Особенности применения вихревых насосов

Группы поверхностных насосных систем

Все поверхностные насосные системы условно делят на три группы:

• Насосные станции – полностью укомплектованные автономные гидросистемы, способные обеспечивать постоянную подачу воды в трубопроводы для бытовых нужд большого домовладения. Периодически требуют технического обслуживания и установки дополнительного оборудования (манометра, эжектора, датчика напора, специальной разводки водотока). Характеризуются высокими показателями выходного напора и мощностью электродвигателя.
• Фонтанные установки для обустройства ландшафта. Применяются для забора и циркуляции воды в природном или искусственном водоёме, для чего снабжены дополнительными мембранными фильтрами, предотвращающие попадание механических частиц в агрегат. Часто такие насосы бывают укомплектованы усиленным герметичным корпусом для монтажа на открытых участках.
• Установки для канализации с функцией водоотведения. Обеспечивают работу септиков, биотуалетов, выгребных ям. Отличаются большой пропускной способностью сильно загрязнённых стоков. Подразделяются на устройства для внешнего (наружного) и внутреннего использования.

Неправильный выбор насоса по его назначению приводит к быстрому износу и поломке частей механизма двигателя в связи с постоянной работой на повышенной мощности или перепадом напряжения в сети, что часто бывает на загородных участках. Очевидно, что если вы установите в скважину с грязной водой глубинный аппарат, предназначенный для эксплуатации в чистой среде (питьевая вода), то совсем скоро он выйдет из строя – клапан для забора жидкости будет забит примесями, что приведёт к работе на холостом ходу и сгоранию обмотки электродвигателя.

Выбор по чистоте воды

Для определения критерия выбора по чистоте воды используют следующие показатели:

• Чистая вода: содержание твёрдых микрочастиц не более 150 гр/м – допустимо применение всех видов поверхностных насосов, скважинных установок и их различных модификаций.
• Средняя степень загрязнённости: содержание микрочастиц и примесей не превышает 200 гр/м – такая вода подходит только для фонтанных агрегатов, некоторых видов насосных станций с циркуляционным типом двигателя и дренажных систем.
• Тяжёлая грязная вода: показатель концентрации механических микрочастиц более 200 грамм на кубометр. Применяют только дренажные и канализационные поверхностные устройства.

Самостоятельная оценка чистоты воды при установке колодца или скважины на питьевую воду недопустима. Кроме скорого износа всей локальной гидросистемы, вы рискуете получить элементарное пищевое отравление

Поверхностные насосы

Поверхностный тип насосов – самый распространённый среди владельцев загородных домов, дач и коттеджей. Такие агрегаты больше всего подходят для монтажа собственной станции водоснабжения, постройке оросительной системы для сада и огорода, установке автономной канализации с циркуляцией нечистот в септике. Основные преимущества перед погружными устройствами – простота в обслуживание, экономичность, небольшие размеры и возможность быстрого демонтажа, что обеспечивает высокую мобильность. Комплектация дополнительным автоматизированным оборудованием делают их полноценным насосным станциям, а при использовании эжектора можно поднимать воду из глубины, превышающую 10 метров в несколько раз.

Различают два основных типа поверхностных агрегатов по способу подачи воды:

• Вихревой – такой тип двигателя насоса способен создать высокое давление на выходе. Его конструкция достаточно проста даже для небольшого ремонта в домашних условиях: рабочая ось вала снабжена колесам с лопастями в контуре, куда по касательной поступает вода. Минимальный зазор между вращающимися особыми лопатками и корпусом создаёт давление и «вихрь», придавая центробежную выталкивающую силу жидкости. Несмотря на относительно низкий показатель КПД (всего 45%), вихревой тип может обеспечивать долгую работу при минимальном потреблении электроэнергии. Недостатком такого типа устройства можно считать только один – он предназначен для работы только с чистой водой. Для решения этой проблемы устанавливают дополнительные фильтры на шланге у точки водозабора и на входном клапане самого агрегата.
• Центробежный тип имеет тот же принцип работы, но в отличие от вихревого, жидкость в нём движется только под воздействием центробежной силы, поэтому при равных технических параметрах, мощность вихревого будет всегда в пять раз выше. Центробежный более устойчив к небольшим загрязнениям, а работа его двигателя в два раза тише. Небольшие переносные модели такого типа насосов популярны у садоводов и используются только для полива огорода или подъёма воды из небольшого колодца.

