Якщо ви є власником квартири в багатоповерховому будинку або приватного заміського будинку, присадибної ділянки в побуті може виникнути ситуація, коли необхідно купити насос для води. Причини для такого рішення можуть бути різні. Навіть у квартирах, що перебувають на найвищих поверхах напір води з централізованої системи водопостачання може бути недостатній для комфортних умов проживання. Що стосується приватних будинків, то в умовах, де підключення до магістралі неможливо, доводиться розробляти автономне водопостачання та водовідведення. І в кожному з випадків, досягти задовільних результатів можна лише за допомогою автоматичних гідросистем.
Якщо для повсякденного вжитку побутові насоси для води це ситуаційна необхідність, то для виробничих, промислових сфер і комплексів АПК дані самовсмоктуючі установки є обов'язковими. Без них стає неможливим якісне виконання якої-небудь операції.
Глибинні і поверхневі самовсмоктуючі насоси
Механічно гидроустройства можуть бути занурені в рідину, яку вони накачують і називають їх насоси водяні насоси, або розміщуватися поза рідини – поверхневі насоси.
Занурювальні гідромашини – це автономний блок з вбудованим герметичним двигуном, який ефективно працює, коли повністю занурений у рідину, відкачуючи і транспортуючи її з підземного джерела по трубопровідній системі під певним тиском. Зустрічаються вони у багатьох сферах застосуваннях. Одноступінчасті використовуються в дренажних системах, відкачування стічних вод, гідросистем загального призначення і відкачування шламу. Економічним способом отримання високого тиску в відцентрової установки є наявність безлічі робочих коліс (багатоступінчастий насос). Багатоступінчасті заглибні установки зазвичай опускаються вниз по стовбуру свердловини і застосовуються в колодязях або для абсорбції води.
тобто, до цієї групи можна віднести насоси для води глибинні або свердловинні, колодязні, дренажні й фекальні. Двигун глибинних агрегатів може бути штанговий (окреме розміщення приводу від апарату із з'єднанням через штангу) і бесштанговый (привід розміщується в водозабірної шахті). Як правило, насоси функціонують відцентровим або вібраційним способом.
Поверхневі ж апарати спроектовані для розміщення їх далеко від водного джерела і встановлюються безконтактно з середовищем, сполучаючись виключно через водозабірний шланг. Дальність розташування насоса від водного об'єкта, що потребує монтажу потужного апарат для його якісної роботи. Також враховується глибина вододжерела. Вона не повинна перевищувати 8 метрів.
Принцип роботи насосних установок
Часто, досить складно розібратися і визначитися з вибором у розмаїтті гідравлічних механізмів, якщо не мати уявлення, як функціонують насоси для води. Коротка інформація про ці пристрої, не завжди дає повне уявлення про те, яким чином працює агрегат. Крім того, не всі споживачі володіють технічним та інженерною освітою. Дана стаття допоможе зорієнтуватися для правильного вибору обладнання та розширить кругозір на деякі з видів гідравлічних систем.
Найпростіші механізми
Перша машина, яка перетворила енергію поточної або падаючої води на корисні форми енергії і вирішила завдання з транспортуванням води – водопідйомне колесо. Також варто згадати водопідйомний пристрій, зване гвинтовий помпою або архимедовым гвинтом – механізм, історично використовуваний для перенесення води з низького рівня, наприклад, в зрошувальні канави, шляхом обертання гвинтової поверхні всередині труби. Підходить для транспортування гранульованих матеріалів, сільськогосподарських продуктів, рідин. Такий принцип роботи застосовується і в промислових системах управління.
Якщо змінити напрямок подачі води, в верхню частину гвинта, то вона приведе його в дію. Зворотний вплив на механізм має ті ж переваги, що при використанні гвинта для накачування: здатність обробляти дуже брудну рідку масу і регулювати швидкість потоку при високій ефективності.
Насос сильфонного типу конструктивно являє собою гофровану оболонку з одного або декількох шарів (у вигляді гармошки, помпи). При циклічних комбінаціях деформації або стиснення за рахунок тиску або механічного напруги, апарат перекачує рідину, зберігаючи при цьому міцність і герметичність.
Це досить примітивна конструкція, виготовлена з металевих, пластикових або композиційних матеріалів. Сильфонні насоси можуть бути встановлені для регулярно користування або разового для перекачування хімічно активних, їдких рідких середовищ. Вони можуть служити для викачування рідини з каністр, бочок, бутлів і входити в конструкцію біотуалету як складової робочий елемент.
