за разной плотности). Когда весь воздух будет удален из всасывающей линии, вода начнет поступать в насос, наполнившись, он начнет работать. Попаданию в трубопровод обратного воздуха, препятствует установленный обратный клапан.

Учитывая конструктивные особенности и мощность модели, можно сделать несколько выводов:

  1. Добиться максимальной эффективности работы устройства такого типа, можно использованием его в ограниченном пространстве.
  2. Мощность прямо пропорциональна величине подачи воды, чем ее меньше, тем рабочие показатели будут выше.
  3. Не рекомендуется использование таких устройств для поднятия воды содержащей песок, глину или какие-либо еще примеси. В этом случае неминуем быстрый износ элементов конструкции, да и эффективность его работы будет сведена к минимуму.

Как выбрать качественный грязевой насос для скважины?

Конструкции бывают:

  1. Погружные – оснащены одним рабочим колесом, применение их возможно в скважинах с диаметром не менее 10 см.
  2. Поверхностные.

Рабочие колеса делятся на два типа:

  1. Закрытое. Вода перемещается вокруг оси оборудования, что существенно увеличивает силу потока. Такие насосы мощнее центробежных.
  2. Открытое. Жидкость циркулирует рядом с валом, перемещаясь через лопасти в сторону выводного отверстия.

Также конструкции классифицируют на консольные, консольные самовсасывающие и консольные обогревающие, которые можно использовать для отопления.

Установка вихревого насоса на скважину

Для долгой и бесперебойной работы необходимо не только выбрать качественный аппарат, соответствующий потребностям, но и правильно его установить.

  1. Выбираем место установки поверхностного насоса. Оборудование должно располагаться между местом забора и конечным пунктом транспортировки воды.
  2. Заливаем фундамент из цементной смеси или кладем небольшую плиту. Поверхность, на которой будет расположена насосная установка должна быть ровной и твердой.
  3. Изготавливая основание для насоса необходимо воспользоваться уровнем. Поверхность должна быть ровной. Ведь даже незначительные отклонения могут привести к сбоям в работе.
  4. Оборудуем крышу или навес для защиты насоса от осадков. Если предполагается круглогодичное использование прибора, рекомендуется обустроить небольшое помещение. Также необходимо утеплить конструкцию, чтобы вода в нем не замерзла.
  5. Устанавливаем и закрепляем подкачивающую насосную станцию. При возведении специальной постройки, выбирая ее размеры, рекомендуется делать ее такого размера, чтобы к насосу был свободный доступ на случай ремонта или для профилактического ежегодного осмотра. Для утепления насос помещают в железную коробку, изнутри обшитую пенопластом.
  6. Подводим электричество. Для безопасности можно спрятать провода в специальные коробки.
  7. Для того, чтобы работа была бесперебойной и не было сбоев в электричестве, можно установить стабилизатор напряжения.
  8. Подсоединяем шланг, на который обязательно нужно подсоединить фильтр грубой очистки для воды из скважины и установить обратный клапан . Проверяем соединения на герметичность.
  9. Опускаем часть трубы в воду таким образом, чтобы до дна оставалось около метра. Шланг должен находиться под уклоном к воде и по всей длине не допустимо наличие перегибов. Это может сказаться на его работе и качестве.
  10. Далее монтируем расширительный бачок.
  11. Соединяем трубами насос и гидроаккумулятор.
  12. Для того, чтобы вода в трубах не замерзла в зимнее время, можно опустить их в землю на глубину от 1,5 метра. Также можно завернуть их в специальный материл.
  13. Заливаем воду в корпус насоса и трубы.
  14. Проверяем давление в камере и при необходимости регулируем. Оно должно совпадать с паспортными значениями.

Перед запуском системы необходимо проверить целостность всех соединений, наличие воды в корпусе насоса. Недопустимо опустошение помпы. После выполнения всех этапов можно включить насос.

Расчет стоимости

Цены на вихревые модели привлекают потребителей своей доступностью – от 5000 рублей при напоре до 50 метров водяного столба.

Итоговая стоимость установки или замены зависит от таких факторов, как тип насоса, глубина его погружения и диаметр водоподъемной трубы. В среднем работы обойдутся в 15000-20000 рублей. Доверив монтаж насоса профессионалам, вы будете уверены в качестве выполненной работы.

Выбирая насос, необходимо учитывать особенности расположения скважины и дома. Мощность устройства должна быть такой, чтобы объема воды хватало для всех точек в доме. Сила напора рассчитывается на основании глубины скважины и длины труб. Исходя из этих характеристик следует подбирать подходящий насос.

Рекомендуем ознакомиться с видео, в котором показана установка вихревого насоса для скважины своими руками:

Вихревой насос – оптимальное решение в условиях ограниченности средств и пространства. Малые габариты и простота монтажа также делают этот тип насосов наиболее привлекательным для потребителей. Но следует понимать, что за доступность и маленький размер придется пожертвовать размером КПД. Читайте также статьи про очистку воды из скважины от железа и как соединить пластиковые трубы.

Принцип работы насоса

Крыльчатые насосы являются разновидностью поршневых насосов. Насосы этого типа были изобретены в середине 19 века.
Насосы являются двухходовыми, то есть подают воду без холостого хода.
Применяются, в основном, в качестве ручных насосов для подачи топлива, масел и воды из скважин и колодцев.

Конструкция:
Внутри чугунного корпуса размещены рабочие органы насоса: крыльчатка, совершающая возвратно-поступательные движения и две пары клапанов (впускные и выпускные). При движении крыльчатки происходит перемещение перекачиваемой жидкости из всасывающей полости в нагнетательную. Система клапанов препятствует перетоку жидкости в обратном направлении

Насосы этого типа имеют в своей конструкции сильфон (“гармошку”), сжимая который производят перекачку жидкости. Конструкция насоса очень простая и состоит всего из нескольких деталей.
Обычно, такие насосы изготавливают из пластика (полиэтилена или полипропилена).
Основное применение – выкачивание химически активных жидкостей из бочек, канистр, бутылей и т.п.

Низкая цена насоса позволяет использовать его в качестве одноразового насоса для перекачивания едких и опасных жидкостей с последующей утилизацией этого насоса.

Пластинчато-роторные (или шиберные) насосы представляют собой самовсасывающие насосы объемного типа. Предназначены для перекачивания жидкостей. обладающих смазывающей способностью (масла. дизельное топливо и т.п.). Насосы могут всасывать жидкость “на сухую”, т.е. не требуют предварительного заполнени корпуса рабочей жидкостью.

