Принцип работы и устройство вихревых насосов — применение и схема работ

Вихревые насосы. Принцип работы вихревых насосов. Достоинства и недостатки. —

Теория

Вихревые насосы являются разновидностью лопастных насосов. Рабочее колесо вихревых насосов представляет собой массивный стальной диск с фрезерованными по окружности пазами, образующими прямолинейные короткие лопатки.

Всасывающий и напорные патрубки насоса обычно расположены в верхней части корпуса, что обеспечивает последующее самовсасывание насоса после одноразового залива при первоначальном пуске насоса. Внутри корпуса концентрично к оси вала насоса расположен отливной канал, идущий по направлению вращения от входного до напорного патрубка.

Между всасывающим и напорным патрубками расположена перемычка, подходящая к рабочему колесу с минимальным зазором (0,15-0,2 мм) и перекрывающая не менее 2-х лопаток рабочего колеса. Перемычка отделяет всасывающую полость от напорной.

Рис.4. Схема устройства и работы вихревого насоса: 1-рабочее колесо; 2-лопатка; 3-корпус; 4-всасывающий патрубок; 5-напорный патрубок

Принцип действия вихревых насосов подобно центробежным основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Однако в их работе имеются и некоторые особенности.

При вращении рабочего колеса насоса некоторый объем жидкости из всасывающего трубопровода поступает в пазы рабочего колеса и движется от периферии к центру, то есть иначе, чем в центробежных насосах.

Затем этот объем жидкости под воздействием центробежной силы начинает двигаться вдоль лопатки, от центра к периферии насоса, и, получив скоростную энергию, отбрасывается в отливной канал. В канале скоростная энергия объема жидкости переходит в энергию давления.

Под действием давления и подсасывающего действия лопаток колеса этот объем жидкости снова попадает на лопатки, и цикл повторяется. Таким образом, за полный оборот рабочего колеса указанный цикл повторяется многократно, причем каждый раз происходит приращение энергии и, следовательно, напора. Благодаря этому вихревой насос развивает напор, в 2-4 раза больший, чем центробежный насос с таким же диаметром рабочего колеса.

Недостатки этих насосов: сравнительно невысокий кпд (20-50 %) и быстрый износ зазора при подъеме воды, содержащей песок. Поскольку минимальный зазор между рабочим колесом и корпусом, как уже говорилось, не должен превышать 0,15-0,2 мм, вихревые насосы предназначены для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных примесей.

Вихревые насосы выпускаются производительностью от 8 до 60 м3/ч с напором от 25 до 250 метров. Выпускаются также комбинированные насосы, в которых в одном корпусе размещаются колеса центробежного и вихревого типов. Эти насосы отличаются лучшим кпд.

Источник: http://einsteins.ru/subjects/gidravlika/theory-gidravlika/vixrevye-nasosy-princip-raboty-vixrevyx-nasosov-dostoinstva-i-nedostatki

Вихревой насос для воды: принцип работы

Насосное оборудование применяется в различных сферах жизнедеятельности. С работой насосов каждый из нас сталкивается ежедневно.

Видов таких аппаратов много. Одни используют в быту, к примеру, для подачи воды из скважины или полива огорода, другие — в промышленности для перегонки жидких, вязких и газообразных субстанций.

Классификация насосов

По способу действия классифицируются:

возвратно-поступательный тип;
динамический тип;
роторный тип.

В возвратно-поступательных перемещение жидкости происходит благодаря перемещению поршня внутри цилиндра. По виду вытеснительного устройства разделяют: на основе мембраны и поршня.

В роторных вращающийся поршень вытесняет жидкость. По виду рабочих органов: пластинчатые, винтовые, роликовые, шестеренные и коловратные.

Принцип работы вихревого насоса

В динамических, процесс происходит в результате переда

чи кинетической энергии к выкачиваемой жидкости. Это провоцирует перекачку. По действию разделяют: вихревого типа и лопастного типа. Первые работают по принципу самовсасывания, вторые — с помощью центробежной силы. По форме колеса: закрытые (перифирийно-боковые), звездообразные (открытый тип), вихревые. По виду воздухопотока многоступенчатые и одноступенчатые.
к меню ↑

Принцип работы вихревого насоса

Функционирование вихревых аппаратов проходит благодаря рабочему колесу с лопастями. Лопасти используются двух типов: наклонного и радиального типа. В корпусе находится колесо, в котором существуют зазоры.

Концентрический канал также как и рабочее колесо, расположен в корпусе.Перемычка в канале выполняет функцию уплотнения в полостях.

Через отверстиепоступает жидкость, после прогонки в рабочем колесе выходит в отверстие.

Преимущества:

способность создавать напор в 5-8 раз больше, чем центробежные типы агрегатов;
бюджетность;
простота конструкции;
самовсасывающие способности;
способности эксплуатироваться в жидкостно-газовой смеси.

