В большинстве описаний работы насосов в интернете есть только разрезы проточной части (в лучшем случае схемы работы по фазам). Это не всегда помогает разобраться в том как именно функционирует насос. Тем более, что не все обладают инженерным образованием. Надеемся, что этот раздел нашего сайта не только поможет вам в правильном выборе оборудования, но и расширит ваш кругозор.
Водоподъемное колесо
С давних времен стояла задача подъема и транспортировки воды. Самыми первыми устройствами такого типа были водоподъемные колеса. Считается, что их изобрели Египтяне. Водоподъемная машина представляла собой колесо, по окружности которого были прикреплены кувшины. Нижник край колеса был опущен в воду.
При вращении колеса вокруг оси, кувшины зачерпывали воду из водоема, а затем в верхней точке колеса , вода выливалась из кувшинов в специальный приемный лоток. для вращения устройства применялать мускульная сила человека или животных.
Винт архимеда
Архимед (287–212 гг. до н. э.), великий ученый древности, изобрел винтовое водоподъемное устройство, позже названное в его честь. Это устройство поднимало воду с помощью вращающегося внутри трубы винта, но некоторое количество воды всегда стекало обратно, т. к. в те времена эффективные уплотнения были неизвестны. В результате, была выведена зависимость между наклоном винта и подачей. При работе можно было выбрать между большим объемом поднимаемой воды или большей высотой подъема. Чем больше наклон винта, тем больше высота подачи при уменьшении производительности.
Поршневой насос
Первый поршневой насос для тушения пожаров, изобратенный древнегреческим механиком Ктесибием, был описан еще в 1 веке до н. э. Эти насосы, по праву, можно считать самыми первыми насосами. До начала 18 века насосы этого типа использовались довольно редко, т.к. изготовленные из дерева они часто ломались. Развитие эти насосы получили после того, как их начали изготавливать из металла. С началом промышленной революции и появлением паровых машин, поршневые насосы стали использовать для откачки воды из шахт и рудников. В настоящее время, поршневые насосы используются в быту для подъема воды из скважин и колодцев, в промышленности — в дозировочных насосах и насосах высокого давления.
Существуют и поршневые насосы, объединенные в группы: двухплунжерные, трехплунжерные, пятиплунжерные и т.п. Принципиально отличаются количеством насосов и их взаимным расположением относительно привода. На картинке вы можете увидеть трехплунжерный насос.
Крыльчатый насос
Крыльчатые насосы являются разновидностью поршневых насосов. Насосы этого типа были изобретены в середине 19 века. Насосы являются двухходовыми, то есть подают воду без холостого хода. Применяются, в основном, в качестве ручных насосов для подачи топлива, масел и воды из скважин и колодцев.
Конструкция: Внутри чугунного корпуса размещены рабочие органы насоса: крыльчатка, совершающая возвратно-поступательные движения и две пары клапанов (впускные и выпускные). При движении крыльчатки происходит перемещение перекачиваемой жидкости из всасывающей полости в нагнетательную. Система клапанов препятствует перетоку жидкости в обратном направлении
Сильфонный насос
Насосы этого типа имеют в своей конструкции сильфон ("гармошку"), сжимая который производят перекачку жидкости. Конструкция насоса очень простая и состоит всего из нескольких деталей. Обычно, такие насосы изготавливают из пластика (полиэтилена или полипропилена). Основное применение — выкачивание химически активных жидкостей из бочек, канистр, бутылей и т.п.
Низкая цена насоса позволяет использовать его в качестве одноразового насоса для перекачивания едких и опасных жидкостей с последующей утилизацией этого насоса.
Пластинчато-роторный насос
Пластинчато-роторные (или шиберные) насосы представляют собой самовсасывающие насосы объемного типа. Предназначены для перекачивания жидкостей. обладающих смазывающей способностью (масла. дизельное топливо и т.п.). Насосы могут всасывать жидкость "на сухую", т.е. не требуют предварительного заполнени корпуса рабочей жидкостью.
Принцип работы: Рабочий орган насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой. Так как ротор расположен эксцентрично, то при его вращении пластины, находясь непрерывно в соприкосновении со стенкой корпуса, то входят в ротор, то выдвигаются из него. Во время работы насоса на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.
Шестеренный насос с наружным зацеплением
Шестеренные насосы с наружным зацеплением шестерен предназначены для перекачивания вязких жидкостей, обладающих смазывающей способность. Насосы обладают самовсасыванием (обычно, не более 4-5 метров).
Принцип действия: Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого в полость всасывания поступает жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен.
