Самовсасывающий насос: устройство и принцип действия центробежного, работа водяного вихревого насоса, конструкция

Мембранные насосы

Такой вид насосов появился на рынке относительно недавно. Мембранные насосы используют для перекачивания жидкостей разной степени вязкости. Они способны работать с газообразной средой благодаря своим конструктивным особенностям. Встроенная мембрана или диафрагма обеспечивает поступление и обратное движение жидкости, что приводит к изменению объема камеры.

Диафрагмы приводятся в действие качающимся поршнем или плунжером через гидравлическую жидкость. Во время обратного движения поршня жидкость поступает в камеру насоса через открытый всасывающий клапан. Движение поршня или плунжера вперед активизирует диафрагму.

В мембранных моделях часто используют двушланговый насос. Это герметичный, выкачивающий насос с уплотнителем по диаметру со стороны гидравлического привода. Шланговые диафрагмы располагаются друг в друге. Жидкость поступает в насос по линейному пути. За счет герметичности диафрагм жидкость касается только шланги-диафрагмы и обратных клапанов.

Выделяют несколько преимуществ мембранных насосов:

простая конструкция с минимальным количеством элементов;
повышенная безопасность;
изобилие материалов насосов;
низкие расходы энергии;
максимально контролируемый поток жидкости через насос;
тихий режим работы без вибрации;
компактные размеры;
относительно невысокая стоимость;
надежность и длительная эксплуатация;
простота замены деталей;
универсальность, поскольку могут использоваться в любой среде.

Разновидности низковольтных маленьких насосов для воды

Низковольтные насосы можно разделить на несколько типов: циркуляционные, вакуумные, мембранные и насосы-помпы. В последнюю группу входят погружные, поверхностные и ручные насосы для перекачки воды. Их используют для откачивания жидкости из подвалов, погребов, очистки скважин и колодцев, удаления загрязненной жидкости из выгребных ям.

Помпы для воды 12 Вольт можно использовать для систем автономного водоснабжения. Ручные агрегаты приводятся в действие посредством определенных физических усилий, которые должен приложить человек.

Вакуумные насосы 12 Вольт применяются для перекачки воды из наземных резервуаров и подземных источников. Они отличаются высокой производительностью, низким уровнем шума и вибрации, низким энергопотреблением, способностью эксплуатироваться в широком диапазоне температур.

Низковольтные маленькие насосы для воды делятся на циркуляционные, мембранные, вакуумные и насосы-помпы

Мембранные насосы применяются для забора воды из колодца, перекачивания ее из одной емкости в другую, осушения искусственных водоемов и мытья техники. Принцип работы таких агрегатов основан на изменении общего объема рабочей жидкости. Мембрана, используемая в качестве основного рабочего элемента, втягивает воду и выталкивает ее через входные патрубки.

Характеристика циркуляционных водяных помп 12 Вольт

Циркуляционные насосы 12 Вольт – это агрегаты центробежного типа, которые применяются при обустройстве систем отопления и горячего водоснабжения. Основной задачей таких устройств является поддержание необходимого напора при выходе из строя основного насоса либо при отсутствии сети электроснабжения.

Циркуляционные насосы представлены двумя разновидностями – с сухим или мокрым ротором. У последнего типа агрегата ротор располагается в жидкости. Контакты при этом спрятаны в специальном отделении из нержавеющей стали. Такой насос имеет небольшие габариты, характеризуется длительной бесперебойной эксплуатацией, низким уровнем шума и простотой использования. Главным недостатком является низкий КПД, который может составлять всего 50%.

Мини-насосы для воды с сухим ротором, у которых он отделен керамическими или металлическими уплотнительными кольцами, характеризуется более высоким КПД. Он может перекачивать только чистую воду, в противном случае может нарушиться герметичность сопряжения колец. Такие насосы бывают горизонтальными, вертикальными и блочными.

Циркуляционные водяные помпы 12 Вольт – это устройства центробежного типа, которые используются при обустройстве горячего водоснабжения и систем отопления

Особую категорию составляет оборудование высокого давления, которое работает от напряжения 12 вольт. Оно может смело использоваться для подачи воды в систему отопления.

