Насос - это гидравлическая машина, которая преобразует различные формы энергии в энергию потока жидкости. В этой статье мы подробно расскажем о различных типах насосов, их классификации, принципах работы и наиболее популярных вопросах.
Классификация насосов
Сегодня существует более 3 000 различных типов насосов. Они различаются по конструкции и назначению и подходят для разных областей применения. Все это разнообразие можно разделить на две основные категории: динамические насосы и объемные насосы.
Насосы объемного типа - это устройства, в которых удаление веществ происходит за счет непрерывного изменения объема камеры, в которой попеременно перекрываются входные и выходные отверстия. Они, в свою очередь, подразделяются на:
- мембранные;
- роторные;
- поршневые.
Динамические модели - это устройства, в которых вода движется вместе с камерой под гидродинамическим воздействием и имеет постоянную связь с входом и выходом насоса. Динамические насосы могут быть струйными или лопастными, последние подразделяются на центробежные, осевые и вихревые.
Типы и классификация этих насосов описаны ниже.
Роторные устройства
Вращающееся устройство открывает вид на насос. Основное отличие заключается в отсутствии клапанов. Другими словами, роторный насос движется, выталкивая воду. Этот процесс выполняет специальный рабочий элемент - ротор. Работает следующим образом: вода поступает в камеру ротора. Движение ротора по стенкам роторной камеры приводит к изменению объема, и вода выбрасывается в соответствии с законами физики.
Преимущества роторных насосов:
- Высокая эффективность.
- Самовсасывающая вода.
- Возможность возврата воды.
- Способны перекачивать вещества любой вязкости и температуры.
- Низкий уровень шума.
- Никаких вибраций.
Недостатком является то, что перекачиваемая жидкость должна быть чистой (без твердых частиц). Кроме того, сложная конструкция требует дорогостоящего обслуживания.
Поскольку они могут работать с агрессивными и вязкими средами, роторные насосы используются в химической, нефтяной, пищевой и морской промышленности. Подвид роторного насоса - прогрессивный кавитационный насос - широко используется в нефтедобыче. Они также применяются в гражданском строительстве, где используются для поддержания давления в системах отопления без необходимости смазки или охлаждения.
Поршневые модели
Работа поршневого насоса основана на механическом вытеснении воды. Это один из самых старых типов насосов, но в своей современной форме он гораздо более совершенен, чем раньше. В частности, эти насосы имеют эргономичный прочный корпус, усовершенствованную элементную базу и гибкие варианты трубопроводов. Благодаря этому они широко используются в промышленности и быту.
Насос представляет собой полый металлический цилиндр, который, по сути, является корпусом - в нем движется жидкость. Физически он приводится в движение поршнем плунжерного типа, и его работа может быть похожа на работу гидравлического пресса. Работа устройства основана на возвратно-поступательном движении. Движение вверх (поступательное движение) создает вакуум в камере, позволяя всасывать воду. Вода поступает в камеру через входное отверстие с клапаном, который открывается в этот момент. При возвратном движении этот клапан возвращается на свое седло и открывается заслонка выпускного отверстия. В результате поршень выдавливает воду. Наиболее распространенные шприцы работают практически по одному и тому же принципу.
У этой операции есть один недостаток - жидкость выходит неравномерно. Чтобы устранить это, используется одновременно несколько поршней, движущихся через равные промежутки времени, что обеспечивает равномерный поток.
Существуют поршневые насосы двойного действия. Здесь клапаны расположены по обе стороны, и вода проходит через весь цилиндр несколько раз. Это означает, что поршень перемещается по рабочему пространству и выталкивает часть воды из насоса. Это уменьшает пульсации в трубопроводе. Недостатком двойного типа является то, что он более сложный и, следовательно, менее надежный.
Основным преимуществом поршневых насосов является их простота и надежность, а основным недостатком - небольшая производительность. Вообще говоря, этот тип насоса можно сделать более эффективным, но в этом нет смысла, поскольку другие типы насосов могут обеспечить большую производительность при меньших затратах.