Принцип работы: Рабочий орган насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой.
Так как ротор расположен эксцентрично, то при его вращении пластины, находясь непрерывно в соприкосновении со стенкой корпуса, то входят в ротор, то выдвигаются из него.
Во время работы насоса на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Шестеренные насосы с наружным зацеплением шестерен предназначены для перекачивания вязких жидкостей, обладающих смазывающей способность.
Насосы обладают самовсасыванием (обычно, не более 4-5 метров).

Принцип действия:
Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого в полость всасывания поступает жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен.

Насосы аналогичны по принципу работы обычному шестеренному насосу, но имеют более компактные размеры. Из минусов можно назвать сложность изготовления.

Принцип действия:
Ведущая шестерня приводится в действие валом электродвигателя. Посредством захвата зубьями ведущей шестерни, внешнее зубчатое колесо также вращается.
При вращении проемы между зубьями освобождаются, объем увеличивается и создается разряжение на входе, обеспечивая всасывание жидкости.
Среда перемещается в межзубьевых пространствах на сторону нагнетания. Серп, в этом случае, служит в качестве уплотнителя между отделениями засасывания и нагнетания.
При внедрении зуба в межзубное пространство объем уменьшается и среде вытесняется к выходу из насоса.

Название этого насоса происходит от формы рабочего органа – диска, выгнутого по синусоиде. Отличительной особенностью синусных насосов является возможность бережного перекачивания продуктов содержащих крупные включения без их повреждения.
Например, можно легко перекачивать компот из персиков с включениями их половинок (естественно, что размер перекачиваемых без повреждения частиц зависит от объема рабочей камеры. При выборе насоса нужно обращать на это внимание).

Размер перекачиваемых частиц зависит от объема полости между диском и корпусом насоса.
Насос не имеет клапанов. Конструктивно устроен очень просто, что гарантирует долгую и безотказную работу.

На валу насоса, в рабочей камере, установлен диск, имеющий форму синусоиды. Камера разделена сверху на 2 части шиберами (до середины диска), которые могут свободно перемещаться в перпендикулярной к диску плоскости и герметизировать эту часть камеры не давая жидкости перетекать с входа насоса на выход (см. рисунок).
При вращении диска он создает в рабочей камере волнообразное движение, за счет которого происходит перемещение жидкости из всасывающего патрубка в нагнетательный. За счет того, что камера наполовину разделена шиберами, жидкость выдавливается в нагнетательный патрубок.

Основной рабочей частью эксцентрикового шнекового насоса является винтовая (героторная) пара, которая определяет как принцип работы, так и все базовые характеристики насосного агрегата. Винтовая пара состоит из неподвижной части – статора, и подвижной – ротора.

Статор – это внутренняя n+1-заходная спираль, изготовленная, как правило, из эластомера (резины), нераздельно (либо раздельно) соединенного с металлической обоймой (гильзой).

Ротор – это внешняя n-заходная спираль, которая изготавливается, как правило, из стали с последующим покрытием или без него.

Стоит указать, что наиболее распространены в настоящее время агрегаты с 2-заходными статором и 1-заходным ротором, такая схема является классической практически для всех производителей винтового оборудования.

Важным моментом, является то, что центры вращения спиралей, как статора, так и ротора смещены на величину эксцентриситета, что и позволяет создать пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора создаются замкнутые герметичные полости вдоль всей оси вращения. При этом количество таких замкнутых полостей на единицу длины винтовой пары определяет конечное давление агрегата, а объем каждой полости – его производительность.

Винтовые насосы относятся к объемным насосам. Эти типы насосов могут перекачивать высоковязкие жидкости, в том числе с содержанием большого количества абразивных частиц.
Преимущества винтовых насосов:
– самовсасывание (до 7. 9 метров),
– бережное перекачивание жидкости, не разрушающее структуру продукта,
– возможность перекачивания высоковязких жидкостей, в том числе содержащих частицы,
– возможность изготовления корпуса насоса и статора из различных материалов, что позволяет перекачивать агрессивные жидкости.

Насосы этого типа получили большое распространение в пищевой и нефтехимической промышленности.

Насосы этого типа предназначены для перекачивания вязких продуктов с твердыми частицами. Рабочим органом является шланг.
Преимущество: простота конструкции, высокая надежность, самовсасывание.

Принцип работы:
При вращении ротора в глицерине башмак полностью пережимает шланг (рабочий орган насоса), расположенный по окружности внутри корпуса, и выдавливает перекачиваемую жидкость в магистраль. За башмаком шланг восстанавливает свою форму и всасывает жидкость. Абразивные частицы вдавливаются в эластичный внутренний слой шланга, затем выталкиваются в поток, не повреждая шланга.

Вихревые насосы предназначены для перекачивания различных жидкотекучих сред. насосы обладают самовсасыванием (после залива корпуса насоса жидкостью).
Преимущества: простота конструкции, высокий напор, малые размеры.

Принцип действия:
Рабочее колесо вихревого насоса представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопатками, расположенными на периферии колеса. В корпусе имеется кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, плотно примыкая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединенные с кольцевой полостью.

При вращении колеса жидкость увлекается лопатками и одновременно под воздействием центробежной силы закручивается. Таким образом, в кольцевой полости работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, почему насос и называется вихревым. Отличительная особенность вихревого насоса заключается в том, что один и тот же объем жидкости, движущейся по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопастное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а следовательно, и напора.

Газлифт (от газ и англ. lift — поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом газе. Газлифт применяют главным образом для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. Известны подъёмники, в которых для подачи жидкости, главным образом воды, используют атмосферный воздух. Такие подъёмники называют эрлифтами или мамут-насосами.

В газлифте, или эрлифте, сжатый газ или воздух от компрессора подаётся по трубопроводу, смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную или водо-воздушную эмульсию, которая поднимается по трубе. Смешение газа с жидкостью происходит внизу трубы. Действие газлифта основано на уравновешивании столба газожидкостной эмульсии столбом капельной жидкости на основе закона сообщающихся сосудов. Один из них — буровая скважина или резервуар, а другой — труба, в которой находится газожидкостная смесь.

Мембранные насосы относятся к объемным насосам. Существуют одно- и двухмембранные насосы. Двухмембраные, обычно выпускаются с приводом от сжатого воздуха. На нашем рисунке показан именно такой насос.
Насосы отличатся простотой конструкции, обладают самовсасыванием (до 9 метров), могут перекачивать химически агрессивные жидкости и жидкости с большим содержанием частиц.

Читайте также:  Пластинчато роторный насос – классификация и конструктивные особенности

Принцип работы:
Две мембраны, соединенные валом, перемещаются вперед и назад под воздействием попеременного нагнетания воздуха в камеры позади мембран с использованием автоматического воздушного клапана.

