Насосы: история и принцип работы разных типов насосных агрегатов

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.

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.

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.

Обустройство системы водоснабжения

Если вы решили самостоятельно организовать домашний водопровод с использованием надежного водяного насоса, убедитесь в правильности выполнения подключения.

1. Сначала необходимо подсоединить шланг к насосу и опустить погружное оборудование в скважину. Если вы выбрали поверхностную модель, то закрепите всасывающую трубу и опустите ее в резервуар.
2. После этого следует подготовить траншею. Ее глубина не должна превышать уровень промерзания грунта. Здесь укладывается водопроводная труба. Для ее фиксации с трубой насоса используется соответствующий адаптер. Для установки поверхностного насоса стоит отдать предпочтение кессону. Альтернативный вариант предполагает протягивание всасывающей трубы непосредственно в подвал дома, где установлено насосное оборудование.
3. Далее необходимо завести напорную линию в подвал. Здесь ее подключают к гидроаккумулятору. Подобное оборудование отвечает за поддержку постоянного давления и бесперебойного водоснабжения.

Для организации водопровода в частном доме необходимо использовать водяной насос, который погружают в скважину. Подобное оборудование представлено различными моделями, а значит, вы сможете подобрать агрегат с учетом личных предпочтений и особенностей местной воды.

Селезнёв Геннадий Антонович

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.

Рабочее колесо

Есть 3 вида рабочих колёс:

• открытые,
• полузакрытые
• закрытые

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Открытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Дозировочный насос плунжерный НД

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

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.

Виды бытовых насосов

По назначению насосы делятся на:

• устройства для водоснабжения;
• дренажные насосы;
• циркуляционные насосы.

По принципу работы насосы разделяют на:

• колодезные;
• скважинные;
• самовсасывающие;
• ручные.

По способу забора воды насосы бывают:

• наружные;
• погружные;
• инжекторные.

Рассмотрим более подробно насосы по способу забора воды.

Наружные насосы

вода всасывается в трубу,его мощности.центробежныеболее глубоких скважин.
Достоинства наружных насосов:

• без труда закачивает воду на высоту от 15 до 20 метров;
• насос легок в обслуживании;
• просто монтируется.

Недостатки наружных насосов:

• с его помощью невозможно откачать воду с глубины более чем 7−8 метров;
• очень шумно работает электродвигатель, есть, конечно, вариант приобрести бесшумный насос, но цена его будет в разы выше.

Погружные насосы

Погружные насосы, также как и наружные, используются для забора воды из колодцев и скважин. По самому названию можно понять, что такой насос погружается непосредственно в саму воду, благодаря чему ему не нужно обеспечивать защиту сухого хода.

Достоинства погружных насосов:

Свежие записи Бензопила или электропила — что выбрать для сада?4 ошибки при выращивании томатов в горшках, которые совершают почти все хозяйкиСекреты выращивания рассады от японцев, которые очень трепетно относятся к земле

• с необычайной легкостью, такой насос в состоянии поднять воду с большой глубины, справится даже с глубиной в 40−50 метров;
• бесшумная работа двигателя насоса;
• не занимает много места;

Одним самым большим недостатком погружных насосов считается его высокая стоимость по сравнению с наружным.

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.

Строение насосной станции

Если вам нужен насос только для полива, то для введения его в эксплуатацию вам нужен будет он сам, вводная и выходная магистрали, обратный клапан и система контролирующая расход воды — краны, дождеватели. Если система предназначена для организации водоснабжения коттеджа, то составных частей будет больше. В этой главе мы назовем основные из них и опишем их назначение. Комплект такого оборудования называется насосной станцией.

Насосная станция до установки

Таблица 1. Составные части насосной станции

Насос работает от электричества, поэтому под него в кессон нужно вывести отдельный провод и установить розетку. Расположить ее нужно в недоступном для воды месте.

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).

Как правильно выбрать насос для дома

Какую еще разницу можно отметить для самовсасывающих насосов разных типов?

