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.

Что такое эжектор

Мы уже писали, что самовсасывающие насосы не могут поднять столб воды выше 9-ти метров. Как известно, если нужно организовать водозабор из скважины, такой глубины будет недостаточно, так как вода на этом уровне не будет отличаться высоким качеством, в ней много примесей и возможно наличие органических включений. Как быть в ситуации, когда воду нужно достать с больших глубин?

Для этих целей используется специальное приспособление – эжектор. Это трубка особой формы, имеющая два входа и один выход – ее строение вы можете увидеть на схеме выше. Нижний, широкий вход предназначается для забора воды из скважины, а второй, сужающийся внутри используется для рециркуляции воды, подаваемой от насоса, через выход оба потока, смешавшись, устремляются обратно к насосу. Что дает такая схема, и почему таким образом получается победить предел перепада давлений?

Насос с эжектором может поднять воду с глубины до 40-ка метров

Тут вступает в силу закон Бернулли. При похождении воды через сужающийся патрубок создается некий эффект турбины – вода получает дополнительное ускорение, из-за чего в эжекторе создается область низкого давления. Так как наш мир пустоты не терпит, эти области тут же заполняются водой, поступающей через основное сопло из скважины. В результате давление скважины увеличивается, разница его перепада с областью, создаваемой на колесе насоса также растет, что заставляет воду быстро подниматься вверх.

Не нужно быть физиком, чтобы понять, что эффективность такого оборудования будет страдать, из-за того, что часть воды ему приходится возвращать обратно в скважину. Если говорить в цифрах, то оно могло бы работать на 30-35% эффективнее без эжектора, но всегда приходится с чем-то мириться, законы физики еще никому не удалось победить.

Эжекторы в насосах бывают внутренними и выносными

Обычные насосы укомплектованы встроенным эжектором, который составляет часть их корпуса. Такое оборудование мы описали ранее, именно оно не может преодолеть отметку подъема в 9 м. Какие еще особенности характерны для такого оборудования?

1. Производительность таких насосов составляет 3-5 кубических метров в час, чего хватит даже для большого дома с большим количеством жильцов.
2. Рабочее давление в системе находится на отметке 4-6 Бар – этого достаточно для нормальной работы всех типов сантехнических приборов и бытовой техники. Важно! Производительность насоса рассчитывается не только по глубине, с которой ему нужно поднять воду. Очень важную роль играет длина водопровода и количество водоразборных точек в доме.
3. Насосы эти очень шумные, поэтому их устанавливают за пределами помещения, например в кессоне колодца, или в подвале, откуда слышно его не будет.

Кессон для скважины
Модели насосов с выносным эжектором работают намного тише, что нужно помнить, если выбираете оборудование, которое будет ставиться в непосредственной близости от жилых помещений.

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.

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.

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.

Общая классификация

В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.

Объемные насосы — это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:

• мембранные;
• роторные;
• поршневые.

Динамические – это модели, в которых вода перемещается вместе с камерой за счет гидродинамических сил, при этом присутствует постоянное сообщение с входным и выходным патрубком насоса. Динамические насосы бывают струйные и лопастные, при этом последние в свою очередь делятся на центробежные, осевые и вихревые.

Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.

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.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

• Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
• Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
• Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
• Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
• Орошение сельскохозяйственных посадок.
• Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
• Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
• Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
• Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.

Центробежные насосы в промышленности

Использование центробежного насоса в садоводстве
Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.

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.

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).

Классификация по качеству жидкости

Разные типы насосов предъявляют те или иные требования к чистоте воды. Все устройства можно делить на три типа.

1. Для чистой воды. Содержание в ней твердых частиц не должно превышать 150 грамм на кубический метр. К таким моделям относятся поверхностные насосы, а также колодезные и скважинные.
2. Для среднезагрязненной воды. Нерастворимых вкраплений от 150 до 200 грамм на кубометр. Дренажные, циркуляционные и самовсасывающие виды. Также некоторые фонтанные модели.
3. Для грязной воды. Твердых веществ от 200 грамм на метр в кубе. Дренажные и поверхностные канализационные модели.

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.

Правильный монтаж всасывающей линии

При устройстве системы водоснабжения важна не только установка самовсасывающего насоса или насосной станции, но и монтаж всасывающей магистрали.

Величина напора (7-8 м) рассчитывается с учетом высоты поднятия воды и параметрами гидравлического сопротивления, которое возникает в процессе перемещения жидкости

При создании герметичного водопровода следует проконтролировать соотношение диаметра трубопровода с диаметром патрубка, а также максимально укоротить (по возможности) длину всей магистрали.

Чем длиннее всасывающая линия, тем выше сопротивление, соответственно, ниже напор. Наличие протечек может привести к поломке оборудования – данное условие актуально для центробежных моделей, которые не предназначены для перекачки воздушно-жидкостных сред.

Обратите внимание на расположение труб. Всасывающая линия не должна иметь перегибов, изломов, сложной сборной конструкции, поднимающейся выше уровня насоса, в ином случае возможно образование воздушных пробок, которые нарушают процесс всасывания и с трудом удаляются из системы.

Постарайтесь расположить всасывающую магистраль таким образом, чтобы она представляла собой простейшую конфигурацию с прямыми трубами и одним углом, то есть напоминала бы букву «Г»

В качестве дополнительного оборудования, установленного непосредственно на магистраль, используют обратный клапан (или простой невозвратный аналог) и фильтр. Благодаря клапану вода удерживается в трубопроводе и не вытекает назад, тем самым защищая владельца насоса от повторных заливок.

Фильтр предохраняет оборудование от попадания донного осадка с крупными включениями, кусочков водных растений, глинистых примесей.

Можно ли заменить самовсасывающую модель обычным насосом? Если нет другого выхода из положения, то так и делают – на время ремонта или покупки нового оборудования.

Однако не стоит забывать о некоторых нюансах:

• придется полностью заполнить водой камеру насоса и магистраль перед включением;
• необходимо избегать попадания воздуха, иначе оборудование выйдет из строя;
• заливку следует производить после каждой «аварии», вызванной разгерметизацией водопровода.

Практика показывает, что пользователи самовсасывающих насосов не спешат переходить на обычные, тем боле, что выбор оборудования зачастую продиктован оптимальными условиями всасывания.