Вихревой насос – это прибор, задача которого заключается в перекачивании воды из скважин, водоемов и накопительных резервуаров. Оборудование этого типа используется в условиях, когда требуется создать высокий напор жидкости при относительно малых ее объемах. При этом в составе перекачиваемой жидкости не должны содержаться химические примеси.
Вихревой насос – устройство и принцип действия
Вихревой насос высокого давления имеет достаточно простую конструкцию. Основной деталью его устройства является рабочее колесо, оборудованное лопастями. Оно располагается в прочном корпусе и фиксируется на валу. Между корпусом и колесом существует зазор, шириной не более 0,2 мм.
Главное отличие между этими насосами и осевыми агрегатами заключается в методе подачи жидкости внутрь кожуха. В вихревых приборах жидкость подается по линии касания с рабочим колесом. Такое устройство вихревого насоса делает его более простым в эксплуатации и ремонте.
Принцип работы прибора заключается во вращении колеса вместе с жидкостью. На всасываемую воду воздействует центробежная сила вращения и всасывающая сила, которая образуется в пазах. Благодаря центробежной силе жидкость направляется в сторону периферии лопастей. В результате этого в пазах образуется разрежение, благодаря которому появляется сила всасывания. Когда она подавляет центробежную силу, вода начинает двигаться в сторону колеса.
Такая процедура повторяется до момента, когда силы воздействие не станут равными. В итоге на каждой из лопастей появляется вихрь, который увеличивает давление. Несмотря на довольно сложный принцип действия, конструкция вихревого насоса является предельно простой.
Использование поверхностных агрегатов, их виды
Это оборудование широко применяется для водоснабжения частных домов и небольших коммерческих объектов как самостоятельно, так и для поддержания давления в комплексе с другими видами аппаратов.
Самостоятельно поверхностное оборудование способна перекачивать жидкости из колодцев, скважин малой глубины и водоёмов на высоту, не превышающую восьми метров. При этом их монтаж производится без погружения аппарата в жидкость.
Поверхностным насосам свойственно несколько положительных особенностей:
- небольшие размеры;
- малый вес;
- лёгкость монтажа и демонтажа.
Прежде, чем применять такой агрегат, в него заливается жидкость, которую собираются перекачивать. Кроме того, наполнен должен быть и шланг, идущий от ёмкости к насосу.
Основными разновидностями в этой классификации являются центробежные и вихревые.
Центробежные
Что касается центробежных агрегатов, то основная задача, которую они решают, заключается в откачке воды, чистой, либо содержащей небольшую массовую долю примесей, из ёмкостей или водоёмов, имеющих глубину не более девяти метров.
Одним из самых значимых отличий данного оборудования является возможность их эксплуатации при наличии в системе пробок и пузырьков из атмосферного воздуха, благодаря чему центробежные насосы для воды часто используют для обслуживания индивидуальных систем водоснабжения. Но, по причине наличия нескольких ступеней такие агрегаты обходятся дороже вихревых.
Корпуса могут изготавливаться из различных материалов:
- Пластика. Агрегат очень лёгкий, не поддаётся коррозии и стоит дешевле других. Однако для него имеются более строгие ограничения по температуре, при которой возможна эксплуатация (+ 50 °С), перекачивать с его помощью можно только воду, да и от повреждений в результате механических воздействий защита у них хуже.
- Нержавеющей стали. Агрегат с таким корпусом очень надёжен и имеет широкий спектр использования.
- Чугуна. Такие аппараты создают меньше шума и надёжны.
Возможно, вас заинтересует статья о консольных центробежных аппаратах. Подробная классификация центробежных насосов описывается в этой статье.
Вихревые
Главные отличия таких агрегатов — это больший уровень напора и объём подачи жидкости при той же мощности.
Следовательно, они имеют меньший размер, экономят электрическую энергию, а также их можно использовать в условиях ограниченного пространства. Кроме того они могут перекачивать смесь жидкости с газом.
Однако есть у них и отрицательные стороны:
- Они отличаются высокой чувствительностью к твёрдым частицам, небольшое количество которых может привести к быстрому износу рабочего колеса.
- Низкий уровень КПД, в пределах 45 %. По этой причине вихревые агрегаты большой мощности не изготавливаются. Максимальная мощность таких агрегатов достигает 25 кВт, при напоре в 240 метров.
Возможно, вас также заинтересует статья о центробежных самовсасывающих насосах. О порядке действий при монтаже, обвязке и испытаниях центробежного оборудования читайте эту статью.
Преимущества и недостатки вихревого оборудования
Вихревые насосы для воды имеют несколько плюсов. К ним относится:
- Более низкая стоимость по сравнению с оборудованием других типов;
- Простая конструкция;
- Способность к самостоятельному всасыванию воды;
- Возможность использования в жидкостно-газовой смеси.