К недостаткам вихревых насосов относятся: низкий коэффициент полезного действия, который не превышает 45 процентов. Этот показатель не дает возможности работать агрегатам при больших мощностях. Также вихревой насос не справляется с вязкими жидкостями. Самовсасывающий электронасос перед началом работы заполняется небольшим количеством воды.
к меню ↑

Устройство вихревого насоса для холодной воды (видео)

к меню ↑

Классификация по типу колеса и артерий

По размещению водной артерии делятся на :

открытую артерию;
закрытую артерию.

По типу рабочего колеса:

агрегаты с открытым колесом;
агрегаты с закрытым колесом.

У агрегатов закрытого типа лопасти короткие. Жидкость входит благодаря всасывающему патрубку. Свойства кавитации таких аппаратов низки. Из-за наложения продольного вихря на движение жидкой субстанции из всасывающего патрубка происходит осложнение движения на входе.

Для улучшения свойств кавитации подключается центробежная ступень перед вихревым колесом. Такие аппараты называются центробежно-вихревыми. КПД центробежно-вихревых агрегатов выше и составляет 48%.

Центробежно-вихревой насос используется для питания котлов и систем водоснабжения малых объектов в горной местности.

Схема вихревого насоса

Свободно-вихревые насосы используется для выкачки сточных промышленных и коммунально-бытовых вод. Преимуществом свободно-вихревых насосов является то, что работает с абразивными и твердыми частицами. Представитель таких устройств СВН. На все модели данного производителя выдается паспорт и гарантия.

Существует еще один тип — вихревые вакуумные электронасосы. Другое название: компрессионные или вихревые воздуходувки.

По расположению устройств делятся на погружные и поверхностные.

Погружные (скважинные) используются при перекачивании чистой воды без примесей и агрессивных компонентов. Применяются для подачи воды в жилые и офисные помещения. Делятся на: фекальные, дренажные, колодезные, канализационные и скважинные.

Также существует тепловой аппарат он забирает или отдает тепло из воды. При бурении скважин используются насосы.

Водяные насосы состоят из реле давления, электродвигателя, наборного бака, манометра, помпы и шланга. Погружной аппарат эксплуатируется в автоматическом режиме. Погружной агрегат отличается возможностью работы как с чистой так и с загрязненной жидкостью с размерами частиц до 30 миллиметров.

Дренажный электронасос работает с чистой и грязной (с вместимостью частиц размером 20 мм) водой, и осушает водоемы. Дренажный отличается легкостью, надежностью и простотой использования. Насос скважинный работает со скважиной не менее 100 миллиметров в диаметре.

Структурная схема вихревого поверхностного насоса

Вихревые электронасосы для скважины отличаются простотой конструкции и надежностью.

Поверхностные используются при перекачке и поднятии чистой воды из резервуаров для увеличения давления в системе. К представителем таких агрегатов принадлежит насос вихревой aquatica 775121. Особенностью является отсутствие пульсации и высокое давление. Мощность такой установки 380в.

Преимуществом является высокая производительность и низкая стоимость. Электронасос акватик может эксплуатироваться при температуре среды 40 градусов Цельсия, с температурой жидкости 50 градусов Цельсия. Насосы aquatica используются для подачи воды под давлением.

Насос Optima также поверхностного типа.

Вихревой самовсасывающий насос для воды — это поверхностный насос, который функционирует в системах водоснабжения, для полива и повышения давления.

Отличается экономным потреблением электричества, низким шумом и компактностью. В конструкцию агрегата обязательно входит реле давления. Реле давление предназначено для поддержания давления в сети на стабильном уровне.

Перед началом эксплуатирование реле давления необходимо настроить.

Вихревой насос pv способен работать с жидкостью, температура которой 90 градусов Цельсия. Трехфазный аппарат PV 55 изготовлен из латуни с алюминиевым кожухом и ведущим валом из нержавеющей стали.
к меню ↑

Применение

Технические характеристики позволяют широко эксплуатировать аппараты, а именно:

Для котельных;
Для жидкостей, содержащих газы;
Для сельских водных станций;
Автомоечные насосы;
В качестве вакуумных насосов в компрессорных установках;
В перекачивании легколетучих жидкостей;
Для перекачки кислот и щелочей.

Использование вихревых машин очень обширно. Данное устройство полезно во всех сферах деятельности. От быта до промышленности.

Источник: http://NasosovNet.ru/producers/others/vihrevoy-nasos.html

Устройство и принцип действия насосов

Центробежный насос

Центробежный насос состоит из следующих элементов (рисунок 2):

1) вал;

2) направляющий аппарат или отвод;

3) рабочее колесо;

4) подвод или подводящее устройство;

5) внутреннее уплотнение;

6) концевое уплотнение;

7) система разгрузки осевой силы;

8) шнек;

9) импеллер.

Рисунок 2 – Схема центробежного насоса

Направляющий аппарат бывает лопастного типа, кольцевой или спиральный. Направляющие аппараты в многоступенчатых насосах между ступенями.

Отвод – это устройство, выполненное в виде улитки или спирали для сбора и отвода жидкости в трубопровод. В расширяющейся части отвода происходит преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную энергию давления.

Рабочее колесо бывает с двухсторонним и односторонним входом жидкости (рисунок 3).