Поршневий або плунжерний насос
Це один з підвидів об'ємних гідросистем, який поєднує в собі характеристики апаратів, що діють за рахунок примусового витіснення і пристроїв з принципом «індукованого потоку». Він сприяє перекачування робочого середовища в невеликих кількостях або встановлюється в місцях, де тиск подачі в системі достатньо велика. На відміну від аналогів серед об'ємних гідроустановок, цей вид не ставитися до оборотним – з-за наявності клапанної системи розподілу, що здійснює зворотно-поступальні дії, функціонально апарат не здатний виступати в якості гідродвигуна.
Конструктивною особливістю гідроустановка є камера у вигляді нерухомого циліндра і розміщені в ній поршень і клапани. Рух поршня нагору зменшує тиск в нижній частині циліндра, збільшуючи його у верхній частині камери. В результаті – робоче середовище надходить в циліндр за рахунок відкриття вхідного клапана. При цьому поршневій клапан знаходиться в закритому положенні і рідина з верхньої частини камери витісняється через вихідну трубу. Після чого поршень переміщається назад вниз, знижуючи тиск вгорі і збільшуючи його внизу. За рахунок цього відбувається закриття клапана на вході і його відкриття на виході. Перекачування в цей час не відбувається.
Камера з поршнем може розташовуватися не тільки вертикально по напряму потоку середовища, але і ортогонально (перпендикулярно) їй. У цьому випадку, система розташування клапанів залишається колишньою – на вхідний і вихідний трубі.
Його, виправдано, можна вважати найпершим насосних механізмом, винайденим спочатку для пожежної безпеки. Свій розвиток поршневі пристрої отримали лише після того, як матеріал для їх виготовлення був замінений з дерева на метал. У міру того, як розвивалася промисловість дана система стала застосовуватися в гірничодобувній галузі, для відкачування рідини з шахт.
Поршневі насоси не слід плутати з роторно-поршневими, до яких відносяться аксіально-поршневі і радіально-поршневі гідромашини.
Апарати значно відрізняються між собою кількістю робочого елемента та його розміщенням відносно приводу. Насоси цієї категорії можуть проводитися з симплексним механізмом. Багато насоси зворотно-поступального типу можуть мати одні циліндр, два (дуплекс) або три (триплекс) циліндра, в деяких випадках від чотирьох або більше. Таким чином моделі об'єднані в групи:
- Одноконтактные (складаються з поршня, з якого тільки одна сторона переміщує рідина).
- Подвійної дії (двухплунжерные) – обидві сторони поршня контактують з текучою середовищем, причому кожен хід поршня одночасно виконує як всмоктування, так і витіснення. Таким чином, для двотактного насоса потрібні дві припливні труби і дві випускні труби.
- Потрійної дії та інші.
В сучасності вироби поршневого типу використовуються повсюдно – коли необхідна в побуті перекачування води з свердловин або колодязів, для накачування велосипедних шин або різних видів спортивних м'ячів. У промисловості поршневий принцип дії присутня в дозувальних устаткуванні і апаратах високого тиску. Насос здатний генерувати більше стиснення ніж об'ємне переміщення і може бути як ручної дії, так і високоефективним з потужним приводом.
Роторний або крильчатий насос
Як одна з модифікацій поршневого типу, механізм складається з розміщених на роторі лопатей (крильчаток), які виконують зворотно-поступальне переміщення усередині порожнини камери і двох пар впускних і випускних клапанів. У деяких випадках лопаті можуть мати змінну довжину і/або натягатися для підтримки контакту зі стінками під час обертання. Рухомі лопаті зміщують рідку середу з усмоктувальної порожнини в нагнітальну, запобігаючи клапанною системою перетік у зворотному напрямку. В цілому пристрій відносять до двуходовому механізму, оскільки його конструкція виключає холостий/сухий хід.
Ручні роторні установки в основному застосовуються для мастила, рідко паливного матеріалу, води або гідравлічних підсилювачів високого тиску (вакуумні). Моделі з середнім тиском включають в себе такі програми, як карбонаторы використовувані для порціонної роздачі, приміром, безалкогольних напоїв або в кавоварках, автоматичного регулювання викидів вихлопних газів, а також в системах хімічної і газової промисловості.
Мембранний тип насоса
Це об'ємної дії механізм, що використовує комбінацію зворотно-поступальних рухів. Пружна, закріплена пластина з гуми, термопласту або тефлону, вигинаючись виконує функцію, рівноцінну поршня в поршневому апараті. Рух мембрани і відповідно робочої середовища проводитися в результаті впливу на них приводу і клапана, розміщеного по обидва боки від діафрагми.
що Проходить через одну з пластин стиснене повітря, здавлює її, таким чином переміщаючи рідину до виходу, одночасно з цим друга пластина навпаки вбирає рідку масу, тим самим створюється вакуумний простір. Після проходження циклу напрямок руху стисненого повітря змінюється в протилежну сторону і хід імпульсу повторюється знову.
