Устройство и принцип действия центробежного вихревого насоса

Особенности

Подобное оборудование выступает в роли помощника в решении многих бытовых вопросов, поскольку в силу своей конфигурации ему присущи технические характеристики, выгодно отличающие аппараты этой линейки от остальных аналогов. К вихревым насосам относят динамические агрегаты, в которых благодаря специальным лопаткам, расположенным на рабочем колесе, происходит циркуляция жидкости.

Сегодня на рынке производители предлагают потребителю разнообразные виды вихревых насосов, которые имеют отличия в конфигурации, а также в принципе действия. Однако объединяет все имеющиеся в продаже разновидности аппаратов одна особенность – присутствие в конструкции рабочего колеса специальных элементов в виде лопастей, которые могут быть расположены как в наклонном, так и в радиальном положении. Главной деталью агрегата является крыльчатка, ее вращение происходит внутри камеры цилиндрического типа, где расстояние между стенками и частями лопастей имеет минимальное значение.

Вода либо другая жидкая среда проникает в аппарат через специальное входное отверстие, а после этого благодаря работе лопастей двигается по внутренней емкости насоса. Выход жидкости наружу происходит через выходной патрубок.

По своей конфигурации рабочее колесо устройства является диском, выполненным из нержавеющей стали. По всей окружности детали, используя фрезерование, проделаны специальные выемки, образующие лопасти. Принимающее и выходное отверстия располагаются сверху агрегата.

Внутренняя часть вихревых насосов имеет отливной канал. Для разделения полостей устройства крыльчатки используется специальная перемычка.

В сравнении с приборами центробежного типа вихревые насосы способны перекачивать в семь раз больше жидкой среды, создавая при этом гораздо большее давление, поскольку главной особенностью их конструкции является возможность функционировать как самовсасывающий механизм, который сможет работать с жидкой и газообразной средой.

Аппарат имеет ряд положительных характеристик, касающихся функционирования:

  • за счет возможности работать с большими объемами жидкостей производительность насоса может составлять около 12 литров перекачиваемого вещества в минуту;
  • прибор имеет небольшие габариты, за счет чего облегчается его монтаж, а также появляется возможность расположения оборудования в небольших по площади помещениях;
  • за счет самовсасывающей возможности устройство можно запустить даже в случаях, когда во входном трубопроводе не будет жидкости;
  • особенности конструкции вихревых насосов позволяют применять агрегаты для работы с жидкими веществами, а также со смесями разного типа, в составе которых может присутствовать газ;
  • в случае эксплуатации устройства в скважинах, приборы вихревого типа могут работать с жидкостью, которая находится в скважине даже на глубине порядка 20 метров;
  • поверхностные устройства не уступают по своей мощности приборам, эксплуатация которых рекомендуется в промышленной сфере;
  • вихревые насосы допускаются к применению в качестве прибора, способного перекачивать и транспортировать летучие жидкие смеси, к которым относится сжиженный газ либо же бензин.

Как и любое другое оборудование, вихревой насос имеет некоторые минусы, среди них необходимо выделить следующие нюансы:

  • за счет невысокого КПД, составляющего около 45%, использование высокомощных агрегатов вихревого типа является нецелесообразным, с экономической точки зрения;
  • оборудование может работать только с чистой жидкой средой, перекачивание грязной жидкости категорически запрещено;
  • кроме того, с жидкостями, имеющими вязкую консистенцию, вихревой насос работать не сможет.

Стоит выделить основные сферы, где эксплуатируются вихревые насосы:

  • на промышленных предприятиях производится перекачивание щелочи, различных кислот и других неагрессивных веществ;
  • при помощи вихревых агрегатов происходит транспортировка летучих жидкостей, поэтому устройство необходимо для функционирования АЗС разного типа;
  • прибор применяется для работы с растворенными газами;
  • устройство присутствует на многих насосных станциях, работающих в автоматическом режиме;
  • оборудование вихревого типа широко применяется в коммунальном хозяйстве;
  • подобные аппараты выступают в качестве вакуум-насосов вместо водокольцевых компрессоров;
  • довольно часто вихревые насосы приобретаются для обустройства мини-котельных.