Шестеренный насос с внутренним зацеплением
Насосы аналогичны по принципу работы обычному шестеренному насосу, но имеют более компактные размеры. Из минусов можно назвать сложность изготовления.
Принцип действия: Ведущая шестерня приводится в действие валом электродвигателя. Посредством захвата зубьями ведущей шестерни, внешнее зубчатое колесо Вращается. При вращении проемы между зубьями освобождаются, объем увеличивается и создается разрежение на входе, обеспечивая всасывание жидкости. Среда перемещается в межзубьевых пространствах на сторону нагнетания.
Серп, в этом случае, служит в качестве уплотнителя между отделениями засасывания и нагнетания. При внедрении зуба в межзубное пространство объем уменьшается и среде вытесняется к выходу из насоса.
Кулачковый насос с серпообразными роторами
Кулачковые (коловратные или роторные) насосы предназначены для бережной перекачки вызких продуктов, содержащих частицы. Различная форма роторов, устанавливаемая в этих насосах, позволяет перекачивать жидкости с большими включениями (например, шоколад с цельными орехами и т.п.) Частота вращения роторов, обычно, не превышает 200. 400 оборотов, что позволяет производить перекачивание продуктов не разрушая их структуру. Применяются в пищевой и химической промышленности.
На картинке можно посмотреть роторный насос с трехлепестковыми роторами. Насосы такой конструкции применяются в пищевом производстве для бережной перекачки сливок, сметаны, майонеза и тому подобны жидкостей, которые при перекачивании насосами других типов могут повреждать свою структуру. Например, при перекачке центробежным насосом (у которого частота вращения колеса 2900 об/мин) сливок, они взбиваются в масло.
Импеллерный насос
Импеллерный насос (ламельный, насос с мягким ротором) является разновидностью пластинчато-роторного насоса. Рабочим органом насоса является мягкий импеллер, посаженый с эксцентриситетом относительно центра корпуса насоса. За счет этого при вращении рабочего колеса изменяется объем между лопастями и создается разрежение на всасывании. Что происходит дальше видно на картинке.
Насосы являются самовсасывающими (до 5 метров). Преимущество — простота конструкции.
Синусный насос
Название этого насоса происходит от формы рабочего органа – диска, выгнутого по синусоиде. Отличительной особенностью синусных насосов является возможность бережного перекачивания продуктов содержащих крупные включения без их повреждения. Например, можно легко перекачивать компот из персиков с включениями их половинок (естественно, что размер перекачиваемых без повреждения частиц зависит от объема рабочей камеры. При выборе насоса нужно обращать на это внимание).
Размер перекачиваемых частиц зависит от объема полости между диском и корпусом насоса. Насос не имеет клапанов. Конструктивно устроен очень просто, что гарантирует долгую и безотказную работу.
На валу насоса, в рабочей камере, установлен диск, имеющий форму синусоиды. Камера разделена сверху на 2 части шиберами (до середины диска), которые могут свободно перемещаться в перпендикулярной к диску плоскости и герметизировать эту часть камеры не давая жидкости перетекать с входа насоса на выход (см. рисунок). При вращении диска он создает в рабочей камере волнообразное движение, за счет которого происходит перемещение жидкости из всасывающего патрубка в нагнетательный. За счет того, что камера наполовину разделена шиберами, жидкость выдавливается в нагнетательный патрубок.
Винтовой насос
Основной рабочей частью эксцентрикового шнекового насоса является винтовая (героторная) пара, которая определяет как принцип работы, так и все базовые характеристики насосного агрегата. Винтовая пара состоит из неподвижной части – статора, и подвижной – ротора.
Статор – это внутренняя n+1-заходная спираль, изготовленная, как правило, из эластомера (резины), нераздельно (либо раздельно) соединенного с металлической обоймой (гильзой).
Ротор – это внешняя n-заходная спираль, которая изготавливается, как правило, из стали с последующим покрытием или без него.
Стоит указать, что наиболее распространены в настоящее время агрегаты с 2-заходными статором и 1-заходным ротором, такая схема является классической практически для всех производителей винтового оборудования.
Важным моментом, является то, что центры вращения спиралей, как статора, так и ротора смещены на величину эксцентриситета, что и позволяет создать пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора создаются замкнутые герметичные полости вдоль всей оси вращения. При этом количество таких замкнутых полостей на единицу длины винтовой пары определяет конечное давление агрегата, а объем каждой полости – его производительность.
Насосы этого типа получили большое распространение в пищевой и нефтехимической промышленности.
Перистальтический насос
Насосы этого типа предназначены для перекачивания вязких продуктов с твердыми частицами. Рабочим органом является шланг. Преимущество: простота конструкции, высокая надежность, самовсасывание.
