РУС УКР

Как работает насос для воды?

1118

Являетесь ли вы обладателем квартиры в многоэтажном доме или частного загородного дома, приусадебного участка в быту может возникнуть ситуация, когда необходимо купить насос для воды. Причины для такого решения могут быть разные. Даже в квартирах, что находятся на высоких этажах напор воды из централизованной системы водоснабжения может быть недостаточен для комфортных условий проживания. Что касается частных домов, то в условиях, где подключение к магистрали невозможно, приходится разрабатывать автономное водоснабжение и водоотведение. И в каждом из случаев, достичь удовлетворительных результатов можно лишь при помощи автоматических гидросистем.

Бытовые насосы для воды

Если для повседневного обихода бытовые насосы для воды это ситуационная необходимость, то для производственных, промышленных сфер и комплексов АПК данные самовсасывающие установки являются обязательными. Без них становиться невозможным качественное выполнение какой-либо операции.

Погружные и поверхностные самовсасывающие насосы

Механически гидроустройства могут быть погружены в жидкость, которую они накачивают и называют их погружные водяные насосы, или размещаться вне жидкости – поверхностные насосы.

Погружные гидромашины – это автономный блок со встроенным герметичным двигателем, который эффективно работает, когда полностью погружен в жидкость, откачивая и транспортируя ее из подземного источника по трубопроводной системе под определенным напором. Встречаются они во многих сферах применениях. Одноступенчатые используются в дренажных системах, откачки сточных вод, гидросистем общего назначения и откачки шлама. Экономичным способом получения высокого давления в центробежной установки является наличие множества рабочих колес (многоступенчатый насос). Многоступенчатые погружные установки обычно опускаются вниз по стволу скважины и применяются в колодцах или для абсорбции воды.

Скважинные глубинные насосы

То есть, к данной группе можно отнести насосы для воды глубинные или скважные, колодезные, дренажные и фекальные. Двигатель глубинных агрегатов может быть штанговый (отдельное размещение привода от аппарата с соединением через штангу) и бесштанговый (привод размещается в водозаборной шахте). Как правило, насосы функционируют центробежным или вибрационным способом.

Поверхностные же аппараты спроектированы для размещения их вдали от водного источника и устанавливаются бесконтактно со средой, сообщаясь исключительно через водозаборный шланг. Дальность расположения насоса от водного объекта, требует монтажа более мощного аппарат для качественной его работы. Также учитывается глубина водоисточника. Она не должна превышать 8 метров.

Принцип работы насосных установок

Зачастую, достаточно сложно разобраться и определиться с выбором в разнообразии гидравлических механизмов, если не иметь представления, как функционируют насосы для воды. Краткая информация об этих устройствах, не всегда дает полное представление о том, каким образом работает агрегат. Кроме того, не все потребители владеют техническим и инженерным образованием. Данная статья поможет сориентироваться для правильного выбора оборудования и расширит кругозор на некоторые из видов гидравлических систем.

Простейшие механизмы

Водоподъемное колесо Лакси

Первая машина, которая преобразовала энергию текущей или падающей воды в полезные формы энергии и решила задачу с транспортировкой воды – водоподъемное колесо. Также стоит упомянуть водоподъемное устройство, называемое винтовой помпой или архимедовым винтом – механизм, исторически используемый для переноса воды из низкого уровня, например, в оросительные канавы, путем вращения винтовой поверхности внутри трубы. Подходит для транспортировки гранулированных материалов, сельскохозяйственных продуктов, жидкостей. Такой принцип работы применяется и в промышленных системах управления.

Если изменить направление подачи воды, в верхнюю часть винта, то она приведет его в действие. Обратное воздействие на механизм имеет те же преимущества, что при использовании винта для накачки: способность обрабатывать очень грязную жидкую массу и регулировать скорость потока при высокой эффективности.

Насос сильфонного типа конструктивно представляет собой гофрированную оболочку из одного или нескольких слоев (в виде гармошки, помпы). При цикличных комбинациях деформации или сжатия за счет давления или механического напряжения, аппарат перекачивает жидкость, сохраняя при этом прочность и герметичность.