Области применения этого типа насосного оборудования весьма разнообразны. Они могут работать не только в воде, но и в агрессивных химических средах и взрывоопасных смесях. Поскольку эти устройства не могут перекачивать большие объемы жидкости, они не используются для решения крупных задач. Тем не менее, эти насосы часто встречаются в химической промышленности. Их также можно использовать для создания отдельной системы водоснабжения домов или для орошения. Еще одно место, где эти устройства оказались успешными, - пищевая промышленность. Это связано с тем, что поршневые модели чувствительны к веществам, которые проходят через них.
Мембранные устройства
Мембранные насосы - относительно новый тип оборудования для перекачки жидкостей и других веществ. Этот тип оборудования способен работать с газообразными средами и делает это с помощью специальной мембраны или диафрагмы. Он совершает возвратно-поступательное движение и изменяет объем рабочей камеры с заданной периодичностью.
Он состоит из:
- мембраны.
- рабочей камеры.
- штока, соединяющего мембрану с валом привода.
- кривошипно-шатунный механизм.
- клапан для предотвращения обратного потока вещества.
- впускные и выпускные отверстия.
Эти насосы могут быть оснащены одной или двумя рабочими камерами. Более распространены однокамерные аппараты, а двухкамерные используются там, где требуется более высокая производительность.
При запуске плунжер перемещает мембрану, увеличивая объем камеры и создавая в ней эффект вакуума. Это явление обеспечивает всасывание перекачиваемой среды. Когда камера заполняется, шток поршня возвращается в исходное положение, объем резко уменьшается, и жидкость вытекает через выпускное отверстие. Чтобы предотвратить обратный поток жидкости или газа во время процесса возврата, вход автоматически закрывается специальным клапаном.
Существуют некоторые модели с двумя клапанами, расположенными параллельно друг другу. Здесь процесс аналогичен, но с двумя камерами, из которых при каждом движении вода вытекает из одной камеры и поступает в другую. Такое устройство считается более эффективным.
Преимущества мембранных насосов:
- Может работать с любыми носителями.
- Небольшой размер.
- Бесшумная работа.
- Отсутствие вибрации.
- Простая и надежная конструкция.
- Экономичность с точки зрения потребления энергии.
- Поддерживается высокая чистота перекачиваемой среды.
- Низкая стоимость владения.
- Длительный срок службы.
- Они не требуют специального или частого обслуживания и смазки.
- Поврежденные детали могут быть заменены необученным персоналом.
- Обладают высокой универсальностью.
При таком обилии преимуществ нет существенных недостатков.
Мембранные насосы широко используются в медицинской и фармацевтической промышленности, на фермах (доильные аппараты). Они используются в производстве продуктов питания, в атомной промышленности. Они используются при изготовлении дозирующих насосов для производства красок и лаков, в полиграфической промышленности и в различных местах, где требуется работа с токсичными и опасными веществами. С последними можно работать безопасно, поскольку мембранные насосы обладают высокой степенью герметичности.
Струйные насосы
Реактивные модели являются простейшими устройствами. Они были разработаны в 19 веке для откачки воды или воздуха из медицинских пробирок, а позже также для добычи полезных ископаемых. Сегодня спектр применения еще шире.
Конструкция струйного насоса очень проста, поэтому он практически не требует технического обслуживания. Он состоит из четырех частей: всасывающей камеры, сопла, диффузора и смесительного бака. Вся работа устройства основана на передаче кинетической энергии, механические силы не используются. Струйный насос имеет вакуумную камеру, в которую засасывается вода. Затем он проходит через специальную трубку с насадкой на конце. Уменьшая диаметр, скорость потока увеличивается, и он попадает в диффузор, а оттуда в камеру смешивания. Здесь вода смешивается с функциональной жидкостью, тем самым снижая скорость, но сохраняя напор.
Струйные насосы могут быть нескольких типов: эжекторы, шприцы, подъемники.
- Эжектор только перекачивает вещества. Он работает на воде.
- Насосы инжекторов работают за счет перекачки масла. Они используются для откачки паров.
- Лифтовые насосы используются для снижения температуры среды, что достигается путем смешивания с функциональной жидкостью.
Поэтому эжекторные насосы используются для воды, пара или газов. Они также могут служить для смешивания различных веществ или подъема жидкостей (функция аэролифта).
Насосы этого типа распространены во всех областях промышленности. Их можно использовать самостоятельно или в сочетании с чем-то другим. Их простота позволяет использовать их в аварийных ситуациях для остановки водоснабжения и пожаротушения. Они также популярны в системах кондиционирования воздуха и канализации. Многие модели струйных аппаратов продаются с различными насадками.