Принцип работы: При вращении ротора в глицерине башмак полностью пережимает шланг (рабочий орган насоса), расположенный по окружности внутри корпуса, и выдавливает перекачиваемую жидкость в магистраль. За башмаком шланг восстанавливает свою форму и всасывает жидкость. Абразивные частицы вдавливаются в эластичный внутренний слой шланга, затем выталкиваются в поток, не повреждая шланга.
Вихревой насос
Вихревые насосы предназначены для перекачивания различных жидкотекучих сред. насосы обладают самовсасыванием (после залива корпуса насоса жидкостью). Преимущества: простота конструкции, высокий напор, малые размеры.
Принцип действия: Рабочее колесо вихревого насоса представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопатками, расположенными на периферии колеса. В корпусе имеется кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, плотно примыкая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединенные с кольцевой полостью.
При вращении колеса жидкость увлекается лопатками и одновременно под воздействием центробежной силы закручивается. Таким образом, в кольцевой полости работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, почему насос и называется вихревым. Отличительная особенность вихревого насоса заключается в том, что один и тот же объем жидкости, движущейся по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопастное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а следовательно, и напора.
Газлифт
Газлифт (от газ и англ. lift — поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом газе. Газлифт применяют главным образом для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. Известны подъёмники, в которых для подачи жидкости, главным образом воды, используют атмосферный воздух. Такие подъёмники называют эрлифтами или мамут-насосами.
В газлифте, или эрлифте, сжатый газ или воздух от компрессора подаётся по трубопроводу, смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную или водо-воздушную эмульсию, которая поднимается по трубе. Смешение газа с жидкостью происходит внизу трубы. Действие газлифта основано на уравновешивании столба газожидкостной эмульсии столбом капельной жидкости на основе закона сообщающихся сосудов. Один из них — буровая скважина или резервуар, а другой — труба, в которой находится газожидкостная смесь.
Мембранные насосы
Принцип работы: Две мембраны, соединенные валом, перемещаются вперед и назад под воздействием попеременного нагнетания воздуха в камеры позади мембран с использованием автоматического воздушного клапана.
Всасывание: Первая мембрана создает разрежение, когда она движется от стенки корпуса. Нагнетание: Вторая мембрана одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее по направлению к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению, напору со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны
Оседиагональные насосы (шнековые)
Шнековые насосы часто путают с винтовыми. Но это совершенно разные насосы, как можно увидеть в нашем описании. Рабочим органом является шнек. Насосы этого типа могут перекачивать жидкости средней вязкости (до 800 сСт), обладают хорошей всасывающей способностью (до 9 метров), могут перекачивать жидкости с крупными частицами (размер определяется шагом шнека). Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, солярки и т.п.
Внимание! Насосы НЕСАМОВСАСЫВАЮЩИЕ. Для работы в режиме всасывания требуется заливка корпуса насоса и всего всасывающего шланга)
Центробежный насос
Центробежные насосы являются самыми распространенными насосами. Название происходит от принципа действия: насос работает за счет центробежной силы. Насос состоит из корпуса (улиитки) и расположенного внутри рабочего колеса с радиальными изогнутыми лопастями. Жидкость попадает в центр колеса и под действием центробежной силы отбрасывается к его перифирии а затем выбрасывается через напорный патрубок.
Насосы используются для перекачивания жидких сред. Существуют модели для химически активный жидкостей, песка и шлама. Отличаются материалами корпуса: для химических жидкостей используют различные марки нержавеющих сталей и пластика, для шламов — износостойкие чугуны или насосы с покрытием из резины. Массовое использование центробежных насосов обусловлено простотой конструкции и низкой себестоимостью изготовления.
Многосекционный насос
Многосекционные насосы — это насосы с несколькоми рабочими колесами, расположенными последовательно. Такая компоновка нужна тогда, когда необходимо большое давление на выходе.
Дело в том, что обычное центробежное колесо выдает максимальное давление 2-3 атм.
По этому, для получения более высоких значение напора, используют несколько последовательно установленных центробежных колес. (по сути, это несколько последовательно соединенных центробежных насосов).
Такие типы насосов используют в качестве погружных скважинных и в качестве сетевых насосов высокого давления.
Трехвинтовой насос
Трехвинтовые насосы предназначены для перекачивания жидкостей, обладающих смазывающей способностью, без абразивных механических примесей. Вязкость продукта — до 1500 сСт. Тип насоса объемный. Принцип работы трехвинтового насоса понятен из рисунка.
