Центробежные насосы устройство и принцип действия

Наибольшее распространение, для перекачки жидких сред, получили центробежные насосы, так как имеют достаточно простую конструкцию, надежность, и необходимые характеристики для большинства случаев.

Принцип работы

Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними.

Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

  1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
  2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

  • вид колеса;
  • вид подшипника;
  • расположение корпуса;
  • крепление двигателя;
  • число ступеней.

Принцип работы центробежного насоса

Принцип работы центробежного насоса основан на действии центробежных сил, создаваемых рабочим колесом. Жидкость, подаваемая через патрубок всаса в центр рабочего колеса, под действием центробежных сил вращающегося колеса, выбрасывается на периферию колеса. При этом на входе в насос (центральная часть колеса) создается разряжение, а в корпусе насоса (улитке) создается повышенное давление. Жидкость под действием разряжения поступает через всасывающий патрубок в насос, и под действием повышенного давления поступает в напорный патрубок. За счет этого происходит перекачка жидкости центробежным насосом.

Принцип действия центробежного насоса

Применение центробежных насосов

Принцип работы центробежного насоса

Центробежные насосы применяются в большинстве технологических процессов, для разных целей перекачивания: заполнение или откачка емкостей, циркуляция (теплоносителя или хладагента) по замкнутому контуру, в системах канализации, системах отопления, водоснабжения.

Читайте также:  Грунтовка стен перед шпаклевкой — основая правильного ремонта

В зависимости от среды, в которой работает насос, подбирают разные исполнения насосов по материалу основных рабочих частей (корпуса, рабочего колеса). Циркуляционный насос для отопления, для увеличения механической прочности может иметь рабочее колесо и корпус, изготовленные из углеродистой стали. Циркуляционный насос для водоснабжения, как правило, имеет детали проточной части выполненные из чугуна. При перекачке агрессивных жидкостей, материалы проточной части выбираются стойкими к воздействию агрессивной среды (кислотоупорные стали, нержавеющие стали, бронза, и т.д.). В случае применения центробежного насоса для абразивных сред, рабочие колеса изготавливаются из сталей повышенной твердости.

Промышленные центробежные насосы для воды или других жидкостей могут иметь разное устройство уплотнения вала (сальниковое или торцевое уплотнение), различное исполнение по конструкции (консольные, моноблочные). В моноблочных центробежных насосах, рабочее колесо установлено на удлиненный вал специального электродвигателя, а корпус улитки крепится к фланцу электродвигателя.

Классификация насосов по конструктивному исполнению.

Название насоса Конструктивное исполнение и особенности насоса
Горизонтальный Ось вращения рабочих органов, например рабочих колес, расположена горизонтально вне зависимости от расположения оси привода илипередачи
Вертикальный Ось вращения рабочих органов расположена вертикально
Консольный Рабочие органы расположены на консольной части вала
Моноблочный Рабочие органы расположены на валу двигателя
С выносными опорами Подшипниковые опоры изолированы от перекачиваемой среды
С внутренними опорами Подшипниковые опоры соприкасаются с перекачиваемой жидкостью
С осевым входом Жидкость подводится в направлении оси рабочих органов
С боковым входом Жидкость подводится в направлении, перпендикулярном оси рабочих органов
Двустороннего входа Жидкость подводится к рабочим органам с двух противоположных сторон
Одноступенчатый Жидкость подается одним комплектом рабочих органов
Многоступенчатый Жидкость подается двумя и более последовательно соединенными комплектами рабочих органов
Секционный Многоступенчатый насос с торцевым разъемом каждой ступени
С торцевым разъемом С разъемом корпуса в плоскости, перпендикулярной оси рабочих органов
С осевым разъемом С разъемом в плоскости оси рабочих органов
Футерованный Проточная часть футерована (облицована) материалом, стойким к воздействию подаваемой жидкости
Погружной Устанавливается под уровнем подаваемой жидкости
Полупогружной Насосный агрегат с погружным насосом, двигатель которого расположен над поверхностью жидкости
Самовсасывающий Обеспечивает заполнение подводящего трубопровода жидкостью непосредственно без использования дополнительных устройств.
Регулируемый Обеспечивает в заданных пределах изменение подачи и напора
Герметичный Полностью исключен контакт подаваемой жидкости с окружающей атмосферой

Время дегазации

Продолжительность момента откачки воздуха из всасывающей линии, или время дегазации, относится к ключевым параметрам техники. Указанная характеристика влияет на нормальную работу на стадии запуска.

На этапе дегазации жидкость в рабочей камере получает основную часть механической энергии. В результате этого происходит быстрый нагрев, возможно частичное испарение и нарушение герметизации уплотнений. По данной причине при существенном превышении указанного в рабочей инструкции времени дегазации оборудование надо выключить и определить источник проблемы.

Для самовсасывающих насосов нормальное значение параметра составляет всего несколько минут. Для контроля за соблюдением условий безаварийной работы рекомендуется поставить вакуумметры на впускной магистрали.