Всасывание: Первая мембрана создает разрежение, когда она движется от стенки корпуса.
Нагнетание: Вторая мембрана одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее по направлению к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению, напору со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны

Шнековые насосы часто путают с винтовыми. Но это совершенно разные насосы, как можно увидеть в нашем описании. Рабочим органом является шнек.
Насосы этого типа могут перекачивать жидкости средней вязкости (до 800 сСт), обладают хорошей всасывающей способностью (до 9 метров), могут перекачивать жидкости с крупными частицами (размер определяется шагом шнека).
Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, солярки и т.п.

Внимание! Насосы НЕСАМОВСАСЫВАЮЩИЕ. Для работы в режиме всасывания требуется заливка корпуса насоса и всего всасывающего шланга)

Центробежные насосы являются самыми распространенными насосами. Название происходит от принципа действия: насос работает за счет центробежной силы.
Насос состоит из корпуса (улиитки) и расположенного внутри рабочего колеса с радиальными изогнутыми лопастями. Жидкость попадает в центр колеса и под действием центробежной силы отбрасывается к его перифирии а затем выбрасывается через напорный патрубок.

Насосы используются для перекачивания жидких сред. Существуют модели для химически активный жидкостей, песка и шлама. Отличаются материалами корпуса: для химических жидкостей используют различные марки нержавеющих сталей и пластика, для шламов – износостойкие чугуны или насосы с покрытием из резины.
Массовое использование центробежных насосов обусловлено простотой конструкции и низкой себестоимостью изготовления.

Многосекционные насосы – это насосы с несколькоми рабочими колесами, расположенными последовательно. Такая компоновка нужна тогда, когда необходимо большое давление на выходе.

Дело в том, что обычное центробежное колесо выдает максимальное давление 2-3 атм.

По этому, для получения более высоких значение напора, используют несколько последовательно установленных центробежных колес.
(по сути, это несколько последовательно соединенных центробежных насосов).

Такие типы насосов используют в качестве погружных скважинных и в качестве сетевых насосов высокого давления.

Трехвинтовые насосы предназначены для перекачивания жидкостей, обладающих смазывающей способностью, без абразивных механических примесей. Вязкость продукта – до 1500 сСт. Тип насоса объемный.
Принцип работы трехвинтового насоса понятен из рисунка.

Насосы этого типа применяются:
– на судах морского и речного флота, в машинных отделениях,
– в системах гидравлики,
– в технологических линиях подачи топлива и перекачивания нефтепродуктов.

Струйный насос предназначен для перемещения (откачки) жидкостей или газов с помощью сжатого воздуха (или жидкости и пара), подающегося через эжектор. Принцип работы насоса основан на законе Бернули (чем выше скорость течения жидкости в трубе, тем меньше давление этой жидкости). Этим обусловлена форма насоса.

Конструкция насоса чрезвычайно проста и не имеет движущихся деталей.
Насосы этого типа можно использовать в качестве вакуумный насосов или насосов для перекачивания жидкости (в том числе, содержащих включения).
для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара.

Струйные насосы, работающие от пара, называют пароструйными насосами, работающие от воды – водоструйными насосами.
Насосы, отсасывающие вещество и создающие разряжение, называются эжекторами. Насосы нагнетающие вещество под давлением – инжекторами.

Этот насос работает без подвода электроэнергии, сжатого воздуха и т.п. Работа насоса этого типа основана на энергии поступающей самотеком воды и гидроудара, возникающего при резком её торможении.

Принцип работы гидротаранного насоса:
По всасывающей наклонной трубе вода разгоняется до некоторой скорости, при которой отбойный подпружиненный клапан (справа), преодолевает усилие пружины и закрывается, перекрывая поток воды. Инерция резко остановленной воды во всасывающей трубе создает гидроудар (т.е. кратковременно резко возрастает давление воды в питающей трубе). Величина этого давления зависит от длины питающей трубы и скорости потока воды.
Возросшее давление воды открывает верхний клапан насоса и часть воды из трубы проходит в воздушный колпак (прямоугольник сверху) и отводящую трубу (слева от колпака). Воздух в колпаке сжимается, накапливая энергию.
Т.к. вода в питающей трубе остановлена, давление в ней падает, что приводит к открытию отбойного клапана и закрытию верхнего клапана. После этого вода из воздушного колпака выталкивается давлением сжатого воздуха в отводящую трубу. Так как отбойный клапан открылся, вода снова разгоняется и цикл работы насоса повторяется.

Винтовой (шнековый) насос для скважины и его применение

Индивидуальное водоснабжение частного дома невозможно представить без насосного оборудования, доставляющего воду потребителю, для этого применяют несколько модификаций электронасосов с различным принципом действия. Одним из популярных видов является винтовой насос для скважины, в основном используемый для водозабора из источников, водные бассейны которых расположены на песке.

Винтовые (шнековые) электронасосы, представленные на рынке погружными моделями, выпускают многие ведущие отечественные и зарубежные производители насосного оборудования, их стоимость не выходит за среднеценовые рамки для данной категории агрегатов. Чтобы правильно выбрать электронасос, рассматривают несколько классов с разным принципом действия, при этом винтовой скважинный насос при определенных условиях имеет некоторые преимущества перед другими разновидностями.

Рис. 1 Популярные модели винтовых насосов

Погружные скважинные насосы — разновидности

Насосы, устанавливаемые для закачивания воды, в зависимости от размещения относительно водного источника, условно разбивают на две группы: поверхностные и погружные.

Первые устанавливают на земле рядом со скважиной, для водозабора в шахту опускается труба или напорный рукав, при этом максимальная глубина всасывания (расположения водного зеркала от поверхностного слоя почвы) не превышает 9 м. Подавляющее количество бытовых водовсасывающих наружных агрегатов работают по центробежному принципу, имеют средние технические характеристики с максимальными объемом прокачиваемой жидкости 5 м 3 /ч и напором около 50 м, КПД устройств не больше 50%. Обычно поверхностные агрегаты входят в комплектацию насосных станций, представляющих собой единый блок, в котором помимо электронасоса установлены гидравлический аккумулятор, реле давления и манометр.

Погружные насосы представлены на рынке несколькими разновидностями с разным принципом работы, в зависимости от конструкции, стоимости и качества скважинной воды, их применяют в домашнем хозяйстве для разнообразных целей.

Рис. 2 Принцип действия и конструкция центробежного электронасоса

Центробежные

Центробежные электронасосы занимают лидирующее положение среди других видов благодаря следующей особенности конструкции, вытекающей из их принципа работы — входной водный поток поступает на ось рабочего колеса и вытесняется его лопатками через патрубок сбоку корпуса. Таким образом, появилась возможность подключить любое количество центробежных колес с камерами (ступеней) последовательно с повышением давления на каждой ступени.