Насосы этого типа применяются: — на судах морского и речного флота, в машинных отделениях, — в системах гидравлики, — в технологических линиях подачи топлива и перекачивания нефтепродуктов.
Струйный насос
Струйный насос предназначен для перемещения (откачки) жидкостей или газов с помощью сжатого воздуха (или жидкости и пара), подающегося через эжектор. Принцип работы насоса основан на законе Бернули (чем выше скорость течения жидкости в трубе, тем меньше давление этой жидкости). Этим обусловлена форма насоса.
Конструкция насоса чрезвычайно проста и не имеет движущихся деталей. Насосы этого типа можно использовать в качестве вакуумный насосов или насосов для перекачивания жидкости (в том числе, содержащих включения). для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара.
Струйные насосы, работающие от пара, называют пароструйными насосами, работающие от воды — водоструйными насосами. Насосы, отсасывающие вещество и создающие разрежение, называются эжекторами. Насосы нагнетающие вещество под давлением — инжекторами.
Гидротаранный насос
Этот насос работает без подвода электроэнергии, сжатого воздуха и т.п. Работа насоса этого типа основана на энергии поступающей самотеком воды и гидроудара, возникающего при резком её торможении.
Принцип работы гидротаранного насоса: По всасывающей наклонной трубе вода разгоняется до некоторой скорости, при которой отбойный подпружиненный клапан (справа), преодолевает усилие пружины и закрывается, перекрывая поток воды. Инерция резко остановленной воды во всасывающей трубе создает гидроудар (т.е. кратковременно резко возрастает давление воды в питающей трубе).
Величина этого давления зависит от длины питающей трубы и скорости потока воды. Возросшее давление воды открывает верхний клапан насоса и часть воды из трубы проходит в воздушный колпак (прямоугольник сверху) и отводящую трубу (слева от колпака). Воздух в колпаке сжимается, накапливая энергию.
Т.к. вода в питающей трубе остановлена, давление в ней падает, что приводит к открытию отбойного клапана и закрытию верхнего клапана. После этого вода из воздушного колпака выталкивается давлением сжатого воздуха в отводящую трубу. Так как отбойный клапан открылся, вода снова разгоняется и цикл работы насоса повторяется.
Спиральный вакуумный насос
Спиральный вакуумный насос представляет собой объёмный насос внутреннего сжатия и перемещения газа. Каждый насос состоит из двух высокоточных спиралей Архимеда (серповидные полости) расположенных со смещением в 180° друг относительно друга. Одна спираль неподвижна, а другая крутится двигателем.
Подвижная спираль совершает орбитальное вращение, что приводит к последовательному уменьшению газовых полостей, по цепочке сжимая и перемещая газ от периферии к центру. Спиральные вакуумные насосы относятся к категории «сухих» форвакуумных насосов, в которых не используются вакуумные масла для уплотнения сопряженных деталей (нет трения — не нужно масло). Одной из сфер применения данного вида насосов являются ускорители частиц и синхротроны, что само по себе уже говорит о качестве создаваемого вакуума.
Ламинарный (дисковый) насос
Ламинарный (дисковый) насос является разновидностью центробежного насоса, но может выполнять работу не только центробежных, но и прогрессивных полостных насосов, лопастных и шестеренчатых насосов, т.е. перекачивать вязкие жидкости. Рабочее колесо ламинарного насоса представляет собой два и более параллельных диска.
Чем больше расстояние между дисками, тем более вязкую жидкость может перекачивать насос. Теория физики процесса: в условиях ламинарного течения слои жидкости движутся с различной скоростью по трубе: слой, наиболее близкий к неподвижной трубе (так называемый пограничный слой), течёт медленнее, чем более глубокие (близкие к центру трубы) слои текущей среды. Аналогично, когда жидкость поступает в дисковый насос, на вращающихся поверхностях параллельных дисков рабочего колеса образуется пограничный слой. По мере вращения дисков энергия переносится в последовательные слои молекул в жидкости между дисками, создавая градиенты скорости и давления по ширине условного прохода. Эта комбинация граничного слоя и вязкого перетаскивания приводит к возникновению перекачивающего момента, который «тянет» продукт через насос в плавном, почти не пульсирующем потоке.
Принцип работы насоса. Как работают самые популярные виды насосов
Поршневые насосы применяются в частных домах для подъёма воды из скважин и колодцев, а в промышленности — в дозировочных насосах и насосах высокого давления.
По числу насосов и их расположению сравнительно привода поршневые насосы подразделяются на ряд групп: двухплунжерные, трёхплунжерные, пятиплунжерные и т.д.