Это достаточно примитивная конструкция, изготовленная из металлических, пластиковых или композиционных материалов. Сильфонные насосы могут быть установлены для регулярно пользования или разового для перекачивания химически активных, едких жидких сред. Они могут служить для выкачивания жидкости из канистр, бочек, бутылей и входить в конструкцию биотуалета как составной рабочий элемент.

Поршневой или плунжерный насос

Это один из подвидов объемных гидросистем, который сочетает в себе характеристики аппаратов, действующих за счет принудительного вытеснения и устройств с принципом «индуцированного потока». Он способствует перекачиванию рабочей среды в небольших количествах или устанавливается в местах, где давление подачи в системе достаточно большое. В отличие от аналогов среди объемных гидроустановок, этот вид не относиться к обратимым – из-за наличия клапанной системы распределения, совершающей возвратно-поступательные действия, аппарат функционально не способен выступать в качестве гидродвигателя.

Плунженая установка высокого давления

Конструктивной особенностью гидроустановки является камера в виде неподвижного цилиндра и размещенные в ней поршень и клапаны. Движение поршня вверх уменьшает давление в нижней части цилиндра, увеличивая его в верхней области камеры. В результате – рабочая среда поступает в цилиндр за счет открытия входного клапана. При этом поршневой клапан находится в закрытом положении и жидкость из верхней части камеры вытесняется через выходную трубу. После чего поршень перемещается обратно вниз, снижая давление вверху и увеличивая его внизу. За счет этого происходит закрытие клапана на входе и его открытие на выходе. Перекачивание в это время не происходит.

Камера с поршнем может располагаться не только вертикально по направлению потока среды, но и ортогонально (перпендикулярно) ей. В этом случае, система расположения клапанов остается прежней – на входной и выходной трубе.

Его, оправданно, можно считать самым первым насосным механизмом, изобретенным изначально для пожарной безопасности. Свое развитие поршневые устройства получили лишь после того, как материал для их изготовления был заменен с дерева на металл. По мере того, как развивалась промышленность данная система стала применятся в горнодобывающей сфере, для откачивания жидкости из шахт.

Поршневые насосы не следует путать с роторно-поршневыми, к которым относятся аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидромашины.

Аппараты значительно отличаются между собой количеством рабочего элемента и его размещением относительно привода. Насосы этой категории могут производиться с симплексным механизмом. Многие насосы возвратно-поступательного типа могут иметь одни цилиндр, два (дуплекс) или три (триплекс) цилиндра, в некоторых случаях от четырех или более. Таким образом модели объединены в группы:

  • Одноконтактные (состоят из поршня, из которого только одна сторона перемещает жидкость).
  • Двойного действия (двухплунжерные) – обе стороны поршня контактируют с текучей средой, причем каждый ход поршня одновременно выполняет как всасывание, так и вытеснение. Таким образом, для двухтактного насоса требуются две приточные трубы и две выпускные трубы.
  • Тройного действия и другие.

В современности изделия поршневого типа используются повсеместно – когда необходима в быту перекачка воды из скважин или колодцев, для накачивания велосипедных шин или различных видов спортивных мячей. В промышленности поршневой принцип действия присутствует в дозировочных оборудованиях и аппаратах высокого давления. Насос способен генерировать больше сжатие чем объемное перемещение и может быть как ручного действия, так и высокоэффективным с мощным приводом.

Роторный или крыльчатый насос

Как одна из модификаций поршневого типа, механизм состоит из размещенных на роторе лопастей (крыльчаток), которые выполняют возвратно-поступательное перемещение внутри полости камеры и двух пар впускных и выпускных клапанов. В некоторых случаях лопасти могут иметь переменную длину и/или натягиваться для поддержания контакта со стенками во время вращения. Движущиеся лопасти смещают жидкую среду из всасывающей полости в нагнетательную, предотвращая клапанной системой переток в обратном направлении. В целом устройство относят к двуходовому механизму, поскольку его конструкция исключает холостой/сухой ход.