Напор в бытовых модификациях доходит до 200 м и более, пропускная способность до 20 м 3 /ч, КПД возрастает с увеличением габаритов насосного агрегата и достигает 65% у бытовых высококачественных моделей датского и итальянского производства.

Качественные центробежные электронасосы от европейских концернов с мировым именем оснащены внутренней защитой от перегревания обмотки в отсутствие охлаждающей жидкости, имеют встроенный обратный клапан, дорогие модели укомплектованы электронным блоком управления скоростью вращения вала в зависимости от объемов водопотребления с применением широтно-импульсной модуляции. Это решение позволяет уменьшить габариты насосного оборудования, практически исключив из схемы подключения гидроаккумулятор, а также сэкономить электроэнергию, снизив ее потребление на 40%.

У потребителя пользуются высоким спросом центробежные насосы от лучших мировых производителей насосного оборудования: Grundfos (Дания), Pedrollo, Speroni (Италия), Wilo (Германия), российские бренды Беламос, Водолей, Unipump (производство в Китае). Следует отметить, что разница в ценах между продукцией ведущих зарубежных фирм и изделиями российского или китайского производства довольно существенна, качественный электронасос от Grundfos стоит около 1000 у.е., в то время как отечественный или китайский насос с аналогичными характеристиками можно приобрести за 200 у.е.

Рис. 3 Вибрационный электронасос — устройство

Вибрационные

Технология изготовления вибрационных электронасосов не претерпела существенных изменений с советских времен, поэтому на рынке представлено множество российских брендов, встречается продукция украинского и белорусского производства, в достаточном количестве присутствуют китайские модели.

Отличием вибрационных электронасосов от других видов является отсутствие вращающихся частей и соответственно подшипников, принцип работы основан на возвратно-поступательном перемещении якоря катушки при подаче на ее обмотку переменного тока. К якорю электромагнита приварен шток с поршнем, затягивающим воду, для предотвращения оттока жидкости в источник около входных отверстий установлен обратный клапан.

Вибрационные модели обладают довольно низким КПД около 35%, максимальный объем перекачиваемой жидкости не превышает 1,5 м 3 /ч, напор не более 80 м.

Данные характеристики считаются не слишком высокими для обеспечения водой частного дома с проживанием даже одного человека, поэтому вибропомпы в основном используются в хозяйственных целях: для орошения огородных грядок, заполнения бассейнов, прудов, различного вида емкостей водой, проведения дренажных работ.

Так как вибрационные виды не слишком чувствительны к высокому содержанию взвешенных частиц в воде, их часто используют для прокачки скважин и колодцев, извлекая из них замутненную воду с глиняно-песчаными фракциями.

Вибрационные помпы относят к изделиям бюджетной ценовой категории, их минимальная стоимость около 20 у.е., средняя цена типового качественного агрегата 30 у.е. На рынке вибропомпы представлены многочисленным рядом отечественных (Ручеек, Малыш, Дачник, Водолей, Вихрь, Зубр) и китайских (Oasis, Patriot) брендов.

Рис. 4 Вихревой насос — конструкция

Вихревые

В вихревых разновидностях вода всасывается через боковое отверстие гидравлической части корпуса лопастями рабочего колеса и затем выбрасывается наружу через расположенное рядом со всасывающим каналом нагнетательный патрубок.

Особенностью вихревых насосов является маленькое расстояние между крыльчаткой лепесткового колеса и стенками рабочей камеры, необходимое для уменьшения гидравлических потерь, поэтому агрегаты функционируют только в чистой воде. Наивысший объем прокачки бытовых электронасосов вихревого принципа действия не превышает 5 м 3 /ч, напор доходит до 100 метров, КПД не больше 50%.

В вихревых моделях для бытового применения подающее колесо размещено вверху недалеко от выходного патрубка, а электродвигатель с вертикальным валом, на который насажено вихревое колесо, установлен снизу.

Всасывание жидкости происходит через перфорированный фильтр, находящийся вокруг рабочего колеса — по его расположению в верхней части около выходного патрубка легко определить вихревой принцип действия электронасоса.

На рынке вихревые насосы встречаются реже центробежных моделей, отечественные производители представлены брендами Belamos, Вихрь, Unipump, популярностью пользуется итальянский глубинный насос Pedrollo Davis.

Рис. 5 Винтовой насос – внутреннее устройство и шнековый узел

Винтовые (шнековые)

Электронасосы, всасывающие и выталкивающие воду способом Архимедова винта, называют винтовыми, это вторая по популярности группа после центробежных. В бытовых приборах шнек располагается в верхней части и подсоединен через переходную муфту к валу электродвигателя.

Преимуществом винтовых электронасосов является простота конструкции и возможность эффективной работы с замутненной и грязной водой, а также с вязкими средами, благодаря последней особенности винтовые модификации широко используют в промышленности для перекачивания масел и продуктов нефтепереработки.

В продаже не встречаются шнековые электронасосы от лидеров мировой торговли (Grundfos, Wilo, DAB, Pedrollo, Speroni), агрегаты представлены известными российскими брендами Belamos, Jemix, Вихрь, Unipump Eco Vint, Водолей, группой компаний Sturm.

В продаже можно найти винтовые электронасосы и менее популярных брендов российского и китайского производства: Хозяин, Alba, Oasis, Patriot, Vodotok, а также Спрут от украинской компании Варна из Харькова.

На заметку: Отличительная особенность вихревых электронасосов отечественного производства — перфорированные прямоугольные отверстия в верхней трети корпуса, через которые производится забор воды.

Принцип работы и конструктивное устройство шнекового насоса

В стандартном шнековом бытовом электронасосе рабочий винт выполнен в виде спиралевидного штыря из коррозионно-устойчивого материала, которым является сталь с хромированным покрытием, нержавейка или высокопрочный пластик. Всасываемая вращающимся винтом жидкость поступает в обойму из технического полимера, а затем выталкивается в верхний выходной патрубок электронасоса.

Винтовой электронасос, используемый в быту, состоит из следующих основных узлов (рис. 7):

1 — Электрическая часть с вертикально расположенным однофазным электродвигателем с сухим ротором и маслонаполненной камерой, отделяющей моторный отсек от гидравлической части, внутри нижней части корпуса находится пусковой конденсатор.

2 — Гидравлическая часть состоит из корпуса, водозаборного фильтра и рабочего шнека, вращающегося в обойме из эластичного полимера (резины) — узел из винта и резиновой муфты проталкивает жидкость, поступающую внутрь корпуса через перфорированные отверстия 3, к выходному патрубку.