Крыльчатые насосы
Крыльчатые насосы являются разновидностью поршневых насосов. Данные устройства подают воду без холостого хода. Аппараты эксплуатируются как ручные насосы для подачи топлива, масел и воды.
Изготавливаются данные устройства из чугуна. Рабочие детали — крыльчатка, которая совершает возвратно-поступательные движения и две пары клапанов (впускные и выпускные). Крыльчатка перемещает перекачиваемую жидкость из всасывающей полости в нагнетательную. Отток жидкости предотвращает система клапанов.
Сильфонные насосы
Жидкость перекачивается сжиманием и расжиманием сильфона ("гармошки"), что упрощает конструкции. Аппараты изготавливаются из полиэтилена или полипропилена. Агрегаты перекачивают химически активные жидкости из больших ёмкостей в меньшие.
Пластинчато-роторный насос
Пластинчато-роторные (или шиберные) насосы относятся к самовсасывающим объёмным насосам. Устройства перемещают вещества со смазывающими свойствами (масло, дизельное топливо и т.п.). Данные аппараты работают "на сухую", т.е. не нуждаются в промежуточном наполнении корпуса рабочей жидкостью.
Устройства состоят из следующих деталей:
1. Пластины – плоские детали, проталкивающие воздух и перемещающие его по проточному тракту (изготавливаются из металла для масляных насосов, из графита или полимеров – для безмасляных);
2. Ротор – подвижная вращающаяся деталь с равномерно вырезанными пазами для пластин;
3. Статор – неподвижный конструктивный элемент, жёстко закрепляемый на время работы;
4. Всасывающий канал – патрубок, через который воздух подаётся в систему;
5. Нагнетательный канал – патрубок, через которых газ выходит под давлением.
При включении двигателя насоса ротор начинает вращаться, на всасывающей стороне создаётся разрежение и перемещаемая масса наполняет расстояние между пластинами, после чего выалкивается в нагнетательный патрубок.
Импеллерный насос
Импеллерный насос (он же ламельный или насос с мягким ротором) один из подвидов пластинчато-роторного насоса. Рабочим органом устройств является импеллер — лопаточная машина, помещённая в центре круглой рабочей камеры. При вращении рабочего колеса формируется разрежение на всасывание. На выход перекачиваемая масса выталкивается. Насосы являются самовсасывающими (до 5 метров).
Шестерённый насос с наружным зацеплением
Устройства перемещают вязкие жидкости и создают разряжение с глубины до 4-5 метров. Главная и ведомая шестерни всё время зацеплены с ведомой и крутятся в разные стороны. Зубья, выходя из зацепления, формируют разрежение (вакуум). Жидкость заполняет участок между зубьями двух шестерён и переносится из полости всасывания в полость нагнетания.
Там зубья шестерён зацепляются и вытесняют жидкость в нагнетательный трубопровод. Зубья вступают в плотный контакт, поэтому обратный переток жидкости из полости нагнетания в полость всасывания нереален.
Шестерённый насос с внутренним зацеплением
Данный насос компактнее предыдущего. Ведущая шестерня вращается валом электродвигателя. Внешнее зубчатое колесо вращается зубьями ведущей шестерни. При вращении проёмы между зубьями освобождаются и создаётся разрежение на входе, обеспечивающее всасывание жидкости. При вхождении зуба в свободное пространство жидкость выталкивается к выходу из насоса.
Кулачковый насос
Кулачковые (они же коловратные или роторные) насосы перемещают вязкие продукты, которые содержат частицы. Различные роторы перекачивают жидкости с крупными включениями (например, шоколад с цельными орехами). Частота вращения роторов не превышает 400 оборотов, что сохраняет структуру продуктов при перекачивании. Данные аппараты используются в пищевой и химической отрасли.
Трёхлепестковый роторный насос
Насосы аккуратно перекачивают на пищевом производстве жидкости, перемещение которых другими насосами изменит их структуру — сливок, сметаны, майонеза. Например, если перекачивать сливки центробежным насосом с частотой оборотов 2900 об/мин, они взбиваются в масло.
Синусный насос
Синусный насос перемещает жидкости с крупными включениями без их дефекта, например, компот с дольками фруктов. Величина перекачиваемых без повреждения частиц зависит от объёма рабочей камеры и полости между диском и корпусом насоса.
У насоса клапаны отсутствуют. На валу насоса, в рабочей камере, вмонтирован вытянутый по синусоиде диск. Камера разделена на две части, которые легко перемещаются перпендикулярно к диску и герметизируют часть камеры, не давая жидкости перетекать с входа насоса на выход. При вращении диск образует в рабочей камере волнообразное движение, которое перекачивает жидкость из всасывающего патрубка в нагнетательный.