1. Центробежные агрегаты превосходят вихревые по своим габаритам и массе. При этом они работают намного тише и могут перекачивать через себя без страха поломки воду с достаточно крупными инородными включениями. Например, фекальные и дренажные насосы имеют именно такое строение. Вихревые агрегаты достаточно чувствительны, поэтому перед ними обязательно ставятся фильтрующие установки, очищающие воду.
2. Центробежные насосы считаются более надежным оборудованием. Срок их службы при регулярном обслуживании может составлять 20 лет и более. В ремонте они тоже достаточно просты – деталей продается много, все при желании можно сделать самому, если есть хотя бы базовые знания строения электромоторов.
3. Про расход электричества и КПД мы уже писали, повторяться не будем.

Компактный и легкий насос для полива огорода
Перед покупкой обязательно попросите паспорт изделия и ознакомьтесь с его рабочими характеристиками. Нас интересует следующее:

1. Первым делом смотрим на производительность и мощность. Этот параметр нужно сопоставить с удаленностью скважины от дома, глубиной, с которой агрегат поднимает воду, объемом всего водопровода и с максимально возможным объемом расхода воды ежемоментно. Перед походом в магазин вам нужно произвести соответствующие расчеты, чтобы не пришлось гадать – хватит или нет. Методика проведения таких расчетов не сложна, ее легко отыскать в сети. Также вы можете воспользоваться удобными онлайн калькуляторами, в которые нужно просто вбить все необходимые данные.
2. Минимальное давление, которое должно быть в системе, составляет 0,3 Бар. Оно должно быть постоянным, иначе бытовая техника, подключенная к водопроводу, может просто выйти из строя.
3. Так же стоит соотнести возможности вашего насоса с диаметром обсадной трубы скважины и ее максимальной производительностью. Такую информацию лучше получить от специалистов, выполнявших бурение на вашем участке.

С подключением такого насоса справится любой

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.

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: Вакуумсоздающая система на базе ПЭН

Основные элементы центробежных насосов.

Корпус насоса.

В основном применяются спиральные и секционные

корпуса.

Спиральные корпуса применяются для одноступенчатых (с одним рабочим колесом) и многоступенчатых насосов. Корпус насоса спирального типа представляет собой сложную деталь, состоящую из оболочек различной формы, целого ряда различным образом нагруженных и закрепленных пластин произвольной формы и т.д. Такой корпус для консольного насоса может быть выполнен либо в виде отдельной отливки, либо с крышкой и патрубком (рисунок 2.102). Насосы с проходным валом, т.е. однопролетные, когда рабочее колесо или колеса расположены между подшипниками (опорами) имеют спиральный корпус, состоящий из двух частей: нижней части и крышки, соединяемых между собой шпильками (рисунки 2.103).

Рисунок 2.102 – Спиральный корпус консольного насоса

.

Рисунок 2.103 – Спиральный корпус однопролетного насоса

Наличие плоскости разъема и расположение входного и выходного патрубков в нижней части корпуса создает определенные удобства для разборки и сборки насоса. Корпуса насосов спирального типа можно выполнять с различным расположением входного и выходного патрубков.

Спиральные корпуса многоступенчатых насосов (см. рисунок 2.101, 2.103, 2.104) имеют много общих решений с корпусами одноступенчатых насосов. Они представляют отливки сложной формы. Ступени соединяют переводными каналами, выполненных в отливке или при помощи переводных труб. Спиральные корпуса крупных и средних насосов имеют горизонтальный разъем в плоскости, проходящей через ось насоса, что дает возможность разбирать, собирать и контролировать состояние внутренних водопроводящих каналов насоса без демонтажа трубопроводов на месте эксплуатации.