1 — ступица с диском 2, 3 — ведомый диск соединяется с ведущими лопатками 4

Рисунок 3 – Типы рабочих колес

Колеса бывают закрытого типа, полузакрытого (отсутствует ведомый диск) и открытого типа (отсутствуют оба диска).

Подвод служит для плавного подвода жидкости в насос. Бывает осевой подвод и радиальный.

Внутреннее уплотнение устанавливается между колесом и корпусом насоса и предотвращает переток жидкости из области высокого давления в область низкого. Внутренние уплотнения бывают лабиринтного и кольцевого типа.

Концевое уплотнение устанавливается между корпусом насоса и валом.

Бывает: а) сальниковое;

б) торцевое.

Разгрузка осевой силы может выполняться следующими способами:

а) применение колес с двухсторонним входом. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорными подшипниками.

б) у одноступенчатых насосов применяется сверление отверстий в задней стенке диска.

в) у многоступенчатых насосов применяется попарная установка колес.

г) применятся гидравлическая пята.

У магистральных насосов, особенно у подпорных, устанавливается предвключенное колесо – шнек. Служит для увеличения кавитационных качеств насоса.

Импеллер в магистральных насосах устанавливается между колесом и торцевым уплотнением. Представляет собой винтовой насос, который обеспечивает циркуляцию жидкости через торцевые уплотнения.

Принцип действия центробежного насоса

При вращении рабочего колеса за счет центробежных сил жидкость перемещается от центра колеса к периферии.

В центре создается разряжение, под действием которого жидкость перемещается из всасывающего трубопровода в насос. Перед включением в работу центробежный насос должен быть заполнен жидкостью, т.к.

плотность воздуха почти в 1000 раз меньше плотности жидкости; и насос на воздухе не может создать достаточного разрежения.

За счет центробежных сил и силового воздействия лопаток на поток увеличивается механическая энергия жидкости. На выходе из рабочего колеса скорость жидкости может достигать 30 и более м/с, поэтому направляющий аппарат выполненный в виде расширяющегося канала переводит кинетическую энергию в потенциальную энергию давления. Давление растет, скорость падает до 3 м/с.

Осевые насосы

Рабочее колесо осевого насоса похоже на гребной винт корабля (рисунок 4). Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2.

Механизм передачи энергии от рабочего колеса жидкости тот же, что и у центробежного насоса.

Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 5, с помощью которого устраняется закрутка жидкости и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых напорах.

Рисунок 4 – Схема осевого насоса

В осевом насосе жидкость движется по цилиндрическим поверхностям, соосным с валом насоса. Следовательно, радиусы, на которых жидкость входит в колесо и выходит из него, одинаковы.

Осевое усилие воспринимается пятой электродвигателя. В зарубежной практике известны насосы, баббитовые подшипники которых смазываются консистентной смазкой от масленок, а осевое усилие воспринимается упорным подшипником насоса.

Насосы с диаметром лопастей D> 1 м имеют подвод в виде колена, мелкие — камерный подвод.

Известны конструкции осевых насосов, которые могут работать при погружении в воду в любом положении: горизонтальном, вертикальном и наклонном.

Для перекачивания больших количеств жидкости с относительно малыми напорами обычно используют осевые насосы.

По ГОСТ 9366—71 осевые насосы типа О и Оп выпускают на параметры: Q = 0,072 ~40,5 м3/с, H = 2,5-26м: п = 250-2900 об/мин.

В настоящее время разработаны высоконапорные осевые насосы с напором до 25 м в одноступенчатом исполнении для крупных насосных станций. Подача таких насосов составляет 137 000 м3/ч.

Преобладающее распространение получили одноступенчатые осевые насосы консольного типа. Чаще всего выполняют насосы вертикального типа, хотя известны также некоторые типы насосов с горизонтальным и наклонным расположением оси агрегата. При вертикальном исполнении валы насоса и приводного электродвигателя жестко соединяются фланцами либо непосредственно, либо через промежуточный вал.

Рабочее колесо насоса имеет от двух до шести лопастей. Лопасти крепят к втулке жестко (тип О), или так, что они могут поворачиваться относительно нее (тип Оп). В соответствии с этим насосы называют жестколопастными или поворотнолопастными. Для изменения режима работы насоса лопасти поворачивают как при остановленном, так и при работающем насосе.

Вихревые насосы

Вихревые насосы относятся к машинам трения.

Рабочее колесо вихревого насоса аналогично колесу центробежного насоса, засасывает жидкость из внутренней части канала и нагнетает ее во внешнюю, в результате чего возникает продольный вихрь.

При прохождении жидкости через рабочее колесо (рисунок 5) в вихревом насосе, как и в центробежном, увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается ее скорость) и потенциальная энергия давления.

Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами. Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим колесом и выбрасывается через выходное отверстие.

Вихревой насос по сравнению с центробежным обладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3-7 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция проще и дешевле; обладает самовсасывающей способностью; может работать на смеси жидкости и газа; подача меньше зависит от противодавления сети. Недостатками насоса являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД).

Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче.

Поэтому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа.

1 — рабочее колесо; 2 — лопатка; 3 — корпус; 4 — всасывающее отверстие; 5 — выходное отверстие

Рис. 5.Схема вихревого насоса

Рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 с радиальными или наклонными лопатками (рисунок6), помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами.