Винтовой насос
Винтовые насосы относятся к объёмным насосам и перемещают высоковязкие жидкости с большим числом абразивных частиц. Рабочей частью является винтовая пара, состоящая из неподвижной части – статора, и подвижной – ротора. Статор – внутренняя заходная спираль из эластомера (резины), соединённая с металлической обоймой (гильзой).
Ротор – внешняя заходная спираль из стали с антикоррозийной поверхностью. Популярны аппараты с двумя-заходными статорами и одним-заходным ротором. Центры вращения спиралей сдвинуты на величину смещения оси диска от оси вала. Это формирует пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора образуются замкнутые герметичные полости по всей оси вращения.
Преимущества винтовых насосов:
- самовсасывание с глубины до 7-9 метров;
- аккуратное перекачивание жидкости с сохранением структуры включений и высоковязких жидкостей;
- перемещение агрессивных жидкостей.
Подобные устройства популярны в пищевой и нефтехимической сфере
Перистальтический (шланговый) насос
Устройства состоят из:
Привод вращает ротор с кулачками, которые передавливают трубку. Перекачиваемое вещество за счёт разницы давления перемещается по трубке. Конструкция позволяет точно дозировать рабочее вещество. Скорость его вращения регулирует движение перекачиваемого вещества. Ролики устанавливаются на роторе.
В ряде моделей данная деталь сменная, из-за этого регулируется давление внутри шланга и скорость перемещения жидкости. Шланг выпускается из синтетического каучука или полимеров. Выбор внутреннего диаметра шланга зависит от особенностей перекачиваемой среды.
Вихревой насос
Рабочее колесо вихревого насоса выглядит в форме плоского диска с короткими радиальными прямолинейными лопатками, размещёнными на периферии колеса. В корпусе есть кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, прочно прилегая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединённые с кольцевой полостью. Вращение колеса захватывает жидкость лопатками. Параллельно под влиянием центробежной силы жидкость закручивается, и в кольцевой полости работающего насоса создаётся парное кольцевое вихревое движение.
В вихревом насосе один и тот же объём жидкости на участке от входа до выхода из неё неоднократно попадает в межлопастное пространство колеса, где получает дополнительное приращение энергии и напора.
Данные аппараты являются самовсасывающими и обладают следующими преимуществами:
Газлифт
Газлифт — устройство для подъёма жидкости благодаря энергии, имеющейся в смешанном с ней сжатом газе. Подобные аппараты используют для добычи нефти из буровых скважин, применяя выходящий из нефтеносных пластов газ. Бывают приборы, эксплуатирующие атмосферный воздух для подачи воды. Данные подъёмники называют эйрлифтами или мамут-насосами.
В газлифте сжатый газ или воздух от компрессора соединяется с жидкостью, формируя газожидкостную или водно-воздушную эмульсию, которая и поднимается по трубе. Газ с жидкостью смешивается внизу трубы. Газлифт уравновешивает давление по закону сообщающихся сосудов. Один из них — буровая скважина или резервуар, другой — труба с газожидкостной смесью.
Мембранный насос
Мембранный насос бывает одно- или двухмембранный. Одна или две мембраны, соединённые валом, перемещаются вперёд-назад под влиянием поочерёдного нагнетания воздуха в камеры позади мембран автоматическим воздушным клапаном. Работа проводится в два этапа:
1.Всасывание: Первая мембрана образует разрежение, когда перемещается от стенки корпуса.
2. Нагнетание: Вторая мембрана попеременно передаёт давление воздуха на жидкость, располагающуюся в корпусе, продавливая её к выпускному отверстию. При каждом цикле давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению со стороны жидкости. Мембранные насосы функционируют при закрытом выпускном клапане без вреда для продолжительности службы мембраны.
- простота конструкции;
- самовсасывание до 9 метров;
- перекачивают химически агрессивные жидкости и жидкости с большим наличием частиц.
Шнековый насос
Рабочим органом является шнек. Насосы втягивают жидкости средней вязкости с глубины до 9 метров. Подобные аппараты перемещают нефтешламы, мазуты, солярку и т.п. Для работы необходима заливка корпуса насоса и всасывающего шланга.
Центробежный насос
Центробежный насос функционирует благодаря центробежной силе. Аппарат состоит из корпуса («улитки») и размещённого в рабочем колесе с радиальными изогнутыми лопастями. Жидкость проникает в центр колеса, под влиянием центробежной силы откидывается к его периферии, а затем высасывается через напорный патрубок.
