Устройство и принцип работы водяного насоса и помпы: типы оборудования, характеристики, эксплуатация

Устройство и принцип работы водяного насоса и помпы
В частом доме важно правильно организовать систему водоснабжения, чтобы она служила долго и качественно. Для перекачки жидкости применяют насосное оборудование. При выборе модели опираются на принцип работы и устройство водяных насосов и помпы. Зная нюансы функционирования оборудования, легко определиться с выбором агрегата.

Как работает механизм. В основе устройства лежит сердцевина из латунных трубок, которые имеют плоскоовальную форму. Они расположены вертикально, и образуют 4 пластины.

Вокруг нее находятся стойки, чтобы крепить баки снизу и сверху. Чтобы смягчать вибрации на участках стыков элементов конструкции и радиатор, используют амортизаторы. Со стороны двигателя находится вентиляционный кожух. С лицевой стороны радиатора для защиты есть облицовка. К стойке радиатора кроме кожуха прикрепляют кронштейны, на которые крепят бак расширительного типа.

Общие сведения

Чтобы понять принцип работы насоса и почему он устроен именно так, а не иначе, для начала надо определить, что такое автономное водоснабжение. Это сложная система с различным действием в зависимости от типа изделия. Она состоит из множества элементов и обеспечивает подачу воды под давлением. Ключевым элементом этой системы считается насос, разновидностей которого бесчисленное множество. Есть погружаемый, поверхностный. Из производителей преобладают:

• Китай;
• Россия;
• страны Европы.

Но эффективная работа обеспечивается, только если оборудование будет в комплекте с аккумулятором и автоматикой.

Насос всасывает воду из источника, например, колодца, набирает ее в специальную емкость, а потом подает ее под напором потребителю. Основная разница между насосами в характеристиках и габаритных данных. Важно подобрать это оборудование правильно, чтобы водоснабжение было обеспечено на должном уровне.

Водяная помпа

Форма лопаток может быть, как прямя, так и под углом, что влияет на скорость вращения. В высокоскоростных насосах лопатки идут от втулок. Крепление колес с такими лопатками осуществляется шпонками. В простых бытовых маломощных водяных насосах используют клепаные крыльчатки.

Ротор крепят на вал, который передает ему вращательный момент. Вал установлен на подшипники, чтобы исключить вибрации и перекос в процессе работы.

Материалом для изготовления валов простых насосов служит сталь, для насосов с повышенной нагрузкой их делают из легированной стали со сплавом хрома, никеля или ванадия, из нержавеющий стали делают валы для насосов, перекачивающих различные кислоты. При неотрегулированной балансировки вала может возникнуть вибрация, что станет причиной серьезной поломки насоса.

Валы бывают:

• Гибкие: применяют в насосах с превышением критических оборотов;
• Жесткие: используют для насосов спокойного режима работы без высоких скоростей;
• Слитные (рабочий вал насоса выполняет еще и функцию вала двигателя): устанавливают в бытовых насосах, в которых на ротор электродвигателя устанавливают крыльчатки насоса.

Подшипники водяных насосов делают с чугунными вкладышами, которые залиты баббитом. Их смазывают жидкой или густой смазками. Подшипники бывают роликовые, шариковые, резиновые, текстильные и т.п. К корпусу относится и кожух и является его частью. Резиновая прокладка между кожухом и корпусом служит для герметизации.

Сальник служит для защиты двигателя от воды, расположен на стыке рабочей камеры и задней стенки. Сальники имеют мягкую набивку из хлопка, бумаги или асбестового шнура. Со стороны всасывания жидкости на сальнике установлен водяной затвор. Устройство сальника содержит муфту и уплотняющее кольцо, к которому из нагнетательного трубопровода поступает жидкость, не дающая попасть воздуху в рабочую камеру.