В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, начинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями.

Жидкость поступает через всасывающий патрубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.

Рис. 6. Схема вихревого насоса закрытого типа

Напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и числе оборотов. Большинство вихревых насосов обладает самовсасывающей способностью, т. е. способностью при пуске засасывать жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода. Многие вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа.

Недостатком вихревого насоса является низкий КПД, не превышающий 45%. Наиболее распространенные конструкции имеют КПД 35-38%. Низкий КПД препятствует применению вихревого насоса при больших мощностях. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность доходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности ns=6÷40.

Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Вихревые насосы не пригодны для перекачивания жидкости с большей вязкостью, вследствие того, что при увеличении вязкости напор и КПД резко падают.

Вихревые насосы рекомендуется применять при Re > 20000.

Эти насосы пригодны также для подачи жидкостей, содержащих абразивные частицы, так как из-за износа быстро увеличиваются торцовые и радиальные зазоры, что приводит к падению напора и КПД.

По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов. У насосов закрытого типа (см. рис. 6) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему радиусу канала.

Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал. У насосов открытого типа (рисунок 7) внутренний радиус лопаток меньше внутреннего радиуса канала.

Жидкость подводится из всасывающего патрубка 1, поступает в подвод 2, из которого через всасывающее окно 3 подводится к лопаткам рабочего колеса 4 и затем поступает в канал 5.

От типа колеса зависят его кавитационные свойства, а также самовсасывающая способность и способность работать на газожидкостной смеси. Далее жидкость прогоняется по каналу рабочим колесом и через напорное отверстие 8 уходит в отвод 6 и напорный патрубок 7.

Рисунок 7. Схема вихревого насоса открытого типа

Струйные насосы

В струйных насосах, называемых также инжекторами, эжекторами, гидроэлеваторами, поток полезной подачи Q0 перемещается и получает энергию благодаря смещению с рабочим потоком Q1 обладающим большей энергией. Полная подача на выходе из насоса

Q2=Q1+Q0

Энергия этого потока больше энергии потока полезной подачи Q0, но меньше энергии рабочего потока Q1 перед входом в насос.

Струйный насос (рисунок 8) состоит из рабочего сопла 3 с подводом 2 рабочего потока, камеры 5 смешения, диффузора 6 и подвода 1 потока полезной подачи с входным кольцевым соплом 4 камеры смешения.

Режим работы струйного насоса характеризует четыре приведенных ниже и показанных на рис.8, а параметра (их выражения даны для наиболее простого и распространенного случая, когда плотности смешиваемых потоков одинаковы, т. е. р1 = р0):

а – схема и распределение напоров в проточной части; б – схема процесса смещения

Рис. 8 Струйный насос

1) рабочий напор, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение b — b) и на выходе из него (сечение с — с),

Hp=Pb/ρg+υ2b/2g-Pc/ρg- υ2c/2g;

2) полезный напор, создаваемый насосом и равный разности напоров подаваемой жидкости за насосом (сечение с — с) и перед ним (сечение а — а),

Hп=Pc/ρg+υ2c/2g-Pа/ρg- υ2а/2g;

3) расход рабочей жидкости

Q1=υ1S1=υ1(π/4)d21

4) полезная подача
Q0 = υ0S0 = v0(π/4)(d20-d21).

КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной:

η=HnQ0/(HpQ1).

Его максимальное значение невелико и составляет ηrnax = 0,2÷0,35. Несмотря на это струйные насосы распространены широко, так как, благодаря простому устройству, малым габаритным размерам, отсутствию подвижных частей они надежны, легко размещаются в труднодоступных мостах, способны подавать агрессивные и загрязненные жидкости и выполнять функции смесителей.

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/11599.html

Вихревой насос Принцип работы

На сегодняшний день среди множества разнообразных гидравлических машин значительную популярность приобрели вихревые насосы различного производства.

Принцип работы вихревого насоса основывается на передаче механической энергии к перекачиваемой среде, которая выделяется при вращении рабочего колеса.

Среди множества особенностей таких устройств стоит выделить их самовсасывающие способности, которые полностью исключают необходимость в предпусковом заполнении жидкостью питающего патрубка, наряду с их реверсивностью, то есть возможностью перекачивать в различных направлениях при перемене направлении вращения их рабочего колеса.

Специалисты также обращают внимание на такие достоинства агрегатов, как их простота обслуживания и компактность.

Схема вихревого насоса

Схематически вихревые насосы можно представить в виде располагающегося на валу рабочего колеса, к которому закрепляются лопасти. При этом само колесо располагается в корпусе эксцентрично, поэтому зазор между корпусом и ним самим остается минимальный, не более 0,2 мм.

Если рассматривать насосы вихревые относительно осевых и центробежных, то явно просматривается такая их особенность, как поступление жидкости в кожух с последующим ее выходом по касательной относительно рабочего колеса. По мере продвижения в корпусе на жидкость воздействуют центробежные силы, которые возникают при ее совместном вращении с рабочим колесом.