Внимание: чтобы гарантированно продлить жизнь вашего поверхностного насоса, устанавливайте специальное фильтрующее устройство на входном патрубке

Автономная насосная станция

Идеальное решение водоснабжения загородного дома – автономная насосная станция. Основное преимущество станции перед всеми другими системами – это возможность бесперебойной подачи воды при падении напряжения в сети или даже его полного отключения. Такой агрегат снабжён гидроаккумулятором, который обеспечивает автономность. Сама насосная станция собирается из дополнительных частей:

• поверхностный насос любого типа;
• гидроаккумулятор;
• обратный клапан;
• реле с датчиками управления.

Такое насосное оборудование отличается меньшим износом электродвигателя, надёжностью подачи воды и возможностью подключения в зависимости от выбранной мощности нескольких точек водопотребления.

Выбор насосного агрегата следует начать с изучения материалов, из которого он изготовлен. Материал узлов и механизмов должен соответствовать условиям рабочей среды

В настоящее время современные производители насосов всё чаще применяют новые композитные материалы, которые отличаются долговечностью и работают в любой агрессивной среде. Цены на такие инновационные насосные станции могут быть неоправданно завышены, а эксплуатационные характеристики не соответствовать заявленным. Поэтому лучше всего выбирать агрегаты из традиционных материалов: корпус изготавливают из чугуна или нержавеющей стали, вращающиеся детали лопаток и вала должны быть из латуни или бронзы, лёгкие переносные корпуса насосов – из алюминия, нержавеющих сплавов.

Расходно-напорные характеристики насосов мощностью 750 Вт

Крыльчатка (рабочее колесо) вихревого насоса

Вихревой насос - динамический насос , жидкость в котором перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении. Преобразование механической энергии привода в потенциальную энергию потока (напор) происходит за счет множественных вихрей, возбуждаемых лопастным колесом в рабочем канале насоса.

У этого термина существуют и другие значения, см. Вихревой насос .

Поверхностные вихревые самовсасывающие насосы выпускаются только в безэжекторном варианте. Из названия (самовсасывающие), как и в случае с центробежными ясно, что работа насоса может быть при расположении уровня воды в колодце или резервуаре ниже уровня насоса. В отличие от центробежных насосов всасывающие трубопроводы обязательно должны быть заполнены водой. В этих случаях устойчивая глубина всасывания составляет 5 метров.

Расходно-напорные характеристики такого насоса , при одинаковой мощности электродвигателя в сравнении с центробежным насосом прямого всасывания представлены на рисунке.

Основным рабочим элементом данного насоса является крыльчатка выполненная из латуни , бронзы или чугуна . В системах водоснабжения применяются вихревые насосы закрытого типа.

В вихре - две составляющие вращательного движения.
Первое - движение частиц воды вокруг оси вращения насоса. И под действием центробежных сил частицы приобретают кинетическую энергию.
Второе движение - вращательное внутри каждой ячейки. Здесь частицы воды также приобретают дополнительную скорость, а значит, и дополнительную кинетическую энергию. Кроме того, вращаясь, частицы воды переходят в соседнюю ячейку и там добавляют скорость внутреннего вращения, пока не достигнут выходного канала корпуса насоса. Скорость движения частиц в вихре гораздо выше, чем у центробежных насосов с одинаковыми габаритными размерами рабочего колеса . Следовательно, одно рабочее колесо вихревого насоса может создать напор в 5-7 раз больше, чем у насоса центробежного типа. Но расход воды этих насосов значительно ниже. Недостатком данных насосов является неспособность перекачивать воду даже с незначительными механическими примесями. Стирается поверхность крыльчатки, и, как следствие, происходит потеря напорной характеристики насоса. Преимущество в том, что для чистой воды эти насосы - самые простые и дешевые.

При обеспечении водоснабжения обычными насосами, источник водоснабжения обычно расположен далеко от дома и вода по трубам подводится к потребителю. Но оказывается, можно пробурить скважину в доме или рядом с ним, сэкономив при этом значительные средства — воду может качать тихий вихревой насос.