Правила эксплуатации

Описываемый агрегат устанавливается на твердую поверхность строго по горизонтали и, по возможности, ближе к источнику водозабора. На случай вибраций желательно также закрепить конструкцию металлическим каркасом или рамами на болтах. К сети насос подключается через блок предохранителя УЗО. Заземление можно обеспечить стальным проводом толщиной порядка 6 мм. При этом один его конец крепится к корпусу, а другой — к заземлителю в виде металлической трубы от колодца или любого сооружения, ведущего в грунт.

Далее можно приступать к непосредственной эксплуатации вихревого насоса, проверив его герметичность и корректность произведенных подключений. Сначала жидкостью заполняется всасывающий патрубок и насосная часть. Для этого можно использовать воронку и заливной выход в конструкции. Когда будет полностью заполнена насосная часть, можно запускать оборудование в работу.

Назначение устройства

Самовсасывающее насосное оборудование позволяет перекачивать воду с глубины до 9 метров, но особенность их в том, что они располагаются на поверхности, а не подвергаются агрессивному воздействию под землей. Поднятие жидкости происходит по причине создания низкого давления, которое происходит благодаря вращению колеса с лопастями. Из-за образования пустоты вода стремится ее заполнить, так и происходит процесс перекачки.

По принципу строения этот прибор мало чем отличается от других насосов. Изделие состоит из электрического двигателя и рабочей камеры, в которой размещается колесо с лопастями. Для соединения двигателя и валов используют муфту

Здесь важно обратить внимание на уплотнитель, так как именно от его качества зависит надежность и долговечность соединения. Сегодня на рынке встречаются два типа уплотняющего элемента:

Сальниковый. Подойдет для тех, кто хочет купить дешевое оборудование. Конечно, про долговечную работу и надежность, в этом случае, можно забыть.
Торцевой. Насосы с таким уплотнителем отличаются не только высокой стоимостью, но повышенным эксплуатационным сроком изделия.

Также встречаются продукты, где используют магнитные муфты. Особенность такого насоса в том, что для него не требуется наличие уплотнителя, потому что сквозные соединения отсутствуют. Даже в 2022 году, такой прибор остается надежным, но очень дорогим.

Область использования

Особой сферы у прибора нет, из-за своей уникальности, эффективности и качества, насосы используются как при строительстве сложных архитектурных зданий и заводов, так и в быту. Однако, и это не полный список того, где может использоваться центробежный насос. Ниже приведен список, где насос играет ключевую роль:

Организация водоснабжения на промышленных заводах любого назначения;
Транспортировка и перекачивание специальной жидкости на предприятиях;
На животноводческой ферме насосы способствуют поливу растений, которые необходимы для питания коров;
Используются в крупных и малых населенных пунктах.
Применяются для создания собственной системы водоснабжения. Это позволяет автоматизировать процесс полива растений, но также перегоняет воду для бытовых нужд.

Кроме того, насосы необходимы на заводах, где создают одежду. Например, чтобы создать одну пару джинс, потребуется около 10 000 литров воды. Также приборы незаменимым для фармацевтической промышленности.

Центробежные насосы

Насосы центробежные самовсасывающие работают за счет установленной крыльчатки. В зависимости от ее строения изменяется принцип действия всего агрегата. Поэтому выделяют два вида насосов: центробежные и вихревые.

Центробежные насосы имеют рабочую камеру, которую внешне можно сравнить с улиткой. В середине размещено одно или несколько рабочих колес. От их количества зависит тип устройства: одноступенчатое или многоступенчатое. В первом случае насос работает всегда с одной мощностью. Второй вариант более экономичен, так как в зависимости от условий он может изменять свою мощность (производительность).

На рабочее колесо установлены лопасти, которые изогнуты в противоположную направлению движения колеса сторону. При движении колеса создается центробежная сила, на периферии образуется зона высокого давления и вода подталкивается к выходу из камеры. Зона пониженного давления образуется в центре, то есть в рабочем колесе. Именно сюда поступает вода из подающего патрубка. Отсюда за счет движения лопастей и создающейся центробежной силы жидкость поступает к стенке камеры.

Принцип работы характеризуется одним недостатком: перед запуском насос необходимо заполнить водой. Это связано с тем, что центробежная сила не может образоваться из воздуха. Чтобы вода из корпуса не вытекала, на подающий патрубок устанавливают обратный клапан.