Устройство вихревых насосов

Как уже отмечалось выше, в вихревых насосах рабочий орган – это рабочее колесо. На нем располагаются наклонные либо радиальные лопатки.

Вращение колеса происходит в корпусе, выполненном в форме цилиндра, где торцевые зазоры сведены к минимуму.

Жидкость сначала поступает в канал через специальное всасывающее отверстие, затем по нему перемещается и в конечном итоге при движении рабочего колеса выбрасывается уже в выходном отверстии.

При этом насосы вихревого типа способны создавать давление, которое в 3-7 раз превышает давление в центробежных насосах, даже в условиях одинаковой часты вращения рабочих колес, а также размерах. Кроме того, у них имеется самовсасывающая способность, а также возможности для работы со смесью газа и жидкости.

Но имеются у таких насосов и некоторые недостатки, в том числе низкие значения КПД, которые не превышают 45%, а также невозможность работы с теми жидкостями, где содержатся абразивные частицы, так как от них происходит дополнительное падение КПД и давления при быстром изнашивании стенок радиальных и торцевых зазоров.

В большинстве случаев применение насосов вихревого типа оправдано при необходимости создания при малой подаче больших напоров.

Именно по этой причине наиболее широкое их применение характерно для химической промышленности при подаче щелочей, кислот и прочих реагентов, характеризующихся химической агрессивностью.

Также вихревые машины используются как вакуум-насосы, а также компрессоров никого давления.

В зависимости от типа установленного рабочего колеса, такие насосы могут относиться к закрытому либо открытому типам. При этом если насос представляет закрытый тип, то лопатки на его рабочем колесе будут короткими. А внутренний их радиус равен радиусу канала (внутреннему). Жидкость сразу из всасывающего патрубка проходит в канал.

А радиус лопаток в насосах открытого типа существенно меньше, чем внутренний радиус канала. Поэтому жидкость после всасывающего патрубка проводится в подвод, и только после этого проходит к лопаткам на рабочем колесе через всасывающее окно, поступая в конечном итоге в выходной канал.

Источник: http://domkus.ru/vihrevoy-nasos-shema-i-ustroystvo.html

Устройство и принцип действия центробежного вихревого насоса

Насосы получили широкое применение как в быту, так и в промышленности. Существует несколько разновидностей подобного оборудования, каждое обладает своим достоинствами и недостатками. Чаще всего в быту и промышленности устанавливается центробежный вихревой насос. Рассмотрим его устройство и принцип работы подробнее.

Содержание

Область применения
Основные элементы вихревого насоса
Принцип действия вихревого насоса
Присутствие примесей
Классификация вихревых насосов

Область применения

Аппараты рассматриваемого типа в первую очередь используются для перекачивания различных жидкостей и эмульсий. При этом они могут применяться в случае присутствия большого количества примесей крупной фракции, так как в конструкцию включается измельчитель.

Область применения вихревых центробежных насосов:

Пожаротушение. Конструкция надежная и может работать в течение длительного периода.
Водоочистительные системы. Как ранее было отмечено, насос может работать при высоком показателе концентрации примесей.
Подача воды от скважины в дом.
Поливные системы. Простота конструкции определяет ее небольшие габаритные размеры и относительно невысокую стоимость. Поэтому при необходимости можно установить ее для создания давления в системе.

На основе принципа действия центробежного вихревого насоса также создается другое оборудование, которое применяется для установки в системе вентиляции или газоснабжения.

Основные элементы вихревого насоса

Типовая конструкция центробежного вихревого насоса состоит из следующих элементов:

Корпуса, который зачастую изготавливается в виде спирали. При создании корпуса, как правило, используются металлы и сплавы, не реагирующие на воздействие воды. На протяжении многих лет корпуса большинства моделей изготавливались из чугуна. Единственным его недостатком можно назвать восприимчивость к ударным нагрузкам.
Нагнетательного элемента. Для того чтобы создать давление в системе требуется создать крутящий момент, который и становится причиной возникновения центробежной силы. Для этого устанавливается обычный электрический двигатель, который имеет повышенную защиту наружной оболочки. Именно от мощности этого элемента конструкции зависит показатель производительности мотора, но не всегда.
Рабочее колесо. Для создания центробежной силы нужен вращающийся элемент с определенным диаметром, который способен захватывать жидкость. Вращающееся колесо имеет на поверхности своего рода лопасти. Кроме этого устанавливается дополнительное вихревое колесо, которые способно повысить коэффициент полезного действия устройства.
Трубки напора и всасывания с клапанами. Насос является промежуточным элементом между потребителем и источником воды. Для того чтобы при всасывании не проходила потеря давления, как и при отдаче воды могут устанавливаться клапана. Кроме этого в продаже есть и модели без клапанов с хорошо изолированной камерой нагнетания.
Соединительные и фиксирующие элементы. Из-за высокого давления в системе подключаемые трубы должны надежно фиксироваться.

Кроме этого некоторые варианты исполнения могут иметь предохранительные механизмы, которые не позволяют нагнетателю перегреваться от возросшей нагрузки или подачи электричества с неправильными параметрами, конструктивные элементы для измельчения примеси и т.д. Каждая модель насоса создается под определенные задачи.