Центробежные насосы перемещают разнообразные жидкости:
- модели из нержавеющей стали или пластика — химические;
- модели из износостойких марок чугуна или с резиновым покрытием — шлам.
Многосекционный насос
Агрегат состоит из нескольких совмещённых центробежных насосов. Данное оборудование применяют как сетевые насосы высокого давления и для подъёма воды из скважин.
Струйный насос
Струйный насос перемещает частицы посредством подающихся через эжектор сжатого воздуха жидкости или пара. Устройства применяются как вакуумный насос или насос для перемещения жидкости, содержащих включения. Для функционирования насоса необходимо поступление сжатого воздуха или пара. Работающие от пара струйные насосы называют пароструйными, работающие от воды — водоструйными.
Гидротаранный насос
Аппарат работает без отдельного привода — электроэнергии, сжатого воздуха и т.п. Принцип действия составляет энергия поступающей самотеком воды и гидроудара, появляющегося при её резкой остановке.
В устройстве вода разгоняется по всасывающей наклонной трубе. При достижении определённой скорости отбойный подпружиненный клапан преодолевает усилие пружины и закрывается, преграждая поток воды. Инерция резко остановленной воды во всасывающей трубе создаёт гидроудар, т.е. кратковременно резко повышается давление воды в питающей трубе.
Давление зависит от длины питающей трубы и скорости потока воды. Увеличенное давление воды открывает верхний клапан насоса, и часть воды из трубы проходит в воздушный колпак и отводящую трубу. Воздух в колпаке сжимается, накапливая энергию. Так как вода в питающей трубе остановлена, давление в ней понижается, из-за чего открывается отбойный клапан и закрывается верхний.
Вода из воздушного колпака вытесняется давлением сжатого воздуха в отводящую трубу. Когда отбойный клапан открывается, вода опять разгоняется и фаза работы насоса повторяется.
Спиральный вакуумный насос
Устройство сжимает и перекачивает газ. Аппарат состоит из двух высокоточных спиралей Архимеда (серповидные полости), размещённых под углом 180° применительно друг друга. Одна спираль спокойна, вторая вращается двигателем. Подвижная спираль осуществляет орбитальное вращение. Это уменьшает газовые полости, по цепочке сжимая и перемещая газ от периферии к центру.
Аппараты входят в разряд «сухих» насосов и используется в ускорителях частиц и синхротронах.
Ламинарный дисковый насос
Аппарат применяется как центробежный, лопастной и шестерёнчатый насос, т.е. перемещает вязкие жидкости. Рабочее колесо ламинарного насоса состоит из двух или более параллельных дисков. Чем больше расстояние между дисками, тем более вязкую жидкость перекачивает насос. При ламинарном течении слои жидкости движутся с различной скоростью по трубе.
Ближайший к неподвижной трубе (пограничный) слой течёт медленнее более глубоких, близких к центру трубы слоёв. Когда жидкость поступает в дисковый насос, на вращающихся поверхностях параллельных дисков рабочего колеса создаётся пограничный слой. По мере вращения дисков энергия переносится в последовательные слои жидкости между дисками, образуя разные скорости и давления. Процесс создаёт перекачивающий момент, который «тянет» продукт через насос в плавном потоке.
Купить насосное оборудование можно в интернет-магазине «Промышленная Автоматизация».
Насосы: назначение, устройство, функции, принцип действия
Мы живем в такое отличное время, когда многие задачи, с которыми часто сталкиваемся, значительно упрощаются с помощью какой-либо техники. Среди подобного оборудования имеются насосы.
Что такое бытовой насос, и зачем нужен такой прибор?
Определение насоса звучит так: это гидромашина, которая способна выполнять преобразование механической энергии в энергию жидкостного потока. Данное описание означает, что прибор имеет какое-либо движущееся тело (вращающийся мотор), от которого энергия передается жидкой среде. Становится понятным, что назначение техники заключается в транспортировке какой-то жидкости.
Наиболее распространенными являются модели для воды, которые могут работать как с чистой средой, так и с загрязненной, имеющей какие-либо твердые включения. Кроме того, водяной агрегат может использоваться с холодной и горячей жидкостью. Помимо воды, устройство может перекачивать и другие жидкие среды — например, фреон в системе кондиционирования или антифриз в отопительном контуре, для чего предназначен циркуляционный прибор.
В каких областях применяется такое оборудование?
Разнообразие гидравлических машин подобного рода очень велико, благодаря чему имеется большое количество сфер, где задействуется такая техника.
Сельское хозяйство
- произвести осушение подвала после подтопления;
- сортировать воду из озера или пруда, находящегося рядом с участком;
- подать раствор, когда нужно побелить деревья.