Рисунок 2.104 – Горизонтальный разъем центробежного

Двухступенчатого насоса

При наличии разъема входной и выходной патрубки насоса отливают в нижней части корпуса. К ней приливают также опорные лапы и кронштейны для крепления корпуса подшипников. Чаще всего патрубки располагают горизонтально и направляют в противоположные стороны. В нижней части корпуса предусматривают отверстия для полного опорожнения насоса.

В крышке корпуса должны быть аналогичные отверстия для выпуска воздуха. При работе насоса эти отверстия закрывают пробками.

Для транспортировки насосов в корпусе делают специальные приливы в виде крюков, проушин в ребрах жесткости или бобышек для рым-болтов.

Секционный корпус представляет набор секций, имеющих разъемы в плоскостях, перпендикулярных оси насоса, входной и выходной крышек, соединенных между собой стяжным шпильками. Входная и выходная крышки являются базовыми деталями насоса. В крышках выполнены соответственно входной и выходной патрубки. Разрез секционного насоса приведен на рисунке 2.105.

Рисунок 2.105 – Разрез секционного насоса

Ротор насоса.

Ротор (рисунок 2.106) лопастного насоса представляет собой отдельную сборочную единицу, которая в значительной мере определяет экономичность, надежность и долговечность работы насоса.

Рисунок 2.106 – Ротор многоступенчатого насоса

Базовой деталью ротора является обычно двухопорный вал, на котором устанавливают рабочие колеса, защитные втулки, полумуфту и другие мелкие детали, закрепленные на валу. При консольной конструкции ротора (рисунок 2.107,а) рабочее колесо располагают на конце вала и фиксируют на нем в осевом направлении гайкой, которая одновременно является обтекателем.

В одноступенчатых насосах с проходным валом (рисунок 2.107,б) рабочее колесо обычно устанавливают на равном расстоянии от опор. В многоступенчатых насосах (рисунок 2.107,в,г) расположение комплекта колес зависит от конструктивной схемы насоса. Рабочие колеса ступеней упираются в буртик вала и через втулки круглыми гайками фиксируются в осевом направлении.

В насосах, перекачивающих горячие жидкости, между комплектом рабочих колес и упорной втулкой предусматривают зазор 0,5–1,0 мм для компенсации тепловых расширений деталей ротора.

а – ротор консольного насоса; в – ротор однопролетного одноступенчатого насоса;

в, г – роторы многоступенчатых однопролетных насосов

Рисунок 2.107 – Роторы насосов

Защитные втулки либо навинчивают на вал, либо поджимают в осевом направлении круглыми гайками.

На приводном конце вала, имеющем цилиндрическую или коническую форму, устанавливают полумуфту, которая в осевом направлении может фиксироваться круглой гайкой. Большинство деталей ротора посажены на вал на шпонках. Детали, устанавливаемые без шпоночного соединения, должны быть надежно закреплены от проворачивания.

В зависимости от конструктивной схемы насоса роторы бывают с односторонним (входные воронки рабочих колес направлены в одну сторону) и симметричным расположением рабочих колес.

В последнем случае рабочие колеса попарно раздвинуты входными воронками в противоположные стороны.

Рабочие колеса.

В рабочем колесе происходит преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости.

Рабочие колеса выполняют радиального, диагонального и осевого типов. Рабочее колесо закрытого типа (рисунок 2.108,а, 2.109) состоит из ведущего 3 и ведомого 1 дисков с расположенными между ними лопастями 2. Рабочее колесо полуоткрытого типа (рисунок 2.108,б) не имеет покрывающего диска, а лопасти выполнены заодно с основным (ведущим) диском. Рабочее колесо открытого типа (рисунок 2.108,в) не имеет дисков, а лопасти крепятся к втулке, аналогично рабочему колесу осевого насоса.