О подаче воды и ее напоре

Собираясь выбирать жидкостный насос, необходимо смотреть на его параметры. Все характеристики важны, но одно из ключевых — скорость подачи воды. Надо подсчитать, сколько кубометров воды владелец дома тратит в час, чтобы узнать, какой вариант подойдет.

Следующая, не менее важная характеристика — напор. Он указывает на то, с какой силой агрегат будет подавать воду. Этот параметр подсчитывают в соответствии с тем, насколько далеко расположен источник воды от дома. Напор теряется под влиянием высоты и развилок в трубопроводе, поэтому лучше при подсчетах предусмотреть небольшой запас.

В случае поиска модели для использования дома границы выбора сужаются. Существуют насосы глубинного и поверхностного типов. Первые используются для колодцев глубиной менее 10 метров. Их закрепляют на специальной платформе.

Вторые подходят для применения в скважинах и колодцах, глубина которых превышает 10 метров. Важно, как насос управляется. Проще всего будет тому, чей выбор падет на автоматическое управление.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

1. Консольно
2. Симметрично

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Как работает радиально-поршневой насос

Поверхностные и погружные виды

Поверхностный насос монтируют снаружи колодца. Со дна выводится труба и подходит к оборудованию, которое качает воду. Значительный плюс такой модели в том, что он прост в установке и в обслуживании. Благодаря этому в случае выхода его из строя не приходится прибегать к помощи специалистов.

Главные минусы этих насосов:

1. Малый запас мощности.
2. Применение вентилятора в качестве инструмента для охлаждения, тогда как погружные справляются с перегревом при помощи окружающей их воды.
3. Ограниченная функциональность.

Погружные модели подразделяются на ординарные и глубинные. Отличаются они максимальной глубиной погружения. Плюсы изделий погружного типа в простоте охлаждения и том, что они не замерзают зимой. Устройство водяного насоса такого типа, его ремонт и обслуживание довольно проблематичны, но частота, с которой приходится прибегать к их использованию, довольно низкая.

Принцип работы водяного насоса

Главной составляющей водяного насоса, осуществляющую основную работу, является ротор или рабочее колесо (крыльчатка). Как правило, ротор делают из стали, меди или чугуна. Состоит он из двух дисков, соединенных друг с другом. Между ними находятся изогнутые лопатки, идущие от центра к краям. Изгиб направлен против оси вращения самого колеса. В центре колеса имеется горловина (отверстие), диаметр которой равен диаметру патрубка, через который происходит всасывание воды или любой другой жидкости. Патрубок и колесо имеют плотное соединение, чтобы лопатки имели контакт с поступающей водой. Лопасти ротора расположены так, чтобы не допустить протекание жидкости в щели, а свободное место было лишь в дисковых желобах.

Роторы бывают нескольких типов:

• Открытого (открытые лопасти, расположенные на одном диске);
• Закрытого;
• Штампованного;
• Клепанного;
• Литого.

Для использования водного насоса не нужно обладать особыми навыками
Ротор открытого типа отличается от закрытого размещением лопастей на одном диске и не имеют покрывающий. Открытый тип роторов используют для перекачки очень густых жидкостей и суспензий при низком давлении, т.к. такие лопасти легко чистить. Ротор закрытого типа, сделанного одной монолитной деталью, чаще устанавливают в простых насосах. Штампованные роторы устанавливают в больших и мощных насосах.

Центробежные и вибрационные

Для домашнего пользования больше подходят центробежные насосы, схема работы которых проще и эффективнее. В его конструкции присутствует вал, на котором находятся лопасти. При этом вся сила напора концентрируется на краях лопастей. Но для использования этого оборудования необходимо ставить фильтр, потому что оно недостаточно хорошо реагирует на загрязнения и теряет из-за них мощность.

Хорошо зная назначение и устройство центробежного насоса для воды, можно выбрать подходящую модель. Вы можете уточнить наличие дополнительных компонентов в конструкции у продавца.