Поршневые водяные насосы

Поршневые гидравлические насосы применяются в различных целях, для перекачивания воды различных масштабов. Каждый тип поршневого насоса выполняет свою функцию и используется для конкретных задач. Поршневой насос – это оборудование, которое работает по принципу прямого вытеснения жидкости. Такой насос способен создавать высокое давление, способствующее перемещению воды. Он приводится в действие механизмом гидравлического привода. При включении поршневого насоса жидкость перемещается по цилиндрической камере. Для уплотнения по диаметру используют специальную насадку для поршневого штока.

Поршневые насосы преимущественно используют при необходимости обеспечить высокий расход жидкости при низком давлении. За счет этого жидкость откачивается с высокой скоростью при несущественных усилиях. На рынке можно найти модификации поршневых насосов, каждый из которых работает по своему принципу.

Выделяют несколько типов поршневых насосов:

осевые – это насосы, которые проталкивают жидкость по спирали вдоль оси. Их еще называют аксиально-поршневыми конструкциями. Главное преимущество таких насосов в работоспособности при высоких температурах. Такие насосы применяют для промышленных целей и масштабных задач по выкачке жидкостей из водоемов, в производстве;
линейные – разновидность эффективных поршневых насосов, которые наиболее подходят для управления большими потоками жидкости. Они предназначены для повышения давления воды. Они не отличаются высокой скоростью вращения, но способны создавать достаточное давление для использования в различных целях;
с изгибной осью – работают за счет изгиба блока цилиндров вокруг своей оси. Отличаются высокой гибкостью. Конструкция таких видов насосов позволяет им вращаться с большей скоростью, чем линейные поршневые насосы;
радиальные – работают за счет выталкивания жидкости из системы. Они способны распределять энергию по системе, создавая высокое давление. Радиальные насосы считаются надежными и высокоэффективными моделями поршневых насосов;
плунжерные – насос прямого вытеснения с цилиндрической формой. Вырабатывается энергия за счет выталкивания жидкости по возвратно-поступательному движению плунжера. Такие насосы стоят на порядок дороже своих аналогов. Это объясняется высокой надежностью агрегата. Благодаря своей прочности и особенностям конструкции плунжерные водяные насосы прослужат длительное время без необходимости ремонта и обслуживания. Поршневые насосы чаще всего применяют в случаях, когда нужно обеспечить высокое давление.

Виды самовсасывающих насосов: устройство и принцип действия

Что касается основных видов самовсасывающих насосов, то они имеют различный принцип действия, поэтому стоит рассмотреть их отдельно друг от друга.

Центробежный самовсасывающий насос

Итак, центробежный самовсасывающий насос представлен конструкцией улиточного типа, внутри которой расположен двигатель, на валу которого закреплена крыльчатка. Над крыльчаткой в корпусе проделано выпускное отверстие, а в торцевой – впускное (непосредственно напротив вала).

Рассмотрим принцип действия данного устройства. При движении крыльчатки в торцевой части корпуса создается разрежение (это происходит за счет центробежной силы). В результате вода перемещается из центральной части устройства в боковые, где давление сильно повышается и вода фактически выталкивается в напорную трубу.

Центробежный самовсасывающий насос

В центральной же части устройства давление существенно снижается, благодаря чему новая порция воды поступает в насос. Что любопытно, подача воды осуществляется фактически бесперебойно, что позволяет использовать насос без доливки жидкости.

Центробежные насосы чаще всего используют для выкачки сложных жидкостей:

вязких;
с наличием твердых частиц;
абразивных.

Именно благодаря этой способности центробежные насосы используют преимущественно в промышленности. Если вести речь о бытовом применении, то можно смело использовать центробежные модели для перекачки воды из застоявшегося не очень прозрачного водного источника: устройство вполне успешно перекачивает воду со сгустками ила, тиной и пр.

Внимание! Центробежный насос можно включать лишь после того, как его «улитка» будет полностью заполнена водой, поскольку крыльчатка просто не в состоянии осуществлять всасывающее действие при отсутствии воды.