Область применения

Сначала общие черты:

  • максимальная глубина всасывания — 8-9 метров;
  • способ установки — поверхностный;
  • на всасывающем трубопроводе должна стоять труба или армированный шланг (обычный не ставить, его сплющит отрицательным давлением).

Теперь о том, в чем отличия между вихревыми и центробежными моделями. Вихревые насосы более компактные, стоят меньше, но при работе издают больше шума. Центробежные — более тихие, на выходе создают небольшое давление. Вихревые при тех же размерах крыльчатки и скорости ее вращения могут создать давление в 3-7 раз больше.

Но нельзя сказать, что это их достоинство — далеко не всегда требуется большой напор на выходе. Например, он не нужен при поливе сада и огорода. Вода, подаваемая с высоким давлением просто размоет почву, обнажит корни. Потому в качестве насоса для полива лучше брать самовсасывающий насос центробежного типа.

Высокое давление на выходе может потребоваться при организации системы водоснабжения дома. Вот тут и потребуются характеристики вихревых насосов. Есть только у них один недостаток: они не могут обеспечить большой расход. Так что чаще для этих целей используют все тот же центробежный, но в паре с гидроаккумулятором. Правда, тогда это получается уже насосная станция.

Поверхностные центробежные насосы необходимо заполнять водой перед пуском

Поверхностные центробежные насосы необходимо заполнять водой перед пуском

Основной недостаток поверхностных центробежных самовсасывающих насосов — необходимость заполнять их водой перед стартом. Не самое приятное занятие, которое добавляет хлопот при использовании такой помпы для полива.

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

Область применения вихревых центробежных насосов:

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

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

Как работает?

Принцип функционирования ВКС устройств довольно простой. В ходе вращения жидкости и крыльчатки образуются центробежные силы, за счет которых содержимое под напором выходит в патрубок. В сравнении с центробежным насосом вихревые агрегаты имеют некоторые отличия в функционировании.

Стоит отметить основные особенности работы агрегата:

  • в ходе вращения крыльчатки в патрубок заходит определенное количество жидкой среды, где она движется по пазам вращательного механизма;
  • жидкая среда, попадающая в пазы, осуществляет свое движение от начала агрегата к центру;
  • рабочая жидкость при воздействии центробежной силы перемещается по канавкам в противоположную сторону;
  • благодаря разрежению воздуха, которое создают лопатки движущейся детали в насосе, становится возможным всасывать жидкую среду внутрь.

Основные элементы вихревого насоса

Типовая конструкция центробежного вихревого насоса состоит из следующих элементов:

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

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

Установка

Благодаря грамотному и профессиональному монтажу вихревых устройств ВКС или ВК, устройство сможет максимально эффективно выполнять свои функциональные задачи.

Монтаж можно выполнить своими руками, для этого достаточно придерживаться схемы установки.

  • Вначале необходимо обустроить жесткий фундамент под устройство. Лучше всего залить основание из бетона либо же расположить в качестве фундамента железобетонные плиты. Прочная и ровная платформа позволит правильно поставить оборудование. В данном случае очень важным является уровень установки насоса, поскольку даже незначительный перекос может негативно отразиться на работе машины.
  • Аппарат нужно защитить от воздействия атмосферных факторов. Для этого стоит сделать навес в случае временного монтажа наноса на этом месте или заняться сооружением специальной постройки, внутри которой насос будет находиться постоянно. Если планируется возведение стационарной станции, не стоит забывать об отоплении строения, поскольку отрицательные температуры могут вывести оборудование из строя, в результате чего встанет вопрос о необходимости проведения ремонта аппарата.
  • Очень важным моментом является стабилизация напряжения электрической сети, за счет которой будет функционировать вихревой насос.
  • На заключительном этапе установки устройства нужно проверить герметичность всех имеющихся стыков и соединений в аппарате, а также удостовериться в наличии соответствия напора объема воды тем параметрам, которые прописаны в технической документации к продукции.

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками.  Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан.