Вибрационные не теряют эффективности из-за некачественной и загрязненной песком водой, но постоянные вибрации приводят к заиливанию источника. В итоге производительность данных приборов меньше, чем у вихревых.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

• вид колеса;
• вид подшипника;
• расположение корпуса;
• крепление двигателя;
• число ступеней.

Вариант управления

Автоматические модели можно использовать в течение долгого срока без вмешательства со стороны использующего. У них имеется множество датчиков:

• давления;
• сухого хода;
• защиты от короткого замыкания.

При появлении угрозы короткого замыкания, засорения или любой другой, способной привести оборудование к поломке, цепь управления отключает насос.

Модели ручного типа используются совсем по-другому. Строение их тоже отличается от прочих видов. Ремонт такому агрегату требуется гораздо чаще. Поэтому для бытового использования больше подходит автоматическое управление. Пусть оно стоит дороже, но со временем этот выбор окупается.

Рабочие колеса

Рабочее колесо предназначено для преобразования механической энергии, получаемой насосом от привода, в гидравлическую энергию и передачи ее перекачиваемой жидкой среде (воде, сточным водам, осадку и др.). Для центробежных насосов изготавливают радиальные рабочие колеса. При этом существует несколько конструкций рабочих колес. Рассмотрим основные из них.

Наиболее распространенным рабочим колесом является рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа, которое состоит из переднего (внешнего) диска и заднего (внутреннего) диска, переходящего к центру рабочего колеса в ступицу, которой рабочее колесо крепится к валу насоса (рис. 27, а). Между дисками размещены лопатки, имеющие либо цилиндрическую, либо пространственную форму. У рабочих колес водопроводных насосов обычно 6–8 лопаток, у рабочих колес канализационных насосов — 1–4 лопатки.

Рабочее колесо двустороннего входа (см. рис. 25) имеет большую подачу, чем рабочее колесо одностороннего входа того же диаметра.

Рабочее колесо открытого типа используется иногда в небольших насосах, не имеет переднего диска и сопрягается с передней крышкой насоса с малым зазором (рис. 27, б). У насосов с таким рабочим колесом пониженный КПД в связи с увеличением гидравлических потерь напора.

В большинстве случаев рабочие колеса производят литыми, заливкой металла в форму, и только в особых случаях, для крупных насосов, диски и ло- патки рабочего колеса изготавливают отдельно литьем или другим способом и потом соединяют с помощью сварки.

Для изготовления рабочих колес в основном используется чугун, который обеспечивает достаточную их прочность, позволяет упростить технологию производства и сократить их стоимость. Однако при вращении в рабочих колесах крупных насосов от действия центробежной силы возникают большие напряжения, способные разрушить металл. Поэтому для таких насосов рабочие колеса изготавливают из обычной углеродистой стали, прочность которой по сравнению с чугуном значительно выше.

Для специальных насосов, перекачивающих жидкую среду, содержащую абразивные материалы, рабочие колеса выпускаются из марганцовистой и другой легированной стали, обладающей повышенной твердостью. В отдельных случаях, для специальных насосов, поверхность проточной части рабочего колеса футеруется, т. е. облицовывается различными материалами (эластичными, антикоррозийными и др.). Для подачи жидкой среды с повышенными коррозирующими свойствами используются насосы с рабочими колесами из бронзы. В кислотных насосах применяются рабочие колеса из специальных сплавов (железокремниевых, железохромистых, титановых). В последние годы для изготовления рабочих колес широко используются различные пластмассы и полимерные материалы.

Модели «Грундфос»

Маловероятно, что найдется человек, который не слышал об изделиях этой компании. Сейчас это самый распространенный и крупный производитель такого оборудования, который поставляет погружные, вихревые, циркуляционные, дренажные и вибрационные модели. Покупатель, в свою очередь, получает большой выбор и может подобрать любой насос в зависимости от потребностей.

Вся техника от этого производителя оснащена множеством датчиков для защиты от поломок. В ассортименте присутствуют насосы всех типов мощности — как малой мощности для колодцев, так и более мощные, для шахтных скважин. Модели хорошего качества начиная от деталей и заканчивая самой сборкой.