Агрегаты этого типа имеют и ряд определенных недостатков. Во-первых, они обладают небольшим КПД – в среднем он не превышает 45 %. Данный показатель не дает вихревым насосам работать на стабильно высокой мощности. Во-вторых, насосы не справляются с перекачиванием жидкостей высокой вязкости.
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.
Классификация агрегатов по методу действия
В зависимости от способа действия, вихревые насосы могут быть следующих типов:
- Возвратно-поступательными – в таких агрегатах циркуляция жидкости осуществляется посредством перемещения поршня, расположенного в цилиндре. В продаже можно найти возвратно-поступательные вихревые насосы, как с поршнем, так и с мембраной;
- Роторные – в этих устройства поршень вытесняет воду. По типу рабочего органа такие насосы делятся на роликовые, винтовые, пластинчатые и шестеренчатые;
- Динамичные – в этих насосах движение жидкости осуществляется в результате передачи к ней кинетической энергии.
Каждый из перечисленных типов агрегатов нашел применения в конкретных областях. Они отличаются между собой по конструкции и габаритам.
Автономная насосная станция
Идеальное решение водоснабжения загородного дома – автономная насосная станция. Основное преимущество станции перед всеми другими системами – это возможность бесперебойной подачи воды при падении напряжения в сети или даже его полного отключения. Такой агрегат снабжён гидроаккумулятором, который обеспечивает автономность. Сама насосная станция собирается из дополнительных частей:
- поверхностный насос любого типа;
- гидроаккумулятор;
- обратный клапан;
- реле с датчиками управления.
Такое насосное оборудование отличается меньшим износом электродвигателя, надёжностью подачи воды и возможностью подключения в зависимости от выбранной мощности нескольких точек водопотребления.
Выбор насосного агрегата следует начать с изучения материалов, из которого он изготовлен. Материал узлов и механизмов должен соответствовать условиям рабочей среды
В настоящее время современные производители насосов всё чаще применяют новые композитные материалы, которые отличаются долговечностью и работают в любой агрессивной среде. Цены на такие инновационные насосные станции могут быть неоправданно завышены, а эксплуатационные характеристики не соответствовать заявленным. Поэтому лучше всего выбирать агрегаты из традиционных материалов: корпус изготавливают из чугуна или нержавеющей стали, вращающиеся детали лопаток и вала должны быть из латуни или бронзы, лёгкие переносные корпуса насосов – из алюминия, нержавеющих сплавов.
Разделение насосов по типу артерий и колеса
В зависимости от размещения водной артерии, в продаже можно найти такие типы вихревых насосов:
- Агрегаты с открытой артерией:
- Насосы с закрытой водной артерией.
По типам рабочих колес, насосы делятся на:
- Оборудование с открытым колесом;
- Устройства с закрытым колесом.
Насосы закрытого типа оборудуются короткими лопастями. Всасывание жидкости осуществляется через специальный патрубок. Такие агрегаты обладают низким показателем кавитации. В связи со стыковкой продольного вихря и жидкой субстанции, темп движения воды на входе немного замедляется. С целью повышения свойств кавитации перед вихревым колесом подключается центробежная ступень. Такое оборудование получило название центробежно-вихревого. У этих агрегатов КПД немного выше, чем у вихревых насосов, и составляет порядка 48 %. Приборы такого рода широко применяются для систем водоснабжения и питания котлов.
Агрегаты с открытым колесом отличаются от приборов предыдущего типа большей длиной лопастей. За счет этого их показатели кавитации на порядок выше, что позволяет использовать их для выкачивания сточных вод в промышленности и коммунальных предприятиях.
В наши дни многие производители сочетают в насосах свойства и преимущества сразу нескольких видов оборудования. Благодаря этому, на современном рынке можно встретить вакуумный, воздушный и тепловой вихревой насос. Основная разница между этими приборами заключается в технических характеристиках и областях применения. Агрегаты первого типа успешно используются в химической промышленности для работы с газообразными веществами. Тепловые устройства нашли применение при обеспечении жидкостью различных паровых электростанций. Воздушные вихревые насосы используются с целью поддержания работы глубоких водяных скважин промышленного значения.
Как правильно использовать насос?
Выбор насоса — это решение задачи, как следует правильно использовать насос. Вибрационный, винтовой или центробежный насос для полива и водоснабжения — это шкала от минимальной цены до максимальной в контексте финансовых затрат.
В свою очередь финансовые затраты определяют, что именно должно быть выбрано от какого поставщика, в каком количестве, когда и как установлено. Если в доме уже есть водопровод и нет возможности его оптимизировать, то снижается стоимость, время и объем работ. При этом может вырасти нагрузка на насос, которому придется качать воду в существующий, скорее всего не оптимальный водопровод.
Если последний проводится самостоятельно, можно сделать нагрузку на насос оптимальной и заранее определить рабочую зону на графике напорно-расходной характеристики, которую обуславливают все потребители воды в доме суммарно. В этом случае выбор оптимального насоса по соотношению цена/производительность определится сопоставлением графиков по различным насосам.