а, б, в – центробежных (а – закрытого типа; б – полуоткрытого типа; в – открытого типа); г – вихревого насоса; д – осевого насоса;

1 – ведомый диск; 2 – лопасть; 3 – ведущий диск

Рисунок 2.108 – Схемы рабочих колес динамических насосов

Рисунок 2.109 – Рабочие колеса закрытого типа

Количество лопастей обычно от шести до восьми, но для насосов, предназначенных для перекачки загрязненных жидкостей, число их уменьшают до двух или четырех. Этим увеличивают сечение каналов для прохода взвешенных частиц. Форму и размеры проточной части колеса определяют расчетом. При этом учитывают его механическую прочность и технологичность изготовления.

Зазор между колесом и крышкой должен быть минимальным, но обеспечивающим свободное (без трения) вращение колеса. Обычно его выбирают в пределах 0,4–0,6 мм. С увеличением зазора возрастает количество жидкости, перетекающей из напорной полости во всасывающую под влиянием разности давлений.

Передний диск колеса имеет обточенную цилиндрическую поверхность, которой он входит в крышку корпуса насоса. В крышке, в свою очередь, запрессовано уплотнительное кольцо.

Втулки и муфты.

Основное назначение втулок – предохранять вал от коррозии, эрозии и износа. Существует большое разнообразие втулок по назначению и конструктивным признакам. Наиболее ответственными являются втулки вала в зоне концевых уплотнений вала. В зависимости от типа уплотнения меняется и назначение втулок.

В насосах наибольшее распространение получили три типа соединительных муфт: упругие, упруго-пальцевые и зубчатые. Все центробежные насосы, предусмотренные стандартом, рассчитаны на привод от электродвигателей при непосредственном соединении упругой муфтой (рисунок 2.110). Однако насосы типа К могут поставляться и со шкивом для ременной передачи.

Благодаря применению упругих элементов новых конструкций, муфты допускают увеличенный по сравнению с известными стандартными элементами перекос осей валов, радиальные и осевые смещения. Конструкция муфт позволяет легко их устанавливать и сократить время монтажа.

Концевые уплотнения вала.

Для уплотнения вала насоса в местах выхода его из корпуса предусматриваются концевые уплотнения, которые:

– предотвращают утечки перекачиваемой жидкости из насоса;

– не допускают попадания воздуха в насос при работе последнего с разряжением на входе;

– обеспечивают охлаждение вала при перекачивании горячих жидкостей для предупреждения нагрева шеек вала в подшипниках;

– обеспечивают полную герметизацию вала при перекачивании токсичных или взрывоопасных жидкостей.

Концевые уплотнения являются одним из важнейших узлов насоса, характеризующих надежность его работы.

При всем многообразии конструктивных исполнений концевые уплотнения могут быть разделены на три группы:

– контактные;

– бесконтактные;

– комбинированные.

Контактные уплотнения

разделяют на
сальниковые, торцовые и уплотнения с плавающими кольцами.
Наибольшее распространение в настоящее время получили торцовые уплотнения, так обеспечивают практически полную герметичность.

Торцовые уплотнения имеют многочисленные конструктивные разновидности. Торцовые уплотнения бывают одинарными (рисунок 2.110, 2.111), двойными (рисунок 2.112), одноступенчатыми, двухступенчатыми и т.д.

1 − стационарная пара трения; 2 − вращающаяся пара трения; 3 − хомут; 4 − кольцо; 5 − пружина; 8 − нажимное кольцо; 7, 9 − V-кольцо; 10 − нажимное кольцо; 6, 11, 12 − винт

Рисунок 2.110 − Схема одинарного торцевого уплотнения

Рисунок 2.112 − Схема двойного торцового уплотнения типа тандем

Уплотнение осуществляется между не вращающейся 1 и вращающейся 2 деталями, которые прижимаются одна к другой пружиной 3 (сильфоном 4). Вращающееся кольцо закрепляется на валу насоса, а не вращающееся – может перемещаться в осевом направлении. Существуют и другие конструктивные исполнения закрепления колец на валу. Уплотнение неподвижных одна относительно другой деталей осуществляется кольцами из резины или пластмассы.

Подвижный в осевом направлении элемент центрируют в корпусе по резиновому кольцу круглого сечения, благодаря чему он может перемещаться по поверхности жесткого элемента.