Преимущества:
- Надежность.
- Нет необходимости в постоянном обслуживании.
- Простота в обслуживании.
- Широкий спектр применения.
Минус: Низкая эффективность (не более 30%).
Центробежные насосы
Основным рабочим элементом машины этого типа является диск, на котором закреплены ножи. Лопасти наклонены в направлении, противоположном направлению движения. Крыльчатка закреплена на валу и приводится в движение электродвигателем. В конструкции можно использовать одно или два колеса. Во втором случае лопасти соединены друг с другом.
Принцип работы центробежного насоса основан на том, что вода поступает в рабочую камеру через входной патрубок. Среда, захваченная вращающимися лопастями, начинает двигаться вместе с ними. Центробежная сила перемещает воду от центра колеса к стенкам камеры, где создается более высокое давление. В результате вода выбрасывается через выпускное отверстие. Поскольку вода постоянно движется, этот тип насоса не создает пульсаций в системе водоснабжения.
Центробежные насосы используются в бытовых целях и могут выполнять различные задачи. Они часто используются для добычи воды из колодца или скважины. Воду, добытую таким образом, можно использовать для бытового водоснабжения, а также для орошения садов. Центробежные насосы можно использовать для циркуляции теплой воды в целях отопления - центробежные насосы не пульсируют и поэтому не перекачивают воздух. Различные типы насосов могут использоваться для откачки воды из подвалов или бассейнов, для отвода экскрементов и в качестве дренажного насоса.
Стоит отметить, что простые центробежные насосы предназначены для чистой воды без твердых частиц. Различные подвиды также позволяют работать в загрязненной среде.
Осевые модели
В данном типе оборудования полностью отсутствует центробежная сила, весь процесс происходит за счет передачи кинетической энергии. В камере с изогнутой рабочей камерой лезвие находится на одной оси. Он располагается в направлении потока. Вода движется через камеру, а вал увеличивает ее скорость и напор. Благодаря такой конструкции, требования к их производству довольно жесткие. Эти насосы чаще всего используются в качестве балластных и управляющих систем для судов, плавучих доков и подобных установок.
Они используются для перекачки пресной и соленой воды. Они используются для слива, подачи и очистки воды. Насосы осевого потока могут быть очень компактными и устанавливаться внутри труб для передачи воды.
Вихревые насосы
Вихревые насосы по своей конструкции похожи на центробежные, но подача воды происходит по касательной к периферии насоса, откуда она под давлением и движением лопастей пропеллера поступает к центру колеса. Основное отличие заключается в том, что вода всасывается и высасывается много раз за один оборот крыльчатки.
Такая конструкция позволяет увеличить напор до семи раз даже при небольшом количестве воды - это принципиальное отличие вихревого насоса от центробежного. Как и центробежные насосы, эти модели не переносят твердых частиц в воде и не могут работать с вязкими жидкостями. Тем не менее, они могут работать с бензином, различными жидкостями, содержащими газ или воздух, и агрессивными веществами. Их недостатком является низкая эффективность.
Эти насосы имеют множество назначений и применений, но хорошо подходят для небольших объемов, но с высоким давлением на выходе. По сравнению с центробежными насосами они тише, меньше и дешевле.
Классификация по типу питания
Все насосы приводятся в действие электричеством, иногда маслом. Последние обязательно оснащаются двигателями внутреннего сгорания. В качестве топлива используется либо смесь бензина и масла, либо дизельное топливо.
Бензиновые модели стоят дешевле и работают тише. Дизельные агрегаты работают на дизельном топливе. Они дороже, но топливо дешевле. Они также более шумные.
Насосы, работающие на жидком топливе, также известны как насосы с приводом от двигателя. Их главное преимущество заключается в том, что они просты в использовании и перемещении, что означает, что их можно использовать в любом месте, если нет электричества.
Электрические модели используют для работы переменный ток. Владельцу такого насоса не нужно беспокоиться о поставках топлива, но ему приходится заботиться о постоянной подаче электроэнергии, что не всегда удобно.