Принцип действия вихревого насоса

Принцип действия следующий:

Работать устройство начинает при включении мотора, что может происходить как в автоматическом режиме, так и от ручного блока управления.
Крутящий момент создается непосредственно мотором. Он передается напрямую колесу с лопастями.
Во время вращения лопасти подхватывают жидкость, на которую начинает воздействовать центробежная сила.
Скорость движения лопастей намного больше скорости движения жидкости, за счет чего в системе образуется вихорь. Этот процесс обуславливает передачу преобразованной энергии от установленного электродвигателя жидкости.

Многократное прохождение жидкости через колесо с крыльчаткой определяет существенно увеличение напора. В сравнении с другими вариантами исполнения рассматриваемый насос способен создавать высокое давление при минимальных затратах.

Присутствие примесей

Особое внимание следует уделить тому, есть ли в воде примеси. Это связано с тем, что крупные объекты могут стать причиной повреждения крыльчатки, которую изготавливают из нержавеющих пластик или даже пластика. Поэтому вихревые насосы реже других создаются для установки в систему отвода сточных вод.

Для того чтобы защитить лопатки от прямого механического воздействия не могут устанавливаться фильтры, так как они будут быстро забиваться. Решением данной проблемы становятся различные измельчители, которые способны крупные фракции превратить в мелкую примесь.

Классификация вихревых насосов

Различают две основные группы рассматриваемого насоса:

Открыто-вихревой. Особенности подобной конструкции определяют возможность существенного увеличения размера лопаток, что повышает эффективность насоса без изменения показателя частоты вращения.
Закрыто-вихревые встречаются довольно часто. Модели, относящиеся к этой группе имеют небольшие лопатки, которые расположены с противоположным уклоном.

По показателю расположения насоса в системе выделяют следующие группы:

Погружные. Некоторые насосы погружают на дно резервуара, с которого будет проводится откачка жидкости. Как правило, подобные конструкции имеют герметичный корпус электрической части, корпус и многие другие детали изготавливаются из нержавеющих металлов, чаще всего чугуна. Стоит учитывать тот момент, что многие аппараты не способны провести перекачку жидкости с твердыми или волокнистыми включениями.
Поверхностные или наружные. Насосы могут устанавливаться так, что основная часть будет находится на поверхности, к примеру, в защищенном помещении, а откачка будет осуществляться за счет опускания шланга ниже поверхности жидкости. Данный вариант исполнения чаще всего применяется в качестве переносного насоса. В отличии от предыдущей группы рассматриваемая характеризуется простотой проведения обслуживания.

По степени совмещенности выделяют:

Вихревые насосы, применяемые для дренажных и фекальных систем одновременно. Большинство моделей способно проводить перекачку массы с примесью, которая составляет не более 1000 килограмм на кубический метр. Довольно часто устанавливаются на объектах горнодобывающей промышленности или на городской очистительной станции.
Некоторые модели могут работать с рабочей средой, температура которой достигает 100 градусов Цельсия. Подобные эксплуатационные качества достигаются путем использования жаропрочных сплавов при производстве элементов, которые находятся в соприкосновении с рабочей средой. За счет этого существенно повышается их стоимость.
Вакуумные чаще всего устанавливают для перегонки воздуха. Особенностью подобных конструкций можно назвать невысокий уровень исходящего шума, а также отсутствие необходимости в проведении частого обслуживания. Может использоваться для подачи теплого или холодного воздуха в зависимости от предназначения конкретной модели.

В заключение отметим, что центробежно-вихревые модели практически ничем не отличаются по конструкции и принципу действия от вихревых, за исключением наличия второго колеса. За счет этого существенно повышается коэффициент полезного действия при неизменном значении мощности установленного электродвигателя.

При выборе конкретной модели уделяется внимание диаметру колеса с лопастями, мощности установленного электрического двигателя.

Некоторые производители в качестве основной информации указывают мощность и пропускную способность, которая указывает количество проходящей жидкости в определенной системе за отчетный промежуток времени.

Идеальным сочетанием можно назвать маломощный мотор и системы с высокой пропускной способностью, но стоит помнить о том, что при повышении второго показателя увеличивается оказываемая нагрузка на электродвигатель. Подобное явление не позволит использовать оборудование на полную мощность.

Источник: https://nasoskm.ru/vihrevie-nasosi/printsip-deystviya-tsentrobezhnogo-vihrevogo-nasosa

Вихревой насос: эксплуатация и конструкция

Для создания надежной и долговечной, практичной и функциональной системы подачи воды в коттедж или на дачный участок необходимо выбирать конструкции, отвечающие современным требованиям. Вихревой насос является основой системы для скважины, поэтому к его выбору следует подойти с максимальным вниманием.

Общий вид конструкции

Применение

Главная функция, которой обладает любой вихревой насос, – обеспечение бесперебойной подачи воды и перекачка жидкости из скважины или колодца в систему. Необходимо помнить, что с этой задачей справляется любое насосное оборудование, но каждый экземпляр имеет конструктивные отличия и особый принцип работы. Так вихревые насосы применяются для:

Установок в системы водоочистки;
Подачи воды в жилые и другие нуждающиеся в этом строения;
Проведения мероприятий по тушению возгораний (тушение небольших по мощности пожаров).