Вихревой самовсасывающий насос

В конструкции вихревого насоса есть одна особенность, отличающая его от центробежного: наличие импеллера вместо крыльчатки. Этот элемент качает воздух во внутреннее пространство «улитки», где он смешивается с водой и выходит через отводящую трубу.

Во время выхода воздуха наружу жидкость циркулирует в замкнутом цикле и во время прохождения газообразной среды через жидкость возникает разряжение во всасывающей трубе, которая затягивает новую порции воды. Дальнейшая часть работы вихревого насоса совпадает с центробежным.

Вихревой самовсасывающий насос

Кстати, в отличие от центробежного, вихревой насос вполне может быть включен даже при отсутствии воды в корпусе, поскольку он работает не только с водой, но и с водно-газовой смесью. А это означает, что устройство запустится даже на основе воздуха.

Принцип работы бытового самовсасывающего насоса

Самовсасывающий агрегат состоит из следующих узлов:

Корпуса, в котором монтируют нагнетательный механизм.
Двигателя, соединяемого с корпусом посредством фланцевой муфты.
Нагнетательного механизма вихревого или центробежного типа, работающего за счет крутящего момента вала двигателя.

Кроме того, в конструкцию насоса следует включить всасывающий и напорный шланги, соединительную арматуру для фиксации этих трубопроводов на штуцерах корпуса и эжектор.

Взаимодействие всех вышеописанных узлов осуществляется следующим образом:

Принцип самовсасывания центробежного насоса

Двигатель генерирует крутящий момент на валу.
Вал входит в корпус сквозь особое отверстие, защищенное от протечек уплотнителем.
На торце вала крепят нагнетательный механизм – крыльчатку или импеллер. Вращение нагнетательного механизма генерирует всасывающее и вытесняющее усилие, за счет создания областей разрежения и повышенного давления внутри похожего на улитку корпуса. Причем, у корпуса есть два отверстия: впускное – оно располагается напротив зоны разрежения, и выпускное – оно расположено в области высокого давления.
Эжектор располагается либо у корпуса, либо под водой – на торце всасывающего шланга. Его задача – повышение всасывающего усилия.

И далее мы изучим причины падения и возрастания КПД, используя для этих целей обзор разновидностей самовсасывающих насосов.

Виды самовсасывающих насосов

Как говорилось выше: самовсасывающие насосы делятся на центробежные и вихревые модели. Кроме того, существуют насосы со встроенным эжектором, агрегаты с выносным эжектором и модели без эжектора.

Причем все варианты конструкции насосов функционируют по-разному, эксплуатируя основной принцип работы с разной эффективностью. Поэтому далее мы разберем принципы работы каждой разновидности самовсасывающего агрегата.

Устройство самовсасывающего центробежного насоса

Центробежный насос состоит из двигателя, корпуса-улитки и крыльчатки (диска или цилиндра с лопастями), закрепленной в полости корпуса на валу двигателя.

Самовсасывающий центробежный насос: 1- воздух, 2- смесь, 3- разделение, 4- вода

В верхней части корпуса имеется выпускное отверстие, оно расположено над крыльчаткой. В торцевой части корпуса имеется впускное отверстие – оно расположено напротив оси (вала) крыльчатки.

При вращении крыльчатки (от вала двигателя) центробежная сила создает разрежение в торцевой части корпуса (где расположено впускное отверстие), одновременно генерируя напорное усилие в верхней части корпуса (где расположено выпускное отверстие). В итоге, воду засасывает в корпус (по шлангу, закрепленному на впускном патрубке) и выталкивает из него (по шлангу, закрепленному на впускном патрубке).

Причем центробежные насосы можно включать лишь при условии полного заполнения водой внутренней полости корпуса-улитки. Крыльчатка не может создать всасывающее усилие из воздуха. И это самый большой недостаток таких насосов.

Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса

Вихревые агрегаты лишены такого недостатка. Они оперируют не только водой, но и водно-газовой смесью, а при необходимости они могут сгенерировать всасывающее усилие даже на основе воздуха.

Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса

Подобная возможность объясняется особой конструкцией корпуса и заменой крыльчатки импеллером (рабочее колесо, качающее воздух во внутреннее пространство «улитки»). Там воздух смешивается с предварительно залитой в корпус водой и выходит сквозь отводящий трубопровод.