Устройство и принцип работы самовсасывающего насоса для воды

Для устройства эффективных систем автономного водоснабжения в загородных коттеджах, частных домах и дачных участках необходимы самовсасывающие насосы для воды. Из названия следует, что данное оборудование способно, находясь на небольшом расстоянии, от источника водозабора, поднимать жидкость с глубины, пропуская ее «через себя». Выпускаемые производителями модели отличаются назначением и целым рядом технических характеристик, которые нужно изучать при выборе насоса для бытового использования. Довольно часто самовсасывающие насосы в автономных системах загородного водоснабжения идут вместе с накопительным или мембранным напорным баком. Правда, такой вид оборудования уже называют насосной станцией.

В данном видеоролике наглядно показан принцип работы бытового самовсасывающего насоса, способного забирать жидкость с помощью шланга из емкости и перекачивать ее в нужное место.

Следующим рассматриваемым агрегатом станет вихревой насос. Действие в нем обеспечивается за счет создания вакуума, который и всасывает воздух. Вакуум в нем создается при помощи колеса, называемого в этой установке импеллером. В корпус агрегата заливается рабочая жидкость, которая при смешении с воздухом и заставляет работать самовсасывающие насосы. Воздух, смешанный с жидкими составляющими поступают в рабочую камеру, где и происходит их разделение.

Данное отделение основывается на различном действии. Воздух при данной стадии выходит через нужную магистраль, а жидкость продолжает свою работу, циркулируя в рабочей камере. За тем, чтобы воздух и не попадал обратно в трубопровод, на фланце трубопровода также устанавливается специальный клапан. Также он обеспечивает постоянное нахождение в корпусе рабочей жидкости. После того, как исчезает весь воздух, то происходит наполнение насосы водой, который после этого продолжает свою работу в режиме подобному насосу с центробежной силой.

Работа самовсасывающего насоса

Существует несколько вариантов исполнения:

  • свободный вал;
  • моноблок;
  • дизельный мотор;
  • монтаж на плите.

Эти 4 вида наиболее часто используются в загородных домах и приусадебных участках.

Подобные агрегаты способны на извлечение воды в глубины около восьми метров, то есть достаточно большой глубины для подобного устройства. Главная особенность подобного устройства – способность перекачивать не только воду, но и в некоторых ситуациях жидкостно-воздушных смесей.

Читайте также:  Как правильно установить вытяжку для газовой колонки

Итак, в чем же заключается главное различие вихревых и центробежных насосов? Несмотря на их кажущиеся отличия, главных очень мало. Одним из основных является размер установок – центробежные более массивны, чем вихревые, которые отличаются достаточно маленькими размерами. Следующим важным фактором становится уровень издаваемого шума.

Из этого следует более функциональное использование насосов в быту. Центробежные довольно бесшумны по сравнению с другими видами, однако имеют большую цену. Вихревые однако, достаточно экономичны, что более удобно для покупателей, особенно тех, кто не обладает большим количеством денежных средств.

Однако надо понимать, что цена отвечает и за работу аппарата. Не стоит совсем экономить на них, т.к. дешевое устройство не будет обеспечивать все ваши потребности. Исходите от характеристик, в которых вы нуждаетесь больше всего. Если вы правильно подберете устройство, то оно долгое время качественно продолжит.

Классификация вихревых конструкций

Разные модели вихревых гидравлических машин могут отличаться принципом работы.

Классификация изделий выглядит следующим образом:

  • открытого и закрытого типов;
  • поверхностные или погружные;
  • комбинированные.

У агрегатов отличаются особенности внутреннего строения.

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Конструкция насосов закрытого и открытого типа.

Конструкции открытого типа называются открыто-вихревыми. Отличаются удлиненными пластинами. Имеют меньшее сечение колеса, чем диаметр водотока. При этом кольцевой канал имеет связь только с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые механизмы характеризуются уменьшенной длиной пластин на колесе. При этом они могут быть расположены под разными углами. Еще одной особенностью являются равнозначные диаметры колеса и канала, который в данном устройстве соединен с входным и выходным отверстиями.

Данные особенности создают отличия в принципе работы:

  1. При запуске насоса открытого типа среда сначала попадает в рабочее пространство, а затем проходит в водоток.
  2. При использовании закрытого устройства жидкость сразу попадает в канал.

В обоих случаях формируется поток, направленный в трубопровод.

Погружные и поверхностные модели

Погружные модели устанавливаются в жидкой среде, используются для перекачки. Способны перемещать жидкости с небольшой степенью вязкости. Поверхностные изделия предназначены для циркуляции профильтрованной воды, используются в системах водообеспечения и для орошения участка земли.

Комбинированные варианты

Разрез центробежно-вихревого насоса.

Комбинированные вихревые механизмы отличаются техническими характеристиками.

Их классифицируют следующим образом:

  1. Центробежно-вихревые. Особенность устройств – внутри корпуса 2 вида колес: вихревые и центробежные. В сравнении с классическими моделями обладают более высоким КПД. Используются при перемещении жидкостей, нагревающихся не выше +105°C.
  2. Свободно-вихревые. Благодаря способности перекачивать загрязненную среду используются в очистных сооружениях, в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для откачивания воды из скважин в добывающей промышленности.

Существуют вакуумные агрегаты, используемые для нагнетания горячего или холодного воздуха, создания условий вакуума, просушивания или в сфере аэрации водоемов.