В процесі роботи апарату тиск повітря на випускаючу мембрану при кожному циклі порівнянно прирівнюється натиску рідкої середовища. Такі властивості механізму дозволяють використовувати пристрій з закритою випускний клапанною системою без втрат в якості і експлуатаційних терміни. Агрегати досить прості в конструкції і здатні методом самовсмоктування перекачувати воду, хімічно агресивні середовища або рідкі маси з великим вмістом частинок.
Відцентровий насос
У світі гідравліки перевага віддається відцентрових апаратів. В основі системи лежить робочий орган у вигляді колеса з низкою вигнутих лопатей, встановлених всередині захисних дисків. Робоче колесо, завжди занурене в рідину і при обертанні воно змушує її обертатися. Це надає відцентрову силу частинок рідини, яка радіально виводиться назовні. Оскільки механічна енергія передається рідині, тиск і кінетична енергія робочого середовища будуть збільшуватися на нагнітальній стороні робочого колеса. З боку всмоктування рідина витісняється до периферії, викликаючи зниження тиску в центрі. Такий низький тиск допомагає постійно висмоктувати потік робочого середовища в систему.
Це безперервний процес. І це пояснює важливість наповнення робочої середовищем перед пуском відцентрових насосів. Якщо у системі немає робочого середовища, зниження тиску, що виникає внаслідок обертання повітря на стороні всмоктування робочого колеса, буде занадто малою для того, щоб потік рідини засасывался всередину.
Робоче колесо розташовується всередині корпусу, тому що виходить рідина буде збиратися всередині нього і рухатися в напрямку обертання робочого колеса до нагнітаючого патрубка. Якщо тиск робочого колеса опускається до тиску насиченої пари, може статися небезпечне явище – вода почне закипати, утворюючи бульбашки пари, в результаті чого, матеріал робочого колеса з часом буде пошкоджено. Це явище називається кавітацією. Чим більше висота всмоктування, тим менше повинно бути тиск для підйому води з її боку. Це обмеження накладає умови на максимальну висоту всмоктування, яка може бути у гідроустановка. Щоб уникнути кавітації, слід ретельно підбирати апарат.
В залежності від способу застосування колеса можуть бути закритого, відкритого та напіввідкритого типу. Якщо робоча рідина містить тверді домішки, бажано використовувати відкритий тип робочого колеса. Але цей тип кілька менш ефективний.
Серед представлених на ринку моделей існують види для піску, хімічно активний мас або шламу. Масове використання даного типу насосів обумовлено простотою конструкції і низькою собівартістю при виготовленні.
Вихровий насос
Це один з видів лопатевих гідромашин, який посилює натиск невеликого об'єму рідкої середовища без наявності механічних домішок. Встановлюють такі апарати як насос для чистої води в побутових системах автоматичного водопостачання, а також для іригації, хімічну промисловість і котельних установок.
В якості провідного органу обладнання виступає колесо з розміщеними на ньому лопатями. Метод подачі робочого середовища в кожух є принципово відмінною характеристикою гідравлічної системи від аналогів. Надходить вода під впливом відцентрової сили, що виникає в результаті обертання колеса, всмоктування пазів і їх розрядження рухається по периферії до центру (тобто по-іншому, ніж у відцентрових апаратах). Після накопичення в камері достатнього обсягу, рідина починає свій рух уздовж лопатей, у зворотному напрямку і, отримавши швидкісну енергію, відкидається відливної канал.
Завершення циклу відбувається зрівняння сил, після чого він запускається повторно. Це призводить до того, що на кожній лопаті утворюється вихор, що збільшує тиск.
Іншими словами, повітряний потік створений обертання імпелера (робочого колеса) всмоктується в корпус установки вакуумним способом, далі змішується з повітрям, що надходить при заборі робочого середовища. Подальший процес, заснований на різниці густин виробляє відділення всіх компонентів один від одного. Повітря, що відокремився виводиться, а рідина при цьому продовжує здійснювати в камері свою рециркуляцію. При повному виведенні повітря з вхідної лінії, насос досягає повного наповнення водою і починає працювати в режимі відцентрової установки.
Не дивлячись на складні руху робочого середовища, конструкція котла досить проста.
Струменевий насос
Даний механізм відрізняється від інших систем тим, що в ньому немає рухомого робочого органу. У нього під тиском подається робоча середовище. Вилітаючи на великій швидкості з сопла вона за рахунок створюваного розрядження захоплює за собою рідину, що перекачується. Його дія базується на регулюванні швидкості руху – з підвищенням швидкості течії, зменшується тиск рідкої маси. Робочим середовищем можуть виступати рідкі маси, газоподібні речовини або гідросуміші.