Также вихревые насосы приобретаются для создания эффективных поливных конструкций. Используются эти аппараты и в вентиляциях как частных, так и промышленных строений, активно применяются в химической промышленности.

На производстве подобные насосы устанавливают в тепловых конструкциях, применяют на автомойках. Незаменимы они и при транспортировке легколетучих растворов.

Также именно вихревые насосы устанавливаются для перекачивания из септиков канализационных стоков.

Такое разнообразие выполняемых аппаратами различных производителей функций объясняется просто: эти насосы обеспечивают необходимый уровень напора и показатели скорости, которые необходимы для быстрой и качественной транспортировки воды. Выполняемый объем работ любых вихревых насосов позволяет использовать их не только как бытовой элемент, но и как надежную часть сложной промышленной системы.

Преимущества эксплуатации

Выбор в пользу вихревого насоса объясняется рядом преимуществ, которые позволят получить надежный и долговечный в эксплуатации аппарат. Основные преимущества:

Относительно небольшие размеры, компактные габариты;
Хорошие как для бытовых, так и для производственных требований показатели мощности;
Имеется функция самостоятельного поглощения – самовсасывания (жидкость можно поднимать с глубины равной 10-12 м);
Высокая скорость перемещения жидкостей (благодаря установленному эжектору).

Вихревой насос, как основной агрегат в системе, может быть установлен, что очень удобно для обычных пользователей без специальных знаний и умений, на любом расстоянии от колодца, скважины или любого другого места забора или перекачки воды. Для того чтобы приобрести оптимальный по всем параметрам вариант, достаточно подобрать устройство качественное по сборке, а также с необходимой для выполнения определенного круга задач мощностью.

Самовсасывающий вариант агрегата

Применяются элементы дополнительной комплектации, которая увеличивает производительность или функциональность. К вихревым насосам могут быть подключены:

Датчики, контролирующие и ограничивающие уровень, на который поднимается вода или иного типа жидкость, которые нуждаются в перемещении (обязательный элемент для обеспечения безопасности работы прибора);
Специализированный блок, предназначенный для обеспечения стабильной и бесперебойной подачи напряжения (если модель питается от электричества);
Система автоматического запуска.

Важно помнить! Особенность конструкции – корпус конструкции пропускает воду, поэтому устанавливать насосы лучше всего в домах или иных защищенных помещениях.

При временном использовании – около 3-5 месяцев в году, например, на даче или для полива, установку можно произвести непосредственно на грунт рядом с источником жидкости. Требуется на это время обеспечить устройству полную защиту от возможных атмосферных осадков. Также используются как для бытовых, так и для производственных целей самовсасывающие насосы без предварительной заливки жидкости.

Для того чтобы сделать для себя окончательный вывод и понять, нужен ли в быту поверхностный самовсасывающий или любой другой агрегат, который относится к типу под названием вихревые насосы, необходимо изучить его сильные и слабые стороны. Хорошие водяные конструкции:

способны всасывать жидкость с большой глубины (в среднем, с 4-6 метров);
обеспечивают сильный напор;
самовсасывающие вихревые насосы способны работать с различными средами: водными и содержащими газ.

В процессе эксплуатации подобные приборы не наполняются жидкостью, следовательно, их детали защищены от повреждения, деформации и коррозии. Некоторые модели рассчитаны на перемещение таких специфических веществ, как бензин или газ. Производители ставят на них соответствующие маркировки.

Недостатки приборов

Задумываясь над тем, какой агрегат выбрать: центробежные мощные или обычный вихревой насос, необходимо учитывать и недостатки подобных конструкций:

достаточно низкий для подобных агрегатов КПД – около 45%;
отсутствие приборов с показателями высокой мощности;
не все модели могут работать в условиях, когда вода или иная жидкость загрязнена.

Многие центробежные самовсасывающие установки, предназначенные для скважин и колодцев, требуют для бесперебойной работы исключительно чистой воды. Не подходят они и для горячей воды. В этом их отличия от промышленных не заканчиваются – использовать такие насосы можно не всегда, так как справится с вязкими жидкостями они не в состоянии.

Особенности конструкции

Особенности работы компактных вихревых насосов заключаются в конструкции этих аппаратов. Они состоят из таких узлов, как:

спиралевидный корпус;
рабочее колесо, которое, в свою очередь, состоит из дисков, в которых встроены металлические лопасти;
особый и очень важный в работе нагнетательный элемент (он бывает двух типов: электромагнитный или вихревой).

Также в насосах подобных типов присутствуют:

трубки всасывания (по ним происходит подъем жидкостей);
трубки, предназначенные для обеспечения постоянной силы напора;
соединительные элементы для фиксации всех остальных деталей в приборе.

Компактность позволяет размещать насосы на различных по площади местах.