3 — Водозаборная часть представляет собой цилиндр из нержавеющей стали с проделанными в боковых стенках отверстиями для втягивания воды.

4 — На верхней крышке насоса, выполненной из латуни или нержавейки, размещены выходной патрубок и проушины.

5 — Выходной патрубок выполняют с внутренней резьбой стандартным диаметром 1 дюйм, к нему присоединяют обратный клапан и водоподъемный рукав.

6 – К проушинам привязывают капроновый или металлический трос в синтетической защитной изоляции.

Рис. 7 Конструктивное устройство винтового насоса

Отличительные особенности и параметры шнековых электронасосов

Типовой шнековый насос для скважин, используемый в индивидуальном водоснабжении, имеет следующие технические параметры:

  • Напряжение электропитания: переменное 220В ± 10%, с частотой 50 Гц.
  • Температурный диапазон откачиваемой жидкости: от 0 до 35 °С.
  • РН откачиваемой воды: 6,5 — 8,5.
  • Рабочий диапазон температур внешней среды: от 0 до +40 °С.
  • Минимальная глубина погружения под водное зеркало: 0,5 м.
  • Допустимый объем механических частиц в откачиваемой воде: — не более 500 г/м 3 , не допускается содержание в жидкости волокнистых материалов.
  • Допустимый диаметр механических фракций: — 1 мм.
  • Максимальный напор: 3 м 3 /ч, у большинства моделей он не превосходит порог в 1,5 м 3 /ч.
  • Предельный напор: до 200 м, данный показатель является редким исключением, большинство модификаций создают напорное давление не более 100 м.

Рис. 8 Основные характеристики китайских Oasis

Основные преимущества винтовых электронасосов:

  • Невысокая стоимость, цена самых дешевых моделей составляет около 80 у.е., в целом все модели стоят дешевле центробежных видов.
  • Простота конструкции. Рабочая часть состоит из винта и резиновой обоймы, их легко обслуживать и при необходимости просто заменить, что делает ремонт шнековых агрегатов весьма простым.
  • Винтовой насос для скважины благодаря своему принципу работы может транспортировать жидкость с крупными фракциями песка и глиняных отложений — в этом его основное преимущество. Погружной винтовой насос предпочтительнее применять для водозабора из скважинных источников на песке, часто имеющих высокое содержание взвешенных частиц глины и песка. Хотя их детали и подвергаются механическому воздействию твердых частиц, срок службы винтового насоса в замутненных источниках будет выше, чем у центробежных моделей.
Читайте также:  Бочковой насос для полива – преимущества, устройство, применение, модели

К недостаткам шнековых агрегатов относят посредственное качество многих изделий (хромированный винт, быстро истираемая обойма) и не слишком высокие технические характеристики, заметно уступающие центробежным видам, а также низкий КПД, не превышающий 45%.

Область применения

Можно сказать, что винтовой насос для скважины благодаря способности откачивать грязную воду, лидер по количеству сфер, в которых находит применение при ведении бытового хозяйства. Винтовой скважинный насос приобретают для:

  • обустройства водного снабжения коттеджей, дач с водоподачей из колодцев и скважин;
  • заполнения искусственных прудов, бассейнов, резервуаров для отопления и капельного полива;
  • орошения огородов, садов и любых зон с растениями на приусадебном участке;
  • проведения дренажа в случае затопления подвалов, погребов и цокольных помещений в доме;
  • прокачки скважин после проведения буровых работ, некоторые профессионально занимающиеся бурением фирмы специально закупают для этих целей шнековые насосы;
  • очистки скважин и колодцев от илистых отложений.

Читайте в отдельной статье о выборе дренажного насоса для грязной воды.

Рис. 10 Параметры винтовых насосов серии Unipump Eco Vint

Правила установки в скважину

Для погружения в скважину шнекового электронасоса используют оголовок или адаптер, к которым привязывают трос и прикрепляют водоподающий трубопровод, идущий от агрегата. Обычно перед погружением связывают вместе напорный рукав, кабель электропитания и удерживающий трос изоляционной лентой или пластиковыми стяжками, при установке соблюдают следующие правила:

  • Водоподъемные трубы можно подбирать из полиэтилена низкого давления (ПНД), стали или гибких эластичных полимеров, основное условие — способность выдерживать максимальное давление в системе и внутренний проходной диаметр не ниже размеров резьбы внутри выходного патрубка.
  • При использовании гибкого шланга необходимо убедиться в отсутствии перегибов и скруток.
  • Для опускания и подъема используют только нейлоновый или металлический (нержавеющий) трос, запрещено подвешивать агрегат за электрокабель.
  • Перед погружением следует убедиться в том, что внутренний диаметр обсадной колонны выше наружных размеров корпуса насоса вместе с электрокабелем, а трубы не имеют искривлений и зауженных участков.
  • Не рекомендуется размещать питающий электрокабель в смотанной бухте — это ведет к его перегреву и расплавлению изоляции.
  • Минимальное расстояние насоса от дна скважины — 0,5 метра, оптимальное – 1 м.
  • Запрещена работа насоса на закрытый кран — это приведет к его выходу из строя.
  • Обязательна установка в систему управления защитного реле от сухого хода даже при наличии внутренней защитной автоматики от перегревания обмотки.
  • При монтаже модификаций, не имеющих встроенного обратного клапана, его устанавливают на выходной патрубок перед водоподъемным трубопроводом.

Рис. 10 Схема установки и подключения шнекового агрегата

При сравнении, какой скважинный насос лучше: центробежный или винтовой, нет однозначного ответа, так как область применения этих насосных агрегатов немного отличается. Винтовые электронасосы обычно используют в ситуациях, когда приходится работать с загрязненной водой, при этом из-за их относительно невысоких технических характеристик, скважина должна иметь небольшую глубину или располагаться поближе к индивидуальному дому. На отечественном рынке невозможно обнаружить шнековые насосы европейского производства, весь товар поставляется в торговую сеть отечественными и китайскими фирмами, поэтому отзывы пользователей в отношении качества и материалов изготовления винтовых агрегатов носят противоречивый характер.

Устройство и принцип работы вихревого насоса

Сегодня для решения различных бытовых задач используются разные виды насосного оборудования. Вихревые агрегаты среди них завоевали особую популярность за свои выдающиеся технические характеристики. К такому оборудованию относят динамические насосы, в которых для циркуляции водной среды используются лопатки, расположенные на рабочем колесе. Существует несколько видов вихревых насосных изделий, которые отличаются особенностями строения и принципом работы. В нашей статье мы рассмотрим устройство и принцип действия вихревого насосного оборудования для скважины.