Роторная насосная установка

Ручные роторные установки в основном применимы для смазочного масла, жидко топливного материала, воды или гидравлических усилителей высокого давления (вакуумные). Модели со средним давлением включают в себя такие приложения, как карбонаторы используемые для порционной раздачи, к примеру, безалкогольных напитков или в кофеварках, автоматического регулирования выбросов выхлопных газов, а также в системах химической и газовой промышленности.

Мембранный тип насоса

Это объемного действия механизм, использующий комбинацию возвратно-поступательных движений. Упругая, закрепленная пластина из резины, термопласта либо тефлона, изгибаясь выполняет функцию, равноценную поршню в поршневом аппарате. Движение мембраны и соответственно рабочей среды производиться в результате воздействия на них привода и клапана, размещенного по обе стороны от диафрагмы.

Проходящий за одну из пластин сжатый воздух, сдавливает ее, таким образом перемещая жидкость к выходу, одновременно с этим вторая пластина наоборот вбирает жидкую массу, тем самым создается вакуумное пространство. После прохождения цикла направление движения сжатого воздуха изменяется в противоположную сторону и ход импульса повторяется вновь.

В процессе работы аппарата давление воздуха на выпускающую мембрану при каждом цикле соизмеримо приравнивается напору жидкой среды. Такие свойства механизма позволяют использовать устройство с закрытой выпускной клапанной системой без потерь в качестве и эксплуатационных сроках. Агрегаты довольно просты в конструкции и способны методом самовсасывания перекачивать воду, химически агрессивные среды или жидкие массы с большим содержанием частиц.

Центробежный насос

В мире гидравлики наибольшее предпочтение отдается центробежным аппаратам. В основе системы лежит рабочий орган в виде колеса с рядом изогнутых лопастей, установленных внутри защитных дисков. Рабочее колесо, всегда погружено в жидкость и при вращении оно заставляет ее также вращаться. Это придает центробежную силу частицам жидкости, которая радиально выводится наружу. Поскольку механическая энергия передается жидкости, давление и кинетическая энергия рабочей среды будут увеличиваться на нагнетательной стороне рабочего колеса. Со стороны всасывания жидкость вытесняется к периферии, вызывая понижение давления в центре. Такое низкое давление помогает постоянно высасывать поток рабочей среды в систему.

Принцип действия центробежного насоса

Это непрерывный процесс. И это объясняет важность, наполнения рабочей средой перед пуском центробежных насосов. Если изначально в системе нет рабочей среды, понижение давления, возникающее в следствии вращения воздуха на стороне всасывания рабочего колеса, будет слишком малым для того, чтобы поток жидкости засасывался внутрь.

Рабочее колесо располагается внутри корпуса, поэтому выходящая жидкость будет собираться внутри него и двигаться в направлении вращения рабочего колеса к нагнетательному патрубку. Если давление рабочего колеса опускается до давления насыщенного пара, может произойти опасное явление – вода начнет закипать, образуя пузыри пара, в результате чего, материал рабочего колеса со временем будет поврежден. Это явление называется кавитацией. Чем больше высота всасывания, тем меньше должно быть давление для подъема воды с ее стороны. Это ограничение накладывает условия на максимальную высоту всасывания, которая может быть у гидроустановки. Чтобы избежать проблемы кавитации, следует тщательно подбирать аппарат.

В зависимости от способа применения колеса могут быть закрытого, открытого и полуоткрытого типа. Если рабочая жидкость содержит твердые примеси, желательно использовать открытый тип рабочего колеса. Но этот тип несколько менее эффективен.

Среди представленных на рынке моделей существуют виды для песка, химически активный масс или шлама. Массовое использование данного типа насосов обусловлено простотой конструкции и низкой себестоимостью при изготовлении.

Вихревой насос

Это один из видов лопастных гидромашин, который усиливает напор небольшого объема жидкой среды без наличия механических примесей. Устанавливают такие аппараты как насос для чистой воды в бытовых системах автоматического водоснабжения, а также для ирригации, химической промышленность и котельных установок.