Уплотнения рабочего колеса.

Уплотнение рабочего колеса центробежного насоса служит для уменьшения объемных потерь и увеличения КПД путем снижения протечек воды из напорной части во всасывающую через зазор между ротором и статором. В качестве уплотнения рабочего колеса обычно применяются бесконтактные уплотнения щелевого типа.

Их уплотняющий эффект основан на использовании гидравлического сопротивления кольцевых дросселей с малым радиальным зазором. Радиальный зазор принимают минимальным при условии обеспечения надежной сборки и работы без металлического контакта вращающихся и неподвижных элементов насоса.

На рисунке 2.113 показаны схемы щелевых уплотнений, применяемых в центробежных насосах. Щелевое уплотнение состоит из уплотнительного и защитного колец, закрепленных соответственно в корпусе насоса и на рабочем колесе. Кольца запрессовываются или крепятся винтами таким образом, что между их уплотнительными поверхностями образуется щель с зазором.

а – прямое; б – угловое;

1 – корпус насоса; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – рабочее колесо; 4 – защитное кольцо

Рисунок 2.113 – Щелевые уплотнения рабочего колеса

Материал уплотнительных и защитных колец должен обладать хорошей износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, а также стойкостью против задирания при возможном соприкосновении вращающихся и неподвижных поверхностей или попадания в щель металлических включение.

Подшипники.

В преобладающем большинстве насосов применяют выносные подшипниковые опоры.

Все подшипники подразделяют на две группы: радиальные

– воспринимающие радиальные усилия, и
упорные
– воспринимающие осевые усилия, действующие на ротор.

Для малых и средних насосов в качестве радиальных опор применяют шарико- и роликоподшипники (рисунок 2.114). Основным их преимуществом являются минимальные потери на трение, небольшие размеры, легкая смена и способность многих подшипников качения воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия.

Рисунок 2.114 − Шариковый подшипник

При больших окружных скоростях работоспособность шарикоподшипников резко снижается. Кроме того, при разрушении подшипника, как правило, происходит разрушение ротора. Поэтому для ответственных насосов в качестве радиальных опор часто применяют подшипники скольжения, которые при правильной установке и эксплуатации имеют практически неограниченное время эксплуатации.

В большинстве конструкций много ступенчатых насосов для восприятия неуравновешенного осевого усилия применяют два радиально-упорных шарикоподшипника, воспринимающих усилие в двух направлениях.

Упорный подшипник, как правило, располагают со стороны свободного конца вала насоса в общем корпусе с радиальным подшипником.

В настоящее время продолжаются работы по разработке новых конструкций насосов.

Библиографический список

1 Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: учебное пособие / С.А. Ахметов [и др.]; ред. С.А. Ахметов. – М.: Недра, 2006. – 868 с.

2 Справочник нефтепереработчика: справочное издание / ред.: Г.А. Ластовкин, Е.Д. Радченко, М.Г. Рудин. – Л.: Химия, 1986. – 648 с.

3 Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г. Касаткин. – 14-е изд., стер. – М.: Альянс, 2008. – 753 с.

4 Лащинский, А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: справочник / А.А. Лащинский; ред. А.Р. Толчинский. – 3-е изд., стер. – М.: Альянс, 2011. – 384 с.

5 Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков; ред. Е.Н. Судаков. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1979. – 566 с.

6 Фарамазов, С.А. Оборудование нефтеперерабатывающих заводов и его эксплуатация: учебное пособие для техникумов / С.А. Фарамазов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1984. — 328 с.

7 Дытнерский, Ю.И.Процессы и аппараты химической технологии: в 2 кн.: учебник для втузов / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия,1995.

8 Машины и аппараты химических производств: учебное для вузов / И.И. Поникаров [и др.]. – М.: Машиностроение, 1989. — 368 с.