Устройство

Главный рабочий механизм любого вихревого насоса – рабочее колесо. К нему крепятся лопатки, которые могут находиться в радиальном либо наклонном положении. Это колесо установлено и вращается в цилиндрическом корпусе, в котором торцевые зазоры минимально уменьшены. Водная среда сначала всасывается через входное отверстие, перемещается внутри агрегата и выбрасывается под напором из выходного отверстия.

Рабочее колесо этих агрегатов – это массивный диск из стали с пазами, которые выполнены методом фрезерования по окружности. В итоге эти пазы образуют прямолинейные лопатки. Как правило, напорный и всасывающий патрубок находятся в верхней части корпуса. Это обеспечивает самовсасывание жидкости после залива воды при первом запуске оборудования.

Устройство насоса выполнено так, что расположенный концентрично к оси вала отливной канал идёт по направлению вращения от всасывающего до выходного патрубка. Между этими патрубками установлена специальная перемычка, прижимающаяся к рабочему колесу с минимально возможным зазором в 0,2 мм. При этом эта перемычка перекрывает не менее двух лопаток на рабочем колесе. Она нужна для отделения всасывающей полости от напорной камеры.

Важно: вихревые агрегаты для скважины способны создавать давление в 7 раз, превышающее аналогичный показатель у приборов центробежного типа с такой же частотой вращения рабочего колеса и аналогичными габаритами. Помимо самовсасывающей способности насосы вихревого типа могут работать не только с водной средой, но и с газо-водной смесью.

Схема устройства

Чтобы понять принцип действия вихревого агрегата, необходимо представить его схему, которая выглядит как рабочее колесо, закреплённое на валу. К этому рабочему колесу крепятся лопасти. Поскольку расположение колеса в корпусе является эксцентричным, это способствует минимальному зазору между ним и корпусом агрегата.

Если сравнить принцип действия вихревого насосного оборудования с другими агрегатами самовсасывающей группы для скважины (центробежными и осевыми), то устройство прибора выполнено так, что жидкость, поступающая в кожух, продвигается по касательной оси относительно расположения рабочего колеса. По мере движения воды в корпусе на неё воздействуют центробежные силы, образующиеся в ходе её вращения в паре с рабочим колесом.

Устройство вихревого насосного оборудования хорошо видно на схеме.

Отсюда становится понятно, что рабоче колесо (1) установлено в корпусе (2) с минимальными зазорами. В корпусе насосного оборудования выполнен специальный канал (3), который проходит вдоль всей окружности лопаток рабочего колеса. Этот канал тянется от всасывающего патрубка (5) до напорного патрубка (4). Канал разделён уплотняющим выступом (6), который нужен для того, чтобы жидкость не могла перетекать из напорной зоны во всасывающую камеру. Благодаря лопаткам на рабочем колесе водной среде передаётся энергия, которая позволяет жидкости под воздействием инерционных сил продвигаться от входного отверстия к выходному.

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.

Важно: за один оборот рабочего колеса цикл возникновения давления и подсасывающего действия лопаток повторяется многократно, что способствует приращению энергии и увеличению напора.

Разновидности

Насосное оборудование вихревого типа можно разделить на два вида:

  • открыто-вихревые агрегаты;
  • закрыто-вихревые насосы.

Их принцип работы немного отличается, поскольку насосы первого типа имеют:

  • удлинённые лопатки рабочего колеса;
  • уменьшенный диаметр рабочего колеса в сравнении с просветом рабочего канала;
  • кольцевой канал в приборе соединён с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые агрегаты отличаются таким строением:

  • укороченные лопатки, установленные под разным углом наклона (наклон вперёд, загиб назад либо под определённым углом назад или вперёд);
  • диаметр рабочего колеса равен просвету рабочего канала;
  • кольцевой канал имеет непосредственное соединение с входным и выходным отверстием.

Принцип работы у каждой разновидности отличается. Во время работы открыто-вихревого агрегата вода из входного патрубка через впускное отверстие и рабочую камеру с крыльчаткой попадает в кольцевой канал. Здесь рабочий вихревой процесс способствует формированию напорного потока. Этот поток направляется через выходное отверстие в магистральный трубопровод.

В агрегатах закрыто-вихревого типа водная среда из всасывающего патрубка проникает через впускное отверстие в кольцевой канал. Здесь формируется напорный поток и направляется через выходное отверстие в магистральный трубопровод.

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.

Важно: из-за маленького зазора между лопастями рабочего колеса и корпусом перекачивание водной среды с абразивными частицами может привести к быстрому износу механических частей оборудования и его выходу из строя.

Сфера использования

Если учитывать принцип работы, преимущества и недостатки данных агрегатов, то их использование оправдано там, где нужно создать большой напор в комплексе с небольшой подачей воды. К примеру, такая ситуация может потребоваться для небольшой автоматизированной насосной станции для водоснабжения загородного дома.

Вторая область использования такого оборудования связана со способностью насоса перекачивать газожидкостную смесь. Именно поэтому насосы вихревого типа с успехом используются для перекачки летучих жидкостей, а именно керосина и бензина, на автозаправочных станциях.

Стоит знать: вихревые агрегаты выпускаются с производительностью равной 8-60 кубометров в час и напором 25-250 м. Также в продаже есть комбинированные центробежно-вихревые изделия, которые отличаются улучшенным КПД.

Вихревые самовсасывающие насосы для воды: устройство, принцип действия, сферы применения

Вихревой насос, используемый для перекачивания жидких сред, неслучайно пользуется такой высокой популярностью как на производстве, так и в быту. Современные производители предлагают вихревые насосы различных видов, отличающиеся друг от друга как своими конструктивными особенностями, так и принципом работы, но общим для всех подобных устройств является наличие в их конструкции рабочего колеса, оснащенного специальными лопатками.

Вихревой насос DAB KP-60/6, предназначенный для использования в быту и в небольших производственных системах

Особенности конструкции

Основной элемент любого вихревого насоса, как уже было сказано выше, – рабочее колесо (крыльчатка), оснащенное лопастями, которые по отношению к оси такого колеса могут располагаться в радиальном или наклонном положении. Вращение крыльчатки происходит во внутренней части цилиндрической камеры, зазоры между стенками которой и торцевыми частями лопаток минимизированы. Жидкая среда сначала всасывается через входное отверстие, затем перемещается под действием лопастей во внутренней камере насосного устройства и выталкивается через выходной патрубок.