В качестве ведущего органа оборудования выступает колесо с размещенными на нем лопастями. Метод подачи рабочей среды в кожух является принципиально отличительной характеристикой гидравлической системы от аналогов. Поступающая вода под воздействием центробежной силы, возникающей в результате вращения колеса, всасывания пазов и их разряжения движется по периферии к центру (то есть по-иному, чем в центробежных аппаратах). После накопления в камере достаточного объема, жидкость начинает свое движение вдоль лопастей, в обратном направлении и, получив скоростную энергию, отбрасывается в отливной канал.

Завершение цикла происходит уравниванием сил, после чего он запускается повторно. Это приводит к тому, что на каждой лопасти образуется вихрь, увеличивающий давление.

Иными словами, воздушный поток созданный вращением импеллера (рабочего колеса) всасывается в корпус установки вакуумным способом, далее смешивается с воздухом, который поступает при заборе рабочей среды. Дальнейший процесс, основанный на разности плотностей производит отделение всех компонентов друг от друга. Воздух, что отделился выводится, а жидкость при этом продолжает осуществлять в камере свою рециркуляцию. При полном выведении воздуха из входящей линии, насос достигает полного наполнения водой и начинает работать в режиме центробежной установки.

Не смотря, на сложные движения рабочей среды, конструкция агрегата достаточно проста.

Струйный насос

Данный механизм отличается от других систем тем, что в нем нет движущегося рабочего органа. В него под давлением подается рабочая среда. Вылетая на большой скорости из сопла она за счет создаваемого разряжения увлекает за собой перекачиваемую жидкость. Его действие базируется на регулировании скорости движения – с повышением скорости течения, уменьшается давление жидкой массы. Рабочей средой могут выступать жидкие массы, газообразные вещества либо гидросмеси.

Оборудование может применятся как инжектор (для нагнетания) или эжектор (отсасывания), эдуктор, вакуумный или реактивный насос, аспиратор, в бойлерных и на электростанциях, для перекачивания жидкой массы (допускаются всевозможные примеси и включения в состав). Для запуска в работу к установке необходимо подвести сжатый воздух или пар. Модели, что функционируют под воздействием пара определяют, как пароструйные, а от воды - водоструйные.

Винтовой насос

Это гидросистема объемного действия, которая перемещает жидкую среду или твердые вещества вдоль винта. Базовый и подвижный орган устройства – героторная или винтовая пара, состоящая из неподвижной области или статора (внутренняя спираль) и ротора – подвижной зоны (внешняя спираль). Ось вращения спиралей, как правило, смещена на величину эксцентриситета, которая при движении вдоль всего винта образует герметично замкнутые полости. Плотность прилегания и объем каждой полости – определяет КПД и напор всей системы.

Вибрационный насос

Конструкция вибрационного насоса

В конструкцию гидроустановки включен электромагнит, якорь, соединенный со штоком. По сути электромагнит обеспечивает притяжение якоря со штоком, рабочим механизмом (поршнем). Когда шток идет вниз, открывается обратный клапан и жидкая среда поступает в небольшую камеру. После чего поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, выдавливая воду обратно, но обратный клапан при этом закрывается, и жидкость уходит в боковой патрубок. Таким образом маленькие порции воды выдавливаются потребителю, но с большой частотой и происходит перекачка воды. Вибрация такого агрегата передается на жидкую среду и стенки скважин.

Как работают насосы высокого давления?

Отсутствующее давление в системе водоснабжения является мало приятной ситуацией. Если прием душа и ванных процедур или использование воды для незначительных целей еще как-то терпимо и возможно осуществить в таких условиях, то что касаемо бытовой техники (отопительный котел, посудомоечная или стиральная машина) – без достаточного напора в водообеспечении она может просто перестать функционировать и выйти из строя.

Раньше считалось естественным, что при открытии крана или использовании смыва в туалете в других точках водоразбора происходит снижение напора, например, в душе. Сегодня, система поддержания постоянного давления встречаются все чаще и все больше людей хотели бы достичь высокого уровня комфорта. Однако добиться этой цели не так просто. Монтажникам часто приходиться искать сочетание разных решений и выполнять сложные монтажные работы, а результат обычно получается слишком громоздким, шумным и неприемлемо затратным.