Водяной насос смогут оценить и фермеры, содержащие домашнее хозяйство. Техника этого типа быстро организовать подачу воды для скота или выполнить очистку сточной ямы.
Повседневная жизнь
В быту данные приборы тоже могут быть очень полезны. С их помощью легко решить следующие задачи:
- дренажный насос позволит выполнить отведение грязной воды от сантехнических агрегатов;
- погружные насосы даут возможность подать чистую жидкость в систему водоснабжения (в том числе питьевого) из скважин;
- циркуляционные устройства организуют движение термического носителя по линии отопления;
- поверхностные насосы смогут легко осушить затопленный погреб.
Есть еще повысительные модели, функция которых заключается в обеспечении необходимого уровня гидродавления.
Прочие сферы
Насосное оборудование актуально и для многих других областей. Активно эксплуатируют приборы в данных отраслях:
- строительство;
- ЖКХ;
- торговля.
Насосная техника способна обеспечивать и очень сложные решения в таких сферах, как топливная, металлургическая, обрабатывающая, добывающая, машиностроительная и пищевая промышленность, исследование недр земли.
Как устроены насосы и в чем заключается их принцип работы?
На сегодняшний день имеется множество видов насосного оборудования, у которых и алгоритм действия, и конструкция отличаются друг от друга. Но существуют два основных типа, активно применяемые в быту и сельском хозяйстве. Это центробежные и вихревые модели.
Насосы центробежного типа
Конструкция данных аппаратов включает следующие элементы:
- корпус спиральной (улиточной) формы;
- рабочее колесо с загнутыми назад лопатками;
- подшипники;
- электрический мотор;
- две полумуфты.
Как работают эти компоненты? Пользователь подключает прибор к электричеству, электромотор начинает вращаться. Вместе с ним двигается и одна из полумуфт. Она соединена со второй полумуфтой, благодаря чему передает ей свое движение. Через данный элемент вращение переходит на подшипники, которые, в свою очередь, двигают жестко закрепленное рабочее колесо.
При функционировании центробежные агрегаты полностью заполняются жидкостью. Вращающееся колесо отбрасывает эту жидкость из центра к окраинам, в результате чего на периферии повышается давление, а в центре создается разреженная область. Это способствует поступлению воды (или другой жидкости) в трубопровод. Данное обстоятельство приводит к тому, что на входе тоже создается разрежение, и вода пытается его заполнить, поэтому поступает в насос.
Центробежные модели имеют большое количество положительных качеств:
- они равномерно падают жидкость и могут обеспечить постоянный напор;
- регулировка оборудования отличается простотой;
- приборы характеризуются довольно большой высотой всасывания;
- обслуживание аппаратов не сопровождается трудностями;
- рабочая жидкость может иметь загрязнения.
Самый большой недостаток оборудования этого исполнения заключается в том, что перед применением в его корпус нужно вручную залить рабочую жидкость. Среди минусов также стоит отметить прихотливость к эксплуатационным условиям и понижение КПД при большой вязкости жидкости.
Вихревые насосные агрегаты
Устройства этого исполнения похожи на своих центробежных «коллег». Они тоже имеют рабочее колесо с лопастями, которое хорошо зафиксировано на валу. Однако их конструкция не предусматривает подшипников, а между лопастями и корпусом есть маленький зазор, размер которого не превышает 0,2 мм.
Каждая лопасть при вращательном движении создает водяной вихрь, в результате чего значительно увеличивается давление. Из-за этого рабочая жидкость продвигается в трубопровод.
Насосы вихревой типа способны обеспечивать очень большой гидравлический напор, но могут справляться только с малыми объемами перекачиваемой жидкости. Преимущества оборудования обширны:
- они имеют эффект самовсасывания;
- конструкция техники очень проста, что обуславливает дешевое обслуживание;
- вихревые модели почти не зависят от давления сопротивления;
- устройства могут эффективно работать с жидкостью, которая насыщена газами.
Негативные стороны приборов заключаются в небольшом КПД (около 45%), а также довольно быстром износе внутренних компонентов.
Резюме
Насос представляет собой оборудование, с помощью которого можно организовать транспортировку какой-либо жидкости. Данная техника пользуется большой популярностью и имеет обширную область применения. Ее активно эксплуатируют в быту, в промышленности, в торговле, строительстве и сельском хозяйстве.
Для решения хозяйственных и бытовых задач используются в основном модели с вихревой или центробежной конструкцией. Устройство данного оборудования отличается простотой и не предусматривает сложных элементов. Поэтому такие приборы редко ломаются и легко обслуживаются.