Конструктивно крыльчатка вихревого насоса представляет собой большой стальной диск, по окружности которого с помощью фрезерования сделаны выемки, формирующие лопасти. Принимающий и выходной патрубки вихревого насоса находятся в верхней части его корпуса.

Рабочее колесо (лопастная крыльчатка) вихревого насоса

Во внутренней части вихревых насосных устройств имеется отливной канал, который концентричен оси вала и направлен от принимающего патрубка к выходному. Разделение всасывающей и напорной полостей рабочей камеры обеспечивает специальная перемычка, которая прижимается к рабочему колесу с минимально существующим зазором (составляющим две десятых миллиметра) и одновременно перекрывает не менее двух лопастей.

Если сравнивать насосы вихревые с устройствами обычного центробежного типа, то при аналогичных размерах и равной частоте вращения крыльчатки первые способны создавать значительно более высокое давление перекачиваемой среды (в семь раз больше). Вихревые насосы за счет особенностей своей конструкции могут не только функционировать в самовсасывающем режиме, но и перекачивать газово-жидкостные среды.

Устройство вихревого насоса

Крыльчатка насоса вихревого типа, вращающаяся внутри его корпуса, располагается в нем эксцентрично. Так создается наименьший зазор между торцевой частью лопаток и внутренними стенками камеры. Наиболее значимое различие центробежных и вихревых насосов состоит в том, что в последних жидкость, попадающая в рабочую камеру, двигается по касательной по отношению к окружности крыльчатки. Продвижение жидкости по специальной канавке, проходящей по всей окружности рабочей камеры, обеспечивается за счет центробежных сил, создаваемых при вращении жидкой среды совместно с крыльчаткой. Канал, по которому жидкость внутри вихревого насосного устройства перемещается от принимающего патрубка к выходному, разделен специальным уплотнительным выступом. Последний необходим для того, чтобы не допустить попадания перекачиваемой жидкой среды из напорной зоны во всасывающую камеру.

Принцип действия

Принцип действия вихревых насосов довольно прост. При совместном вращении перекачиваемой жидкой среды и крыльчатки создаются центробежные силы, под действием которых жидкость выталкивается в выходной патрубок под определенным напором. Если сравнивать центробежный и вихревой насосы по принципу действия, можно выделить ряд отличий.

Схемы работы центробежного и вихревого насосов

Так, особенности функционирования вихревого насоса заключаются в следующем.

  • При вращении крыльчатки в принимающий патрубок поступает небольшой объем перекачиваемой жидкости, которая начинает перемещаться по специальным пазам вращающегося элемента устройства.
  • Жидкость, попавшая в пазы крыльчатки, перемещается по ним от периферийной части лопастей к центральной (центробежный самовсасывающий насос работает по-другому).
  • Жидкость внутри насоса под воздействием центробежной силы перемещается по канавкам в лопатках в обратную сторону (к их периферии) и под определенным напором выталкивается в выходной патрубок.
  • В области принимающего патрубка лопатки, вращаясь, создают разрежение воздуха, что и обеспечивает всасывание жидкости во внутреннюю часть насоса.
Читайте также:  Центробежный вихревой насос – особенности конструкции и предназначение

Конструкция вихревого насоса разработана таким образом, что за один оборот крыльчатки цикл всасывания перекачиваемой жидкости и ее выталкивания в напорный патрубок повторяется много раз, что приводит к увеличению энергии потока жидкой среды и, соответственно, возрастанию значения формируемого напора.

Основные разновидности

Вихревые насосы по своему конструктивному исполнению делятся на две категории:

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.

  1. Перекачиваемая жидкость по принимающему патрубку поступает во внутреннюю рабочую камеру.
  2. Захваченная вращающейся крыльчаткой, перекачиваемая среда попадает в кольцевой канал.
  3. 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.

Достоинства и недостатки

У вихревого центробежного насоса специалисты отмечают целый ряд достоинств.

  1. Вихревой поверхностный насос, если сравнивать его с обычными центробежными с такими же габаритами, способен создавать в семь раз больший напор перекачиваемой жидкости. Благодаря этому свойству подобный насос высокого давления, способный работать с производительностью до 12 литров перекачиваемой жидкой среды в минуту, отличается компактными габаритами.
  2. Многие модели вихревых насосов обладают самовсасывающей способностью, то есть могут запускаться даже в том случае, если входной трубопровод предварительно не заполнен жидкой средой.
  3. Устройство вихревого насоса позволяет использовать такое оборудование для перекачивания не только жидких сред, но и смесей, содержащих в своем составе газообразные включения. Более того, устройства данного типа способны как перекачивать комбинированные среды, так и обеспечивать их транспортировку по трубопроводам с хорошим напором.
  4. В качестве насоса для скважины устройства вихревого типа способны поднимать перекачиваемую жидкую среду с глубины, доходящей до 20 метров.
  5. Поверхностный насос вихревого типа может создавать напор перекачиваемой жидкой среды, не уступающий по своим показателям напору, формируемому при помощи насосного оборудования промышленного назначения.
  6. За счет особенностей своей конструкции вихревой самовсасывающий насос может успешно использоваться для перекачивания и транспортировки летучих жидких смесей (таких, например, как бензин и сжиженный газ).

Вихревой насос консольного типа, используемый в системах холодного и горячего водоснабжения

Естественно, есть у вихревого насосного оборудования и недостатки. Перечислим наиболее значимые из них.

  1. Значение КПД такого оборудования не превышает 45%. Из-за такого низкого КПД использование высокомощных насосов вихревого типа является экономически нецелесообразным. Как правило, применение вихревых насосов для скважин или перекачивания рабочих сред из резервуаров предпочтительно в тех случаях, когда использовать центробежное или любое другое насосное оборудование не представляется возможным.
  2. Применять такой насос для воды допускается только в том случае, если жидкая среда, которую предстоит перекачивать, чистая и не содержит нерастворимых включений.
  3. Особенности конструкции вихревых насосов не позволяют использовать такие устройства для перекачивания вязких жидкостей.