Рис. 1 Поверхностный насос на участке

Вихревые машины относятся к устройствам трения и имеют простую конструкцию, основным элементом которой является помещенный в корпус двигатель с рабочим колесом на валу. На нем размещены радиально расположенные лопатки на небольшом расстоянием от стенок корпуса — это образует концентричный канал, по которому перемещается поток жидкости. При подаче напряжения на обмотку двигателя рабочее колесо начинает вращаться, захватывая лопатками поступающую во входной патрубок воду. Она перемещается внутри насоса лопастями рабочего колеса и выталкивается наружу через выходной патрубок. Входная и выходная камера вихревого насоса отделены друг от друга перегородкой, около стенок которой постоянно находится не менее двух лопастей рабочего колеса — они препятствуют проникновению жидкости на выходе к отверстию входного патрубка. Помимо продольного вихревого вращения воды в насосе вдоль его стенок, происходит вращение (завихрение) жидкости между лопатками — это увеличивает ее кинетическую энергию, способствуя еще большему повышению выходного давления.

Области применения

Вихревые устройства предназначены для получения сильного напора при малом расстоянии до источника потребления.

В промышленности их используют в качестве вакуумных насосов и компрессоров низкого давления, в системах перекачки жидкого газа. Для подачи летучих жидкостей (эфира, бензина, спирта), при этом насос работает с газожидкостной смесью. С помощью вихревых устройств происходит заправка топливом автомобилей и другой техники, где требуется быстрый запуск и надежная работа при наличии в системе интенсивных испарений. В химической промышленности устройства используют для подачи агрессивных веществ (кислот, щелочей) с сильным напором на малое расстояние. Для подъема воды в мелких загородных станциях водозабора, подачи топлива в отопительных котельных установках, в коммунальном хозяйстве (автомойки).

Отличительные особенности

1. Стоимость . Вихревые насосы имеют очень простую конструкцию, что делают их цену доступной для широкого ряда потребителей.
2. Обслуживание . Устанавливаемые на поверхности насосы всегда доступны для обслуживания, их работу несложно организовать в автоматическом режиме.
3. Удобство в работе . Устройства не требует специальной подготовки перед работой, имеют малые габаритные размеры и небольшой вес, что позволяет с легкостью перемещать их по участку при использовании и относить в дом по окончании работ.
4. Уровень шума . Основное преимущество вихревых видов — низкий уровень шума, это позволяет устанавливать их в жилых помещениях.
5. Высота подъема . Как и все наружные типы, вихревые могут закачивать воду на высоту не более 9 м.
6. Температура . Так как используются наружные устройства, корпус которых в отличие от погружных видов не охлаждается в водной среде, некоторые виды могут работать с высокотемпературными жидкостями.
7. Напор . Вихревые виды при одинаковых параметрах с центробежными выдают напор в 3 — 7 раз больше.
8. Рабочее тело . Самовсасывающие устройства с вихревым принципом могут работать с газожидкостными смесями, их давление мало зависит от сопротивления водопроводной магистрали.
9. Производительность . Коэффициент полезного действия вихревых насосов составляет 45% в рабочем режиме — это ниже, чем у центробежных видов. В основном они не рассчитаны на работу с большими объемами жидкостей.

В силу своей конструкции (малого расстояния между лопастями рабочего колеса и корпусом, особенно в области перемычки между патрубками), насосы не могут работать с загрязненной водой. Это может привести к изнашиванию деталей, увеличению зазоров в рабочей камере устройства и как следствие резкому падению КПД.

Вихревые насосы — обзор моделей

На рынке практически не встречается вихревые насосы от отечественного производителя (отличить их можно по наличию во входной части двух боковых патрубков, центробежные имеют отверстия для подачи и вывода воды в перпендикулярных плоскостях) и очень мало зарубежных моделей — представлены в основном итальянцы.

Rudes 15WBX-15 (40 у.е) — насос китайско — украинского производства, повышающий давление в системах водоснабжения, корпус и рабочее колесо выполнены из латуни.

Особенности

• тип: вихревой;
• мощность: 150 Вт.;
• напор: максимум 15 м.;
• производительность: 25 л./мин или 1,5 м. куб./ч.;
• температура воды: не более + 40 C;
• максимальный размер частиц: 0,05 мм.;
• вес: 3,2 кг.

Pedrollo PQm 60 (90 у. е.) — поверхностный для перекачки чистой воды от известного итальянского производителя.

Особенности

• тип: вихревой;
• корпус: чугун;
• вода: чистая;
• пропускная способность: 2,4 м.куб./ч.;
• глубина всасывания: 8 м.;
• максимальный напор: 40 м.;
• мощность: 370 Вт.;
• температура воды: от -10 до + 90 С;
• вес: 5,1 кг.

DAB KP 60/12 M (290 у.е.) — дорогой мощный насос для воды от известного итальянского производителя, имеет встроенный конденсатор и тепловой выключатель для защиты электродвигателя.