За бортом останется вопрос надежности, удобства профилактического обслуживания и ремонта на случай непредвиденных обстоятельств. Собрать достоверные отзывы о работе насосов разных типов, от разных изготовителей — трудоемкая задача. Это скорее не разрешимая задача и нет иных вариантов, как довериться интуиции.
Жизнь не стоит на месте, а потребление воды в доме меняется как в течение дня, так и всего года. Уровень воды в скважине может отличаться в весенний и зимний период. Скважина может быть оборудована качественно и находиться в обустроенном колодце, а это дополнительная плата за качественную работу устройства.
Выбор насоса — это определение условий его работы, которые может себе позволить владелец дома. Просто купить дорогой насос, на каком бы принципе он ни работал, это полдела. Даже идеальный насос, попав в экстремальные условия эксплуатации, может элементарно уступить пальму первенства бюджетному «Водолею», которому не привыкать работать там, где другие не могут.
Сферы применения вихревых насосов
Современную промышленность достаточно тяжело представить без насосного оборудования. Не стали исключением и вихревые насосы. В наши дни они используются в таких отраслях:
- Для поддержания работы котельных станций;
- Для перекачивания жидкостей, в состав которых входят газообразные компоненты;
- Для подачи воды в сельские водные станции;
- Для работы станций автомобильного обслуживания;
- В качестве элементов компрессорных установок;
- С целью перекачивания щелочей и кислот.
Бесперебойная работа во всех этих сферах промышленности требует от насосов устойчивости к механическим повреждениям, агрессивным химическим веществам и износу.
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.
Это интересно: Водяной насос своими руками: как сделать самодельную помпу для воды
Вихревой или центробежный насос – какой лучше?
С целью понять, что лучше – насос центробежный или вихревой, следует определиться с несколькими факторами – областями применения и характеристиками агрегатов. Центробежные насосы могут использоваться для откачки чистой или содержащей небольшие примеси воды из прудов, глубиной не более 9 метров. При работе такие устройства создают небольшой напор, потребляют значительное количество электроэнергии и имеют достаточно большие габариты.
Главное отличие вихревого насоса от центробежного заключается в том, что агрегаты первого типа создают больший напор, имея, при этом, такую же мощность. Они отличаются меньшими габаритами и потребляют гораздо меньше электроэнергии. Помимо этого, вихревые насосы могут перекачивать жидкость, содержащую в себе газы.
Для сравнения также важно отметить и недостатки вихревых насосов, которых нет у центробежных приборов. Главный из них заключается в неустойчивости вихревых агрегатов к частым механическим повреждениям. В отличие от них, центробежные насосы изготавливаются из чугуна, который легко переносит удары.
Сравнивая агрегаты обоих типов, достаточно сложно определить лучшего из них. Можно только отметить, что если покупатель не нуждается в большом напоре, и хочет выкачивать грязную воду, то можно приобрести прочный центробежный насос, который, к тому же, будет работать намного тише. Если же необходимо добиться максимального напора, то лучше приобретать вихревый агрегат – он выдает больше шума, но стоит на порядок дешевле.
Не стоит также забывать, что производители постоянно комбинируют свойства насосов разных типов. Сегодня очень легко приобрести центробежный вихревой насос, который будет обладать всеми теми свойствами и преимуществами, что и агрегаты, который мы сравниваем.
Какой тип насосов лучше
Однозначного ответа нет.
Все зависит от целевого назначения. Если требуется организовать полив или перекачать жидкость из резервуара или водоема, целесообразней приобрести вихревой насос. Он менее подвержен износу при попадании песка и стоит меньше. Однако не стоит рассчитывать, что это оборудование выкачает воду из артезианской скважины и подаст ее за 20 метров по горизонтали, а потом поднимет ее на второй этаж особняка. Мощности недостаточно, а производительность не позволит создать высокое давление в трубах.
Если имеется скважина, то чтобы определить, какой нужен насос (вихревой или центробежный), нужно брать в расчет ее глубину.
Для абиссинского колодца достаточно вихревого. Центробежный нужен, когда водоносные пласты скважины на песок залегают глубока. Артезианская вода поставляется также насосами этого типа. Но стоят они дороже, в обслуживании сложнее, к качеству воды капризны. При выборе модели учитывают требуемую производительность и мощность, высоту водяного столба, а также количество потребителей и их удаленность от источника.
Классификация
Вихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:
- открытой и закрыто — вихревые;
- погружные и поверхностные;
- комбинированные.
Каждый из них имеет разное назначение и строение
Открыто-вихревые и закрыто-вихревые
Открыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие.
Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор.
Погружные и поверхностные модели
Отличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде, поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.
Комбинированные варианты
Свободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении.
Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно.
Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов.