Название Мощность Напор Максимальная глубина всасывания Производительность Материал корпуса Подсоединительные размеры Цена
Калибр НБЦ-380 380 Вт 25 м 9 м 28 л/мин чугун 1 дюйм 32$
Metabo P 3300 G 900 Вт 45 м 8 м 55 л/мин чугун (приводной вал из нержавеющей стали) 1 дюйм 87$
ЗУБР ЗНС-600 600 Вт 35 м 8 м 50 л/мин пластик 1 дюйм 71$
Elitech НС 400В 400Вт 35 м 8 м 40 л/мин чугун 25 мм 42$
PATRIOT QB70 750 Вт 65 м 8 м 60 л/мин пластик 1 дюйм 58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 3700 1100 Вт 50 м 9 м (втроенный эжектор) 70 л/мин чугун 1 дюйм 122$
БЕЛАМОС XI 13 1200 Вт 50 м 8 м 65 л/мин нержавеющая сталь 1 дюйм 125$
БЕЛАМОС XA 06 600 Вт 33 м 8 м 47 л/мин чугун 1 дюйм 75$

Вихревые

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом.

Название Мощность Напор (высота подъема) Производительность Глубина всасывания Материал корпуса Цена
LEO XKSm 60-1 370 Вт 40 м 40 л/мин 9 м чугун 24$
LEO XKSm 80-1 750 Вт 70 м 60 л/мин 9 м чугун 89$
AKO QB 60 370 Вт 30 м 28 л/мин 8 м чугун 47$
AKO QB 70 550 Вт 45 м 40 л/мин 8 м чугун 68 $
Pedrollo РКm 60 370 Вт 40 м 40 л/мин 8 м чугун 77$
Pedrollo РК 65 500 Вт 55 м 50 л/мин 8 м чугун 124$

<</div>

Принцип действия следующий:

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

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

Присутствие примесей

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

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

Классификация вихревых насосов

Различают две основные группы рассматриваемого насоса:

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

По показателю расположения насоса в системе выделяют следующие группы:

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

По степени совмещенности выделяют:

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

В заключение отметим, что центробежно-вихревые модели практически ничем не отличаются по конструкции и принципу действия от вихревых, за исключением наличия второго колеса. За счет этого существенно повышается коэффициент полезного действия при неизменном значении мощности установленного электродвигателя. При выборе конкретной модели уделяется внимание диаметру колеса с лопастями, мощности установленного электрического двигателя. Некоторые производители в качестве основной информации указывают мощность и пропускную способность, которая указывает количество проходящей жидкости в определенной системе за отчетный промежуток времени. Идеальным сочетанием можно назвать маломощный мотор и системы с высокой пропускной способностью, но стоит помнить о том, что при повышении второго показателя увеличивается оказываемая нагрузка на электродвигатель. Подобное явление не позволит использовать оборудование на полную мощность.  

Советы

Чтобы сделать правильный выбор вихревого насоса, при покупке стоит помнить, что аппарат должен выполнять две основные задачи – подавать жидкую среду из обозначенного места и иметь надежную конструкцию.

Заявленным требования отвечают почти все представленные на рынке модели агрегатов. Но, придерживаясь рекомендаций специалистов, можно подобрать оптимально подходящее устройство.

  • Важным нюансом является уровень мощности продукции. Исходя из потребностей и технических характеристик устройств в том или ином случае, принимается решение о покупке насоса.
  • Объем жидкости в скважине не должен быть меньше, чем минимальный показатель потребления аппарата.
  • Следует обратить внимание на расчет напора. На этот показатель оказывают влияние глубина резервуара и расположение трубопроводов. Вышеперечисленные значения указываются в технической документации к прибору.
  • Немаловажным также является гарантийный срок устройства.

В следующем видео вас ждут разборка и ремонт поверхностного вихревого насоса.

Присутствие примесей

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

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

Классификация вихревых насосов

Различают две основные группы рассматриваемого насоса:

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

По показателю расположения насоса в системе выделяют следующие группы:

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

По степени совмещенности выделяют:

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

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

При выборе конкретной модели уделяется внимание диаметру колеса с лопастями, мощности установленного электрического двигателя. Некоторые производители в качестве основной информации указывают мощность и пропускную способность, которая указывает количество проходящей жидкости в определенной системе за отчетный промежуток времени.