9 Поникаров, И.И. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработки: учебник для вузов / И.И. Поникаров, М.Г. Гайнуллин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Альфа-М, 2006. – 608 с.

10 Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения:каталог / ВНИИнефтемаш. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1991 – 106 с.

11 Промышленная кожухотрубчатая теплообменная аппаратура: справочник-каталог / Б.Л. Голавачев, Г.А. Маргашин, В.В. Пугач;под ред. А.Ю. Сучкова; ВНИИнефтемаш. – М.: Иитек ЛТД, 1992.-265с.

12 Ентус, Н.Р. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: научное издание / Н.Р. Ентус, В.В. Шарихин. – М.: Химия, 1987. – 304 с.

13 Трубчатые печи:каталог / ВНИИнефтемаш. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1998 – 27 с.

14 Рахмилевич, З.З. Справочник механика химических и нефтехимических производств: справочное издание / З.З. Рахмилевич, И.М. Радзин, С.А. Фарамазов. – М.: Химия, 1985. – 592 с.

15 Кузеев, И.Р. Конструирование центробежного насоса: учебное пособие / И.Р. Кузеев, Р.Б. Тукаева, У.П. Гайдукевич; УГНТУ. – Уфа, 2001. – 79 с.

16 Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное пособие для вузов / С.А. Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 672 с.

17 Рахмилевич, З.З. Насосы в химической промышленности: справочное издание /З.З. Рахмилевич. – М.: Химия, 1990.– 240 с.

18 Берлин, М.А. Ремонт и эксплуатация насосов нефтеперерабатывающих заводов: научное издание / М.А. Берлин. – М.: Химия, 1970. – 280 с.

19 Малюшенко, В.В. Энергетические насосы: справочное пособие / В.В. Малюшенко, А.К. Михайлов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 200 с.

20 Насосы: справночное пособие / ред. В.В. Малюшенко; пер. с нем. В.В. Малюшенко. – М.: Машиностроение, 1979. – 502 с.

21 Нефтяные центробежные насосы: каталог / ВНИИНефтемаш, ЦИНТИхимнефтемаш. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. – 52 с.

22 Малюшенко, В.В. Динамические насосы: атлас /В.В. Малюшенко. – М.: Машиностроение, 1984. – 84 с.

23 Михайлов, А. К. Лопастные насосы: Теория, расчет и конструирование: научное издание / А.К. Михайлов, В.В. Матюшенко. – М.: Машиностроение, 1977. – 288 с.

24 Рахмилевич, З.З. Справочник механика химических и нефтехимических производств: справочное издание / З.З. Рахмилевич, И.М. Радзин, С.А. Фарамазов. – М.: Химия, 1985. – 592 с.

Эжектор – прибор для глубоких источников

Самовсасывающие насосы со встроенным эжектором рассчитаны на открытые естественные водоемы, колодцы и скважины, глубина забора воды в которых не превышает 7 м или 8 м.

Обычно технические характеристики данной категории оборудования сводятся к следующим параметрам:

• производительность – 4-5 м³/ч;
• давление – 4-6 бар;
• напор – 50-60 м.

Вместе с гидроаккумулятором, реле давления и комплектом автоматики подобные модификации образуют эффективно работающие насосные станции. При некотором удалении от здания, где расположены основные точки водоразбора, поверхностного самовсасывающего оборудования мало, требуется дополнительный механизм.

Схема установки насосов, оборудованных выносным эжектором, для скважин глубиной до 40-45 м с диаметром трубопровода 2 и 4 дюйма (+)

Увеличить мощность всасывания можно при использовании выносного эжектора, который справляется с подъемом воды, находящейся на глубине 35-40 м. Промышленные модели эжекторов способны эффективно работать, если зеркало воды находится на глубине 19-20 м. Далекое расстояние до источника также не является преградой для эжекторного устройства.

При использовании выносного эжектора резко падает КПД насосной станции – до 30-35%, зато снижается уровень шума, характерный для встроенных эжекторов.