Особенности

• тип: вихревой;
• производительность: 2,16 м.куб./ч.;
• напор: высота 107 м.;
• потребляемая мощность: 1150 Вт;
• номинальная мощность: 750 Вт.;
• вода: чистая;
• температура: максимум 35 С.

Вихревые насосы — маломощные устройства, предназначенные для удовлетворения повседневных нужд в чистой воде при небольших объемах. Благодаря невысокой стоимости, они находят широкое применение в быту в тех случаях, когда водозаборная емкость находится на небольшом расстоянии от объекта потребления.

Пользуясь сайтом сайт вы автоматически соглашаетесь с для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

По функциональности поверхностные насосы (см. "Тип") можно разделить на обычные , циркуляционные , насосные станции и канализационные установки .
Обычные поверхностные насосы являются самовсасывающими и устанавливаются вне источника, соединяясь с ним при помощи обычного садового шланга. Если предполагается круглогодичное использование насоса, то необходимо продумать защиту его корпуса от промерзания в холодное время года. Как правило, мощности обычных бытовых поверхностных насосов хватает на поднятие воды с глубины 7-9 метров . Несомненными достоинствами данного типа насосов являются простота установки, легкость конструкции и возможность быстрой переноски прибора с места на место.
Насосные станции созданы на базе обычного поверхностного насоса. При этом они могут поддерживать постоянное давление воды, имеют опции автоматического отключения и включения двигателя, а также другие полезные функции. Помимо блока автоматики насосные станции имеют гидробак различной емкости (см. "Объем гидробака").
Существуют также насосные станции с большей глубиной всасывания (до 50 м ). Однако из-за высокой цены они не пользуются популярностью (дешевле купить скважинный или колодезный насос, см. "Тип погружного насоса").
Насосные станции могут быть эжекторными (см. "Тип эжектора"). Такие устройства работают достаточно шумно, поэтому предпочтительно задействовать их при поливе огорода. Для установки в жилом помещении лучше использовать насосную станцию, в которой применяется многоступенчатая гидравлическая конструкция.
Циркуляционные насосы используются в уже функционирующих системах отопления для обеспечения циркуляции теплоносителя (т.е. горячей воды) при охлаждении и кондиционировании помещений. Такой насос обеспечивает принудительное движение воды по кругу, что особенно важно для домов со сложной системой отопительных труб. Создающиеся перепады давления помогают преодолевать сопротивление в трубе.
Существуют и совсем простые модели, не требующие монтажа, и более сложные установки. При выборе циркуляционного насоса важно учитывать его производительность (см. "Пропускная способность"), напор (см. "Максимальный напор"), диаметр трубопровода и температуру воды (см. "Максимальная температура воды").
Канализационные установки применяются для отвода сточных вод в канализацию. В отличие от погружных фекальных насосов (см. "Тип погружного насоса"), установки располагаются вне источника воды. Для перекачки воды из приемных резервуаров применяется фекальный насос, а для откачки вод непосредственно из водозаборных точек применяются канализационные станции. С помощью шлангов они подключаются к стиральной машине, раковине, ванной и т.д. Благодаря компактности корпуса установки почти не занимают места и легко монтируются. При этом они отличаются очень хорошей производительностью. Различаются установки, которые можно подключать одновременно к нескольким водозаборным точкам или к каждой по отдельности (см. "Число водозаборных точек").

Насосы используются для самых разных задач: в бытовой сфере для организации полива или водоснабжения на участке, в промышленности для откачивания воды из скважин, для перекачки газообразных и летучих веществ, в коммунальных хозяйствах в качестве насосов в небольших котельных. Все насосное оборудование можно поделить на несколько видов, которые отличаются устройством, назначением и характеристиками. Ниже будут рассмотрены особенности вихревых насосов, получивших довольно широкое распространение.

Вихревой насос главным образом выполняет задачу перекачивания воды, но может быть использован и для транспортировки газообразных веществ. Существует несколько подвидов устройств, но одинаковым элементом у всех будет рабочее колесо со специальными лопатками. Принципиальным отличием вихревых насосов является возможность работы с малым количеством воды, при этом они способны обеспечить достаточно сильный напор.

Соответственно, основная сфера применения – места, где нужно обеспечить большой напор воды при незначительных ее объемах. Водяной насос вихревого типа применяется для бытовых или производственных целей. Их используют в автоматических системах подачи воды, для орошения, они подходят для подачи жидкостей того или иного типа, могут выступать в качестве компрессора для повышения давления в системе водоснабжения. В частности, назначение такого насоса следующее:

• водоснабжение загородных домов при помощи автоматизированной насосной станции;
• перекачка бензина и керосина на АЗС;
• питание маломощных котельных установок и др.