Обладнання може застосовуватися як інжектор (для нагнітання) або ежектор (відсмоктування), эдуктор, вакуумний або реактивний насос, аспіратор, в бойлерних на електростанціях, для перекачування рідкої маси (допускаються всілякі домішки і включення до складу). Для запуску в роботу до встановлення необхідно підвести стиснене повітря або пару. Моделі, що функціонують під впливом пари визначають, як пароструминні, а від води - водоструминні.
Гвинтовий насос
Це гідросистема об'ємної дії, яка переміщує рідку середу або тверді речовини вздовж гвинта. Базовий і рухливий орган пристрої – героторная або гвинтова пара, що складається з нерухомої області або статора (внутрішня спіраль) і ротора – рухомий зони (зовнішня спіраль). Вісь обертання спіралей, як правило, зміщена на величину ексцентриситету, яка при русі вздовж всього гвинта утворює герметично замкнуті порожнини. Щільність прилягання і обсяг кожної порожнини – визначає ККД і продуктивність всієї системи.
В конструкцію гідроустановка включений електромагніт, якір, з'єднаний зі штоком. По суті електромагніт забезпечує тяжіння якоря зі штоком, робочим механізмом (поршнем). Коли шток йде вниз, відкривається зворотний клапан і рідка середовище надходить в невелику камеру. Після чого поршень повертається у верхню частину циліндра, видавлюючи воду назад, але зворотний клапан при цьому закривається, і рідина йде в бічній патрубок. Таким чином маленькі порції води видавлюються споживачеві, але з великою частотою і відбувається перекачування води. Вібрація такого агрегату передається на рідку середу і стінки свердловин.
Як працюють насоси високого тиску?
Відсутній тиск у системі водопостачання є мало приємною ситуацією. Якщо прийом душа і ванних процедур або використання води для незначних цілей ще якось терпимо і можливо здійснити в таких умовах, то що стосується побутової техніки (опалювальний котел, посудомийна або пральна машина) – без достатнього напору у водопостачанні вона може просто перестати функціонувати і вийти з ладу.
Раніше вважалося природним, що при відкритті крана або використанні змиву в туалеті в інших точках водорозбору відбувається зниження напору, наприклад, у душі. Сьогодні, система підтримки постійного тиску зустрічаються все частіше і все більше людей хотіли б досягти високого рівня комфорту. Проте досягти цієї мети не так просто. Монтажникам часто доводиться шукати поєднання різних рішень і виконувати складні монтажні роботи, а результат зазвичай виходить занадто громіздким, галасливим і неприйнятно витратним.
Такого роду проблеми вирішуються за допомогою інженерних розробок, представлених на ринку у вигляді насосів для води, з розширеним функціоналом, компактними габаритами, безшумною роботою або частотними регуляторами, здатних підвищувати і стабілізувати тиск води з міських магістралей і накопичувальних баків.
Мінімальне допустимі показники, обов'язкові для безперебійного функціонування більшої частини існуючих побутових приладів знаходяться в межах від 1 до 2,4 атмосфера. Для забезпечення пожежної безпеки та систем пожежогасіння вимоги куди більш високі і допускають мінімальний рівень – 3 атмосфери.
Існує два типи пристроїв високого або підвищеного тиску:
- З функцією самовсмоктування – конструктивно складні, мають високу продуктивність і дозволяють піднімати воду з неглибоких свердловин, колодязів, підземних резервуарів і баків для дощової води;
- Циркуляційні – компактні, з малою потужністю і простою конструкцією, легко встановлюються в систему (складаються з ротора, закріпленою на ньому крильчатки і двигуна).
Отже, якщо відцентровий насос здатний впоратися з проблемою місцевого характеру, то самовсмоктуючий застосовується для регулювання всієї водопровідної системи будинку або квартири, організації автономного водопостачання.
Все насосне обладнання, що підвищують тиск потоку води, функціоную в одному з двох режимів управління:
- Автоматичне регулювання здійснюється за допомогою чутливих датчиків, що реагують на потік у момент відкривання або перекривання крана.
- Ручне – передбачає безперервність приладу незалежно від того, чи подається вода в даний момент чи ні. Відключення пристрою здійснюється вручну, необхідно стежити за тим, щоб апарат не перегрівся. Одним з прикладів практичного застосування обладнання є облаштування «теплих підлог», оскільки в таких системах необхідно постійно підтримувати тиск на потрібному рівні.
Для корпусної частини гідросистеми потрібне постійне охолодження. Цей процес забезпечують або крильчатки двигуна (сухий ротор) або перекачувана рідина (мокрий ротор). У конструкцію насоса може бути включена захист від сухого ходу, перевантажень, циклічності.