Причем в процессе «выхода» воздуха наблюдается эффект рециркуляции жидкости в камере, а сам проход газообразной среды сквозь плотную жидкость провоцирует зарождение разряжения во всасывающей трубе, которая «затягивает» воду в рабочую камеру насоса. Ну а после заполнения камеры вихревой агрегат начинает функционировать по схеме циркуляционного насоса.

Самовсасывающие насосы с эжектором

Эжектор работает по тому же принципу, что и вихревой насос. То есть, в прямоточный корпус устройства вводится тонкая трубочка, по которой подается поток с высокой плотностью и скоростью, а на выходе из трубки этот поток провоцирует зарождение области разрежения у выхода из корпуса эжектора. В итоге, на входе в корпус возникает всасывающее усилие.Оборудовав таким агрегатом насос или всасывающий шланг, можно увеличить глубину обслуживания скважины. После чего стандартные насосы начинают «доставать» воду не с «паспортных» 8-10 метров, а с отметки 15-20, а то и 25-30 метров.

Правда, при этом возрастает уровень шума и падает производительность самого насоса.

Причем насосы с выносным эжектором практически не шумят. Поэтому последняя мера для них неактуальна.

Центробежные самовсасывающие насосы

В строительстве, бытовых и промышленных системах чаще других применяют самовсасывающие насосы центробежного типа. Эти приборы состоят из корпуса с рабочим колесом, напорного и всасывающего патрубков.

Виды конструкций и их особенности

Конструктивные варианты:

Одноступенчатый. Прибор этого типа имеет чаще всего спиралевидный корпус, по форме напоминающий улитку. Внутри установлено рабочее колесо с лопастями, изогнутыми в сторону, противоположную направлению его движения.
Многоступенчатый (секционный). Этот вид помп отличается наличием нескольких рабочих колес, делящих прибор на секции. Чем их больше, тем мощнее насос.
Двухкорпусный. Это два объединенных насоса, работающих параллельно. Приборы этого типа ставят там, где необходима повышенная производительность.

Консольный. Рабочее колесо на этом устройстве располагается на конце вала, удаленного от привода. Части прибора объединяются на одной платформе.
С двойным всасыванием (двойным входом). Его особенность заключается в том, что жидкость подводится с двух сторон, вход и отвод расположены горизонтально. Достоинства – высокая производительность, простая установка.
Скважинные. Приборы этого типа предназначены для выкачивания воды с большой глубины. Лучший вариант для скважин – специальный погружной насос.

Самовсасывающая насосная станция включает в себя помпу, манометр, реле давления (иногда с функцией защиты от сухого хода), мембранный бак.

Особенности и принцип действия

По патрубку вода поступает из всасывающей трубы внутрь корпуса и заполняет все пространство, после чего автоматически приводится в действие рабочее колесо. Под воздействием центробежной силы жидкость вытесняется от центра к периферийным участкам и под давлением движется в напорную магистраль, также присоединенную посредством патрубка.

С понижением давления в центральной части вновь происходит засасывание воды в корпус из всасывающего трубопровода. Периодичность всасывания-выталкивания и лежит в основе непрерывной подачи воды центробежным оборудованием.

Количество рабочих колес в насосах может быть разным, от одного до нескольких (одноступенчатые и многоступенчатые), однако принцип закачки жидкости в корпус и далее, по магистрали, от этого не меняется.

Сфера применения центробежных агрегатов

Центробежные самовсасывающие аппараты способны перекачивать жидкости, с которыми не справятся модели вихревого типа:

вязкие среды;
жидкости с твердыми частицами;
абразивные жидкости.

В связи с этим данную категорию насосного оборудования часто применяют в производстве, например, для перекачки нефтепродуктов. В частном применении агрегат не застоится, если хозяева для полива сада или огорода используют дачный пруд или другой водоем, вода которого не отличается чистотой и прозрачностью.

Аппарат способен перемещать жидкость с донным густым осадком, кусочками тины и других водных растений.

Бытовые насосы отлично справляются и с перекачкой чистой воды, поэтому они хороши и для устройства автономного водоснабжения здания и прилегающих построек (бани, летней кухни). Мощный по производительности насос подходит для оборудования рациональной системы полива не только грядок, но и газона, тепличного хозяйства, цветников и сада.