Как работает помпа

Помпа работает как обычный центробежный водяной насос, но имеет несколько отличий.

Существуют очень компактные водяные насосы, однако они не мощные

Это:

• Создает циркуляцию жидкостей;
• Имеет каналы для отвода и привода жидкостей.

Более мощные насосы имеют несколько колес и называются многоступенчатыми. В насосы, служащие для перекачки каучука либо иных густых материалов, устанавливают керамические роторы.

Кроме бытовых нужд, водяной насос или водяная помпа играет важную роль в работе двигателя автомобилей, обеспечивая охлаждение двигателей внутреннего сгорания. Она обеспечивает принудительное равномерное циркулирование охлаждающей жидкости по охлаждающей системе двигателя: от радиатора до расширительного бачка.

Отзывы потребителей

Для выбора подходящего насоса требуется хорошо знать условия его использования и характеристики модели. Но не помешает изучить и то, что думают о них потребители. Проблема в том, что все производители нахваливают свои товары, но не каждый может похвастаться хорошими отзывами. У многих остается горький опыт в связи с выбранным товаром. Они могут поделиться им совершенно бесплатно.

Оборудование от китайского производителя покупать не стоит, потому что качество оставляет желать лучшего. Таково мнение пользователей. Зато покупатели сообщают, что с оборудованием от «Вило», главного поставщика из Европы, трудностей не будет. А насосы фирмы SAER ремонтируется в сервисных центрах долго и часто. Лучше искать золотую середину, когда сочетаются хорошие цена и качество.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки.Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Обзор отечественной продукции

Качеством отечественные производители похвастать не могут. В качестве примера может послужить «Зубр ЗНВП-300−25», называемый в народе «Родничок». Он прекрасно подходит для колодцев малой глубины — до 5 метров. Этот насос вибрационного типа может выдать 1400 л/ч под напором в 60 метров. Этого вполне хватает для домашнего пользования.

Другая простая модель от российского . Он имеет сходные с предыдущей моделью характеристики, но демонстрирует малую производительность — 700 литров в час. 0,2 кВт — така у него мощность, этим объясняется небольшая производительность. Радует только цена: при перечисленных характеристиках она не превышает 1100 рублей. Это отличный выбор для тех, чей колодец малой глубины (не глубже 10 метров).

Правила технической эксплуатации центробежных насосов

Техника безопасности при эксплуатации насосной установки

Перед началом эксплуатации насоса необходимо проверить:

• наличие и надежность крепления защитного кожуха полумуфты насоса и электродвигателя;
• наличие и исправность заземления;
• исправность проводящих электропроводов;
• сопротивление изоляции приводного электродвигателя;
• наличие коврика и деревянной подставки у пульта запуска электродвигателя;
• наличие и исправность контрольных приборов;
• уровень воды в баке;
• надежность креплений всех элементов установки;
• отсутствие посторонних предметов на элементах установки.

Порядок эксплуатации насосной установки:

• изучить установку, а также назначение каждого ее элемента;
• полностью открыть всасывающий клапан и полностью закрыть нагнетательный клапан.

После запуска насоса необходимо дать ему поработать 1-1,5 мин. до установившегося режима.

После этого нагнетательный клапан необходимо открыть до момента начала движения жидкости, которое определяется по счетчику.

Далее необходимо открывать нагнетательный клапан.

При полностью открытом нагнетательном клапане определяется максимальная производительность насоса.

Помпаж

Помпаж или автоколебания потока, т.е. срыв потока или его реверс происходит при резком изменения числа оборотов насоса и быстром изменении параметров насоса (подачи, напора) потребителем. В результате возникают самопроизвольные колебания параметров — напора, подачи и мощности насоса, сопровождающиеся хлопками, стуками и даже ударами в насосе и трубопроводе.