Конструкция насоса

Принцип работы приборов

Принцип действия и осуществления работы, которым обладают вихревые насосы следующий:

Во время включения двигателя запускается крутящий момент;
Затем он передается крыльчатке. Она расположена непосредственно в корпусе любого подобного устройства;
Когда лопасти вращаются, появляется центробежная сила, в результате имеющаяся жидкость подхватывается и закручивается, как вихрь.

Важно помнить! Лопасти вращаются быстрее по скорости, чем происходит передвижение воды. Скорость вращения передается от конструкции к имеющейся жидкости, благодаря этому в камере насоса образовывается вихревое движение.

Используемое устройство и принцип его действия как элемента в системе позволяют создавать комфортные условия для жизни и бесперебойное производство. Благодаря передвижению, жидкость проходит через камеру несколько десятков раз, получая при этом заряд энергии.

Если рассматривать схему работы, которой обладают вихревые насосы, то следует учитывать, что жидкость (вода или иные ее виды) несколько раз перемещается через колесо.

В результате этих действий жидкость приобретает определенной силы напор, который необходим для скважины, колодца или иного резервуара, из которого необходимо переместить жидкость.

Центробежный насос лучше всего использовать в бытовой системе снабжения дома водой, так как расход мощности (электрической энергии) минимальный, а получить люди могут хороший и стабильный по силе напор.

Это связано с тем, что поскольку вихревой самовсасывающий насос не способен справиться с твердыми элементами в жидкостях и может выйти из строя, обеспечить работоспособность всех элементов и узлов должны пользователи. Твердые частицы: камни, песок, грязь, деформируют и выводят из строя основной элемент – крыльчатку.

Самовсасывающие модели насосов

Активно используются самовсасывающие насосы, используемые для воды. Эти приборы следует отнести к самостоятельной группе. В них имеются хорошие показатели по эксплуатационным свойствам – их улучшили и доработали, чтобы вихревой самовсасывающий насос мог применяться длительный период времени без дополнительных доработок и ремонта.

Добиться улучшенных показателей удалось благодаря применению особых конструкций – воздушных подушек и специального воздушного клапана.

Принцип действия в таких агрегатах следующий: он немного отличается от обычного насоса, поскольку запуск двигателя сразу приводит к вращению лопастей. Одновременно под воздействием принципов физики возникает центробежная сила. В результате этого лопасти начинают очень быстро вращаться, но в задней части конструкции отмечается процесс разрежения.

Потоки воздуха поднимаются по каналам в результате воздействия на них обычного атмосферного давления. Эти потоки придают имеющейся жидкости дополнительное, хорошо выраженное в мощностных показателях ускорение. Одновременно с этим явлением создается барьер, препятствующий попаданию воды непосредственно в двигатель.

Также вихревые насосы по своему принципу работы очень надежны, поскольку потребляют небольшое количество энергии, следовательно, защищены от возможного перегрева. Диск, оснащенный мощными лопастями, устанавливается в агрегате на электрический двигатель.

Как только производится старт работы, возникает вращение, которое и помогает жидкости (воде) в заполнении камеры. Вихрь становится основой для появления избыточного давления в устройстве, в результате вода утекает в специальный патрубок, предназначенный для ее вывода.

Эти различия в работе других насосов, а также эффект ускорения помогают агрегатам формировать хорошую силу напора. Также возрастает и величина значения выпускаемого водяного столба.

Использование агрегата в бытовых условиях

Таким образом, в поисках вариантов для установки необходимо определить, какой объем задач ставится перед насосом.

Важно учитывать отличия всасывающего и центробежного вариантов, чтобы получить максимальную выгоду от эксплуатации, какую могут предоставить современные
электронасосы в быту или в условиях производства.

Если насосы приобретаются для эксплуатации на предприятии, нужно помнить, что с высокими мощностями и нагрузками подобные насосы не всегда справляются, но с бытовыми потребностями проблем не возникает. Отличаются аппараты по мощности, набору функций и возможностей – это нужно учитывать.

Видео

Источник: http://aqueo.ru/vodosnab/nososy/vikhrevojj-ehkspluataciya-konstrukciya.html

Вихревой насос — принцип работы: устройство скважинного 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.

Главный рабочий механизм любого вихревого насоса – рабочее колесо. К нему крепятся лопатки, которые могут находиться в радиальном либо наклонном положении

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.

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

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.

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

Устройство вихревого насосного оборудования хорошо видно на схеме.

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:

Во время вращения рабочего колеса насосного оборудования небольшой объём воды из всасывающего трубопровода попадает в пазы на рабочем колесе.
В результате она продвигается от периферии к центру агрегата, что не похоже на работу центробежного насоса.
После этого этот объём воды под влиянием центробежного усилия начинает продвигаться вдоль лопаток от центральной части к периферии.
В итоге вода получает ускорение и выбрасывается в выходное отверстие.
Здесь скоростная энергия воды переходит в энергию давления.
Под влиянием давления и всасывающего действия лопаток новый объём жидкости снова попадает на лопатки и происходит повторение цикла.

Разновидности

Открыто-вихревые агрегаты

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

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

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.

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.

Источник: http://VodaKanazer.ru/nasosy-i-nasosnoe-oborudovanie/nasosy-dlya-skvazhin/vixrevoj-nasos-princip-raboty.html