Часто насосы этого типа применяют в химической промышленности для перекачки химически агрессивных веществ. Благодаря простоте конструкции в качестве материалов для изготовления вихревых насосов применяют химически стойкие сплавы, с трудом поддающиеся фигурному литью.

Устройство и принцип работы

Как было упомянуто выше, основной рабочий элемент данного типа устройств – это колесо (крыльчатка) с лопатками , которые выступают в роли лопастей. Лопасти по направлению к оси колеса располагаются радиально или наклонно. Сама по себе крыльчатка является стальным диском, по его внешней окружности вырезаны ямки, которые и формируют лопасти.

Колесо с лопастями вращается внутри цилиндрического корпуса, при этом расстояние от торца лопатки до стенки минимально. Принцип действия вихревого насоса заключается в том, что вода всасывается во входное отверстие и закручивается в вихрь благодаря крыльчатке. При небольших энергозатратах мощность потока увеличивается в разы, и жидкость с большим давлением выбрасывается из выходного патрубка.

Стоит отметить, что входной и выходной патрубки находятся в верхней части насоса. Такая конструкция обеспечивает самовсасывание жидкости при старте работы оборудования.

В вихревом насосе есть специальный отливной канал , который соединяет выходной патрубок с входным отверстием, при этом между собой они разделены специальной перегородкой. Она перекрывает минимум две лопасти, и между ней и колесом расстояние составляет не более 0,2 мм. Таким образом, движение перекачиваемой воды и крыльчатки создает центробежную силу, что и усиливает напор. За счет такой конструкции удалось добиться не только повышение давления на выходе, но и обеспечить возможность перекачивать газожидкостные вещества.

Благодаря конструктивным особенностям при одинаковых размерах крыльчатки и равной частоте совершаемых оборотов, работа вихревого насоса приблизительно в 7 раз эффективней, чем центробежного.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревые насосы имеют своим плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести большой напор на выходе, функцию самовсасывания воды, возможность перекачивать не только жидкость, но и летучие вещества, а также структуры с газом. С помощью таких устройств можно осуществлять не только перекачивание, но и транспортировку воды по трубам. Использовать насосы погружного типа с вихревой системой работы можно на глубине до 20 метров.

Основной минус – это низкий коэффициент полезного действия . Он составляет порядка 45%, при необходимости обеспечения высоких производственных мощностей лучше выбрать центробежный насос, так как экономически он будет более выгоден. На крупных предприятиях рассматриваемые модели используют только по причине невозможности использовать центробежные. Еще один серьезный недостаток – вихревой насос не может перекачивать воду, в которой есть вкрапления твердых частиц. Также такие устройства не подходят для вязких веществ .

Классификация

Вихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:

• открытой и закрыто — вихревые;
• погружные и поверхностные;
• комбинированные.

Каждый из них имеет разное назначение и строение

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Открыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие.

Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор.

Погружные и поверхностные модели

Отличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде, поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.

Комбинированные варианты

Свободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении.

Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно.

Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный

Чтобы ответить на вопрос, что лучше, вихревой или центробежный насос, следует внимательно посмотреть на характеристики вихревых насосов :

• небольшой размер и меньшая цена в сравнении с центробежными;
• способность создать высокое давление;
• работа с чистыми веществами;
• достаточно высокий уровень шума.

В настоящее время вихревые насосы обеспечивают производительность от 8 до 60 кубических метров в час, а напор варьируется от 25 до 250 метров.

Исходя из характеристик вихревых моделей, можно сделать вывод, что они более пригодны в промышленности, так как способны перекачивать не только жидкости. По причине высокого шума они не подходят для работы в жилых помещениях или расположенных в непосредственной близости рядом с домом. Благодаря цене и компактным размером их целесообразно применять на небольших насосных станциях, ведь они могут работать с малой подачей, но большим напором. Они подходят для фермерских хозяйств в качестве снабжения системы орошения водой. Такие насосы отлично подходят для вспомогательных котельных станций, а также в качестве компрессора для обеспечения циркуляции воды. Еще одним плюсом является простота конструкции и ремонта.

Совет! Купить такие насосы лучше всего для небольших хозяйств или химической промышленности. В любой другой сфере они окажутся менее эффективными, нежели центробежные варианты.