При запуске происходит процесс самозаливки водопровода, что позволяет сэкономить средства на обслуживании и гарантирует стабильность работы.

Подключение поверхностного насоса к скважине или колодцу ↑

Проще всего подключить мобильное оборудование к дачной скважине, которая используется исключительно для полива. Сложнее подключить стационарную насосную станцию к системе автономного водоснабжения. Об этом речь пойдет дальше.

Помимо электронасоса, для его подключения к водопроводной системе дома необходимо иметь:

подводящие и выводящие трубы или жесткие шланги с сечением 32 или 25 мм, длину трубы рассчитывают так, чтобы нижний конец был погружен в воду не менее чем на 30 см, при этом общая длина не должна превышать размер, указанный в паспорте к устройству;
соединительные штуцеры;
накопительный бак объемом 30-60 литров;
гибкие шланги для подключения бака к насосу;
пятивыводной адаптер для второго выхода;
реле давления;
манометр.

С целью снижения количества пусков самовсасывающий поверхностный насос рекомендуется подключать к накопительному баку и системе автоматического управления включением. Накопительный бак также выполняет функции гидроаккумулятора, регулирующего давление в напорной системе и защищающего ее от гидроударов.

Насосная станция

Многие производители выпускают готовые насосные станции, в комплект которых входит все необходимое оборудование. Если был приобретен отдельный прибор, недостающие комплектующие придется покупать дополнительно.

Поверхностные насосы всегда монтируют на суше – в корпус прибора ни в коем случае не должна попадать вода. В идеале электронасос следует монтировать как можно ближе к скважине или колодцу. Помещение должно быть сухим, относительно теплым (с положительной температурой) и хорошо вентилируемым. Возможна установка насосной станции в подвале, но в этом случае придется смириться с постоянным шумом.

Для размещения устройства рядом со скважиной сооружают небольшие постройки или помещают оборудование в подземные кессоны – бетонные, пластиковые или металлические утепленные сооружения с вентиляцией, оборудованные вокруг обсадной трубы скважины. Кессоны строят ниже уровня промерзания грунта. Водопроводные трубы к дому в этом случае прокладывают в траншее, также вырытой в непромерзающих слоях почвы.

Схема установки и подключения насосного оборудования

Эта пошаговое описание того, как правильно установить поверхностный насос в систему автономного водоснабжения, актуально для всех типов насосного оборудования. Его несоблюдение может привести к поломке и аварийным ситуациям.

Крепление насоса

Перед тем как подключить поверхностный насос к системе водоснабжения, его закрепляют на неподвижном основании при помощи болтов. Чтобы нейтрализовать вибрации, рекомендуется использовать в качестве прокладки резиновый коврик или специальные насадки на ножки.
К выходу подключают шланг, к другой стороне которого присоединяют обратный клапан и фильтр грубой очистки, уплотняя соединения специальной лентой или льном.
Ко второму выходу, расположенному в верхней части корпуса, подсоединяют выходящие трубы, ведущие к водопроводу.
Обратный клапан погружают в воду, обеспечивая небольшой уклон линии трубы или шланга, идущей от клапана к насосу.
На следующем этапе систему наполняют водой через выходные отверстия или заливную пробку

Важно выпустить из системы весь воздух!
Далее подключают напорную часть с разводкой по дому. На этом этапе закрывают заливное отверстие и проверяют давление в гидроаккумуляторе (баке)

Если давление не соответствует указанному в инструкции, его следует повысить (докачать насосом) или понизить (спустить).
Четко выполнив все этапы, электрооборудование включают в розетку и запускают. Включенный насос должен заработать и заполнить водой систему и гидроаккумулятор.
Отключение двигателя свидетельствует о том, что давление в системе достигло максимума (от 1,5 до 3 атмосфер).
Теперь можно открыть кран и убедиться в работоспособности установки.
Если при открытом вентиле давление не соответствует параметрам, прописанным в инструкции, необходимо отрегулировать работу реле.

Подсоединение к трубе обратного клапана и фильтраПодключение водопроводных труб

Самовсасывающий насос: система автономного водоснабжения

Мембранные насосы

Разновидности низковольтных маленьких насосов для воды

Характеристика циркуляционных водяных помп 12 Вольт

Правила эксплуатации