Такого рода проблемы решаются при помощи инженерных разработок, представленных на рынке в виде насосов для воды, с расширенным функционалом, компактными габаритами, бесшумной работой или частотными регуляторами, способных повышать и стабилизировать давление воды из городских магистралей и накопительных баков.

Минимальное допустимые показатели, обязательные для бесперебойного функционирования большей части существующих бытовых приборов находятся в пределах от 1 до 2,4 атмосфера. Для обеспечения пожарной безопасности и систем пожаротушения требования куда более высокие и допускают минимальный уровень – 3 атмосферы.

Существует два типа устройств высокого или повышенного давления:

  • С функцией самовсасывания – конструктивно сложные, имеют высокую производительность и позволяют поднимать воду из неглубоких скважин, колодцев, подземных резервуаров и баков для дождевой воды;
  • Циркуляционные – компактные, с малой мощностью и простой конструкцией, легко устанавливаются в систему (состоят из ротора, закрепленной на нем крыльчатки и двигателя).

Следовательно, если центробежный насос способен справиться с проблемой местного характера, то самовсасывающий применяется для регулирования всей водопроводной системы дома или в квартиры, организации автономного водоснабжения.

Все насосное оборудование, повышающие давление потока воды, функционирую в одном из двух режимов управления:

  • Автоматическое регулирование осуществляется при помощи чувствительных датчиков, реагирующих на поток в момент открывания или перекрывания крана.
  • Ручное – предполагает беспрерывность прибора независимо, от того подается ли вода в данный момент или нет. Отключение устройства осуществляется вручную, необходимо следить за тем, чтобы аппарат не перегрелся. Одним из примеров практического применение оборудования является обустройство «теплых полов», поскольку в таких системах необходимо постоянно поддерживать давление на нужном уровне.

Для корпусной части гидросистемы требуется постоянное охлаждение. Этот процесс обеспечивают либо крыльчатки двигателя (сухой ротор) или перекачиваемая жидкость (мокрый ротор). В конструкцию насоса может быть включена защита от сухого хода, перегрузок, цикличности.

Дата публикации: 06 марта

Похожие статьи

  • Как установить насос для воды
    Как установить насос для воды

    Правила и схемы установки насосов для систем водоснабжения и линий водоотвода, контуров отопления, ирригации и прочих сфер, где без насосов для воды невозможно решить простейшие или сложные задачи.

    22 марта
  • Виды насосов для воды, сфера использования и выбор насосов
    Виды насосов для воды, сфера использования и выбор насосов

    Техническая классификация насосного оборудования для водоснабжения. Критерии выбора, характеристики насосов для воды, конструктивные особенности и область приминения различного типа насосов.

    26 февраля
  • Экономия в оплате за воду и защита от ошпаривания - одно решение
    Экономия в оплате за воду и защита от ошпаривания - одно решение

    Можно ли защитить гибкие шланги, подключенные к стиральной или посудомоечной машине, душевой кабине или в систему заполнения бочка унитаза, от разрывов и поломок, вызванных высоким давлением в системе горячего и холодного водоснабжения?

    13 января 2016
  • Редукционные клапаны для водоснабжения
    Редукционные клапаны для водоснабжения

    Редукционный клапан предназначен для снижения давления в сети водоснабжения, что в свою очеред обеспечивает экономию и комфорт использования. В статье расматриваются такие вопросы как: что представляет собой редукционный клапан? какие виды редукционных клапанов бывают, их основные преимущества и недостатки.

    22 апреля 2014
  • Насосные станции для дома
    Насосные станции для дома

    У потребителя на первом этапе знакомства с насосными станциями возникает вопрос, что такое насосная станция в ее бытовом понятии, и чем она отличается от обычного насоса.

    31 марта 2014
  • Выбор и установка скважинного насоса
    Выбор и установка скважинного насоса

    Определяем параметры скважинного насоса, расчет мощности, напора воды для насоса. Монтаж насоса и ввод в эксплуатацию.

    16 мая 2008
  • Водоснабжение дома. Конструкция колодца
    Водоснабжение дома. Конструкция колодца

    Колодец из бетонных труб, скрепленных цементом и тавровыми прокладками... Доставка воды в дом, правильное устройство водозабора...

    19 февраля 2008
Все статьи