Литература

Судовые вспомогательные механизмы — Карамушко, Лукьянов [1968] Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, систем и устройств — Попов В.В. [2021] Насосы и насосные станции — Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова [2018]

• Оборудование систем охлаждения судового дизеля
• Струйные насосы — принцип действия и классификация
• Основные неисправности в работе центробежных насосов
• Поршневые насосы – принцип действия и классификация
• Назначение и классификация судовых насосов

Оборудование от «Керхер» и «Вило»

Оборудование от немецкого ценится во всем мире. Это хорошие насосы с отличной производительностью, долго работающие. Единственным недостатком выступает цена. К примеру, SPP 33 Inox 1.645−409 стоит 13 000 рублей.

Насосы от бренда «Вило», используемые в быту, практически универсальны. Цена ниже, чем у немецкого аналога, но качество идентичное. В этом убеждены миллионы пользователей такого оборудования, сообщения которых можно увидеть на тематических форумах и различных сайтах.

При выборе насоса важны такие характеристики, как напор, мощность, срок службы, качество. Лучше довериться хорошим отечественным товарам. Покупка европейского насоса обходится дороже, но не всегда он служит долго. Важно уделить внимание тому, как будет установлено оборудование и насколько хорошо оно будет обслуживаться.

Что такое водяной насос помпа

От того какой принцип действия создания вакуумной камеры, насосы бывают разными.

А именно:

• Центробежные;
• Вибрационные;
• Вихревые.

Центробежный водяной насос перекачивает жидкость с помощью вращения рабочего колеса. Вращаясь, рабочее колесо создает центробежную силу, которая вытесняет потоки жидкости или воды на большие расстояния. Благодаря этому, давление в центре работающего рабочего колеса уменьшается, за счет чего происходит приток жидкости.

Чтобы водяной насос служил долго, его своевременно нужно обслуживать

Рабочей силой вибрационных водяных насосов является электромагнитный двигатель. Магнит под действием переменного тока притягивает и отпускает поршень, заставляя его менять свое положение десятки раз в секунду. Создающиеся вибрационные колебания способствуют всасыванию жидкости в рабочую камеру. После жидкость выталкивается в напорный патрубок через клапан. Вихревой насос имеет в корпусе плоский диск с радиально расположенными лопатками. Вакуум создается вращением ротора с периферическими лопатками.

Одной из разновидностей водяного насоса является водяная помпа. Водяная помпа представляет собой устройство, имеющее механический или электромеханический привод, который обеспечивает циркуляцию жидкости, забор воды из скважины или колодца.

Состоит помпа из:

• Корпуса;
• Крыльчатки;
• Вала;
• Сальника насосной камеры.

Водяные помпы также применяют для работы двигателей транспорта, на подлодках для работы балластных цистерн и корабельных доках для накачивания и откачивания воды.

Круги циркуляции

Монтаж и установка масляного насоса Ваз 2108-2109-21099
Система охлаждения в автомобиле имеет два круга циркуляции: большой и малый. Основным считается именно малый, поскольку при запуске агрегата по нему сразу же начинает циркулировать охлаждающая жидкость. В работе малого круга задействованы только каналы блока цилиндров, помпа, а также радиатор отопления салона. Циркуляция проходит по малому кругу до тех пор, пока ДВС не достигнет нормальной рабочей температуры, после чего срабатывает термостат и открывает большой круг. Благодаря такой системе прогрев двигателя значительно сокращается, а в зимнюю пору система не столько охлаждает агрегат, сколько поддерживает его нормальный температурный режим.

Малый и большой круги циркуляции охлаждающие жидкости

В работе большого круга задействованы вентилятор, радиатор охлаждения, впускные и выпускные каналы, термостат, расширительный бочок, а также те элементы, которые принимают участие в функционировании малого круга. Внешний круг, он же большой круг, начинает работать, когда температура охлаждающей жидкости достигает 80-90оС, и обеспечивает её охлаждение.