Классификация по качеству жидкости
Различные типы насосов предъявляют разные требования к чистоте воды. Все устройства можно разделить на три типа:
- Для чистой воды. Содержание твердых частиц не должно превышать 150 грамм на кубический метр. Сюда входят поверхностные насосы, а также колодезные и скважинные насосы.
- Для умеренно грязной воды. Для нерастворимых твердых частиц от 150 до 200 грамм на кубический метр. Дренажные, циркуляционные и самовсасывающие модели. Существуют также некоторые модели фонтанов.
- Для грязной воды. Содержание твердых частиц от 200 грамм на кубический метр. Модели дренажа и поверхностного водоотвода.
Классификация по месту расположения
Все насосы также можно разделить на погружные и внешние (более известные как поверхностные). Первый тип находится непосредственно или частично в воде. Модели, которые погружаются не полностью, называются полупогружными.
Стоит отметить, что существует несколько типов погружных насосов:
- Вибрационные насосы, работа которых основана на электромагнитных полях и вибрации специальных механизмов, эти типы насосов требуют определенных правил установки. В частности, существуют строго определенные расстояния до дна.
- Центробежные насосы, как описано выше.
Все погружные насосы могут иметь двигатель, уже встроенный в корпус, что означает, что он погружен в воду. В некоторых моделях он расположен на поверхности.
Внешний насос устанавливается непосредственно рядом с водоемом. В этом случае насосный механизм выполняет свою работу через специальный шланг. Чем дальше насос находится от воды, тем мощнее он должен быть.
Поверхностные насосы особенно подходят для дач и загородных домов. Они экономичны и имеют небольшие размеры, что делает их популярными для домашнего использования. Они могут быть оснащены автоматическим устройством, что делает их полностью автономными.
Совет! С помощью удаленных струй можно добывать воду с внушительной глубины.
Погружные насосы
Погружные насосы подразделяются, в частности, на следующие категории:
- Скважинные.
- Колодезные.
- Дренажные.
- Фекальные.
Скважинные насосы имеют изящную форму и используются для забора воды из скважин. Компактный размер позволяет опускать его в скважины малого диаметра, но возможно извлечение с очень большой глубины. Они характеризуются высокой рабочей мощностью. Только для слегка загрязненной или абсолютно чистой воды.
Скважинные насосы используются для откачки воды из шахт и колодцев. Основное отличие от колодцев заключается в их большем размере и меньшей глубине. Они достаточно мощные, чтобы справиться с водой, содержащей ил, песок или глину. Достаточно тихий и без вибрации.
Их основное применение - откачка грязной воды из подвалов, траншей, ям и других мест. Промышленные насосы могут быть оснащены измельчающими ножами и также подходят для перекачки слегка загрязненного материала.
Дренажные насосы мало чем отличаются от дренажных, за исключением того, что они используются для сильно загрязненной воды, содержащей большое количество твердых частиц (около 35 мм в диаметре) и имеют измельчающий нож. Эти насосы могут быть как погружными, так и внешними.
Поверхностные насосы
Основное отличие от поверхностных насосов заключается в том, что они располагаются близко к воде. Их можно разделить на несколько типов:
- Самовсасывание.
- Автоматические.
- Насосные станции.
Самовсасывающие насосы бывают двух видов: безэжекторные и эжекторные. В первом случае вода всасывается самим зданием, во втором - путем создания вакуума в камере. Они используются для орошения, транспортировки питьевой воды или для бытовых нужд, а также для забора воды из поверхностных водоемов (рек, прудов). Вода должна быть чистой или слегка загрязненной.
Автоматические насосы оснащены автоматическими функциями, которые упрощают их использование. Насос не требует надзора. Насосы с автоматическими устройствами приводятся в действие с помощью электричества. Автоматический блок может быть установлен непосредственно в модели или как отдельная система. Основной целью является оптимизация использования, а также обеспечение безопасности. Например, он перестанет работать, если водоем станет слишком мелким, повысится температура перекачиваемой среды или упадет напряжение питания.
Силовая установка состоит из самого насоса, обратного клапана, системы управления и аккумулятора. Это устройство имеет резиновую сферу, установленную внутри металлического корпуса. Вода закачивается в сферу, а воздух закачивается вокруг сферы. Специальный датчик реагирует на изменение давления окружающей среды, которое происходит при заполнении насоса водой. Когда давление достигает максимума, датчик прекращает подачу воды.