Вихревая насосная станция Aquatica , обеспечивающая полностью автоматическую подачу воды

Сферы применения

Существует множество сфер использования вихревых насосов. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

  1. С помощью насосных установок на предприятиях химической промышленности перекачивают кислоты, щелочи и другие агрессивные жидкие среды. Насосы вихревого типа отличаются простотой конструкции, что позволяет использовать для их оснащения детали, изготавливаемые из химически стойких полимеров и металлических сплавов, трудно поддающихся механической обработке и литью.
  2. С помощью вихревых насосов транспортируют летучие жидкости. С последними в насос закачивается и пар, который они выделяют. Эффективно справляется с такими смесями насосное оборудование вихревого типа, в отличие от самовсасывающего центробежного насоса. Данным оборудованием, в частности, оснащают АЗС и топливозаправочную технику, используемую на аэродромах и в аэропортах.
  3. Перекачивание жидкостей, содержащих в своем составе большое количество растворенных газов, также осуществляется с использованием вихревых насосов.
  4. Насосными установками вихревого типа оснащают маленькие насосные станции, работающие в автоматическом режиме. Здесь использование насосного оборудования других типов нецелесообразно: центробежные насосы в таких случаях малопригодны, а устройства поршневого типа слишком дороги и громоздки.
  5. Вихревое насосное оборудование задействовано в коммунальном хозяйстве, где требуется транспортировка жидкой среды с малой подачей и большим напором.
  6. Данные гидромашины используются в качестве вакуум-насосов, компрессоров низкого давления и вместо водокольцевых компрессоров.
  7. Вихревыми устройствами, выступающими в функции питательных насосов, оснащают маломощные котельные установки.

Вообще, если учитывать принцип действия и технические характеристики вихревых насосов, можно сделать вывод о том, что их применение оправдано в тех случаях, когда перекачиваемую жидкую среду необходимо транспортировать с небольшой подачей, но большим напором.

Современная промышленность выпускает насосное оборудование вихревого типа, производительность которого составляет минимум 8 и максимум 60 м 3 /час, а напор – от 25 до 250 метров.

Вихревой насос воды: устройство и принцип действия, разновидности, достоинства и недостатки

В системах автоматического водоснабжения и сельскохозяйственных оросительных комплексах устанавливаются вихревые насосы. Данный вид оборудования обеспечивает при малых объемах жидкости сильный напор. Имеет преимущества перед другими видами гидравлических машин.

Вихревые насосы используются в разных отраслях промышленности.

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.

Устройство и принцип работы

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

  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.

Принцип действия механизма основан на применении сил трения и инерции, что создает сходство с центробежными насосами.

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.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревой насос для воды обеспечивает бесперебойную транспортировку жидкости в трубопровод. При выборе устройства учитывается количество потребляемой воды за 1 час.

Данный вид оборудования имеет преимущества:

  1. Создает сильный напор, превышающий в 7 или 9 раз показатель при использовании центробежного устройства при равном размере колес и частоте оборотов.
  2. Самостоятельно всасывает жидкую среду.
  3. Может использоваться при попадании воздуха внутрь корпуса, для перекачки газожидкостной смеси.
  4. Поднимает воду с глубины до 15 м (показатель можно усилить с помощью эжектора). Это обусловлено наличием импеллера, создающего давление по принципу эжекторного аппарата.
  5. Ремонт вихревых устройств обходится дешевле благодаря простой конструкции механизма.
  6. Меньшая зависимость от противоположного напора в водопроводе.

Преимущество насоса – простота конструкции механизма.

Одним из недостатков является высокая чувствительность к присутствию в среде абразивных частиц. В механизме используются малые зазоры, присутствие твердых примесей различной природы приводит к износу насоса.

  1. Низкий общий коэффициент полезного действия, составляющий от 35 до 45%. Нецелесообразно использовать оборудование высокой мощности. Вследствие создания интенсивных вихрей жидкости происходит гидравлическая потеря, составляющая до 30% на валу. Из-за перетекания среды через зазоры перемычки отмечаются объемные потери до 20%. Вследствие трения в уплотнительных устройствах и подшипниках происходят механические потери.
  2. Неспособность перекачивать среду с высокой вязкостью.

Стабильная работа устройства при низком износе наблюдается при использовании для подачи воды из артезианских скважин.

Классификация вихревых конструкций

Разные модели вихревых гидравлических машин могут отличаться принципом работы.

Классификация изделий выглядит следующим образом:

  • открытого и закрытого типов;
  • поверхностные или погружные;
  • комбинированные.

У агрегатов отличаются особенности внутреннего строения.

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Конструкция насосов закрытого и открытого типа.

Конструкции открытого типа называются открыто-вихревыми. Отличаются удлиненными пластинами. Имеют меньшее сечение колеса, чем диаметр водотока. При этом кольцевой канал имеет связь только с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые механизмы характеризуются уменьшенной длиной пластин на колесе. При этом они могут быть расположены под разными углами. Еще одной особенностью являются равнозначные диаметры колеса и канала, который в данном устройстве соединен с входным и выходным отверстиями.

Данные особенности создают отличия в принципе работы:

  1. При запуске насоса открытого типа среда сначала попадает в рабочее пространство, а затем проходит в водоток.
  2. При использовании закрытого устройства жидкость сразу попадает в канал.

В обоих случаях формируется поток, направленный в трубопровод.

Погружные и поверхностные модели

Погружные модели устанавливаются в жидкой среде, используются для перекачки. Способны перемещать жидкости с небольшой степенью вязкости. Поверхностные изделия предназначены для циркуляции профильтрованной воды, используются в системах водообеспечения и для орошения участка земли.

Комбинированные варианты

Разрез центробежно-вихревого насоса.

Комбинированные вихревые механизмы отличаются техническими характеристиками.

Их классифицируют следующим образом:

  1. Центробежно-вихревые. Особенность устройств – внутри корпуса 2 вида колес: вихревые и центробежные. В сравнении с классическими моделями обладают более высоким КПД. Используются при перемещении жидкостей, нагревающихся не выше +105°C.
  2. Свободно-вихревые. Благодаря способности перекачивать загрязненную среду используются в очистных сооружениях, в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для откачивания воды из скважин в добывающей промышленности.

Существуют вакуумные агрегаты, используемые для нагнетания горячего или холодного воздуха, создания условий вакуума, просушивания или в сфере аэрации водоемов.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный?

Вихревые устройства позволяют добывать воду с большой глубины, центробежные насосы поднимают жидкость в колодцах не более 7 м. Работа первого вида в несколько раз эффективнее последнего, однако имеет ряд ограничений. Центробежные механизмы характеризуются универсальностью и высокой производительностью. Невозможно сказать однозначно, какое оборудование лучше.

При выборе насоса учитывается ряд параметров:

  1. Мощность. От характеристики зависит глубина забора воды, агрегат подбирается под особенности водопровода.
  2. Габариты. Размер насоса должен соответствовать величине скважины.
  3. Сила напора. Насос должен обеспечивать необходимое давление в системе водопровода. При отсутствии необходимого показателя нарушается работа бытовой техники, котлов, что приводит к их поломке.
  4. Количество точек потребления.
  5. Возможность технического сопровождения оборудования в случае его поломки.

Актуальность использования определяется индивидуально.

Ссылка на основную публикацию