Какой принцип положен в работу центробежных насосов

Обновлено: 28.04.2024

Центробежный насос- это насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.

Внутри корпуса насоса, который обычно имеет спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо.

Колесо состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти.
Они отогнуты от радиального направления в противоположную сторону, направления вращения рабочего колеса.
С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Принцип работы.

При вращении рабочего колеса жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса между его лопастями, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. При этом, в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление, в результате чего жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод.
Это образует разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода.
Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа секций.
При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.
Во время работы насоса, вследствие давления жидкости на неравные по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает усилие, которое стремиться сместить ротор насоса в сторону всасывания.
Для уравновешивания указанного осевого усилия в насосе применяется гидравлическая пята, состоящая из диска гидравлической пяты, кольца гидравлической пяты и втулки.

Во время работы насоса жидкость проходит через кольцевой зазор, образованный отверстием крышки нагнетания и втулкой и давит на диск гидравлической пяты с усилием, которое по величине равно сумме усилий, действующих на рабочее колесо, но направленным в сторону нагнетания. Таким образом, ротор насоса оказывается уравновешенным. Равенство усилий устанавливается автоматически, благодаря возможности осевого перемещения ротора насоса. Часть жидкости из разгрузочной камеры гидравлической пяты проходит между втулкой и сальниковой набивкой, чем достигается жидкостная смазка трущихся поверхностей и их охлаждение. Другая (основная) часть жидкости из разгрузочной камеры гидравлической пяты в насосах типа ЦНС, ЦНСМ, ЦНС(н) отводится через резьбовое отверстие и штуцер в дренаж.

В насосах типа ЦНСГ вода из разгрузочной камеры гидропяты отводится наружу или во всасывающий трубопровод.

Между втулкой и сальником всегда должна протекать перекачиваемая жидкость в количестве 15-30 л/ч. Излишнее затягивание сальников ускоряет износ втулок и увеличивает потери на трение.

Конструкция насосов ЦНСГ предусматривает охлаждение подшипников водой от постороннего источника. Охлаждаемая вода должна подаваться с давлением не выше 0,З МПа (З кгс/см2). В насосах ЦНСГ отсутствует резиновое кольцо, устройство для выпуска воздуха и обводная система.

В насосах ЦНС(Г) для возможности работы с холодной и горячей водой имеется резиновое кольцо и предусмотрено охлаждение подшипников аналогично насосам типа ЦНСГ.

Привод насоса - от электродвигателя через упругую втулочнопальцевую муфту. Вращение ротора насоса правое (по направлению движения часовой стрелки), если смотреть со стороны электродвигателя.
Центробежные насосы бывают не только 1-ступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса.

Устройство Насоса.

Насос состоит из корпуса и ротора.
К корпусу крепятся крышки всасывания 6 и нагнетания 5, корпуса направляющих аппаратов 7 с направляющими аппаратами 8, кронштейны передний 9 и задний 10.
Корпусы направляющих аппаратов и крышки стягиваются стяжными шпильками 21.
Стыки корпусов направляющих аппаратов и крышек уплотняются резиновыми кольцами 84.
Ротор насоса состоит из вала 25, на котором установлены рабочие колеса 3,8 диск гидравлической пяты 18, втулки 20,28,30 подшипники 90 и полумуфта муфты 1.
Все эти детали стягиваются на валу специальными гайкой 51.
Места выхода вала из корпуса уплотняются сальниковой набивкой 95, пропитанной антифрикционным составом.
Сечение сальника - квадрат.
Кольца набивки на валу устанавливаются с относительным смещением разрезов на 120 и поджимаются втулками сальника 11 с помощью гаек 47 на шпильках 66.
Опорами ротора служат 2 радиальных сферических подшипника 90, которые установлены в кронштейнах 9 и 10 по скользящей посадке, позволяющей ротору перемещаться в осевом направлении на величину хода ротора.
Места выхода вала из подшипников уплотняются манжетами 87.
Подшипниковые камеры закрыты крышками 14 и 13, закрепленными шпильками с гайками.
Для предупреждения попадания воды в подшипниковые камеры установлены отбойники 32,37.
Корпус направляющего аппарата 7, аппарат направляющий 8 и колесо рабочее 3 в своей совокупности образуют секцию насоса.
Всего в насосе ЦНС может быть до 10 секций.

Когда ставится задача организации водоснабжения или перекачки разнообразных жидких сред и коллоидов, чаще всего инструментом для ее решения выступает центробежный насос. Это устройство достаточно простое, надежное, с понятной механикой работы. На современном рынке представлены самые разнообразные модели оборудования данного класса, среди которых можно выбрать вариант, идеально соответствующий потребностям будущего владельца.

Сфера применения

Благодаря своей некоторой универсальности в вопросе характеристик перекачиваемой жидкости, центробежные насосы нашли огромный список вариантов применения. Они используются в нефтегазовой промышленности, устанавливаются в бытовых сетях водоснабжения, работают на автозаправочных станциях.

Без центробежных насосов, компактных и надежных, не может обойтись ни один самолет для борьбы с огнем, набирающий воду в открытых водоемах. Установки такого класса используют пожарные городские службы. Перечислить все сферы применения устройств с центробежным нагнетателем попросту нереально.

Устройство центробежного насоса

Центробежный насос, оптимальное назначение которого заключается в создании постоянного потока жидкости без ее обратного движения — популярное у потребителей устройство. Его конструкция состоит из нескольких крупных функциональных блоков.

Узел привода, роль которого состоит в создании крутящего момента. В качестве силового агрегата для решения такой задачи может выступать электродвигатель (с питанием от переменного однофазного, трехфазного напряжения, постоянного тока), двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизель).
Силовой вал, передающий момент на рабочий орган.
Колесо турбины, оснащенное расположенными под наклоном лопатками, являющееся основным рабочим органом.
Защитный корпус, который может выполнять функции силового элемента для крепления всех частей конструкции.

В оснащение центробежного насоса также входят подшипники, обеспечивающие плавное вращение, снижение потерь на трение, повышение надежности, а также разнообразные уплотнительные устройства. Характер последних может меняться в зависимости от типа жидкости, для работы с которой создавалась установка.

Кроме этого, центробежные насосы могут оснащаться системами вторичного преобразования потока. Это делается для стабилизации выходного давления или в целях обеспечения подъема жидкости на нужную потребителю высоту.

Принцип работы

Принцип работы центробежного насоса — это забор воды в результате снижения давления во входном патрубке и выброс жидкости с напором из выходного патрубка. Это реализовано благодаря физическому явлению центробежной силы. Чтобы понять, как все работает, нужно пошагово проиллюстрировать принцип действия установки и происходящие процессы.

Такая физика процесса позволяет объяснить, почему центробежный насос способен не только перекачивать воду с поверхности, но и поднимать ее из скважин. При определенных соотношениях габаритов колеса, его оборотов, мощности привода достигаются настолько высокие показатели всасывающей силы, что жидкость легко поднимается из глубины в несколько метров.

Дополнительные элементы конструкции

Если приведенная выше функциональная схема содержит малое число значимых узлов, реальное устройство центробежного насоса включает дополнительные конструкционные элементы:

передающий трубопровод, по которому жидкость поступает к точке отбора;
фильтры грубой очистки, решающие задачу недопущения присутствия механических взвесей в турбинной камере;
системы клапанов, блокирующих нештатное обратное движение жидкости;
измеритель давления, контролирующий показатели внутри рабочей камеры;
манометр для контроля выходного потока, поступающего в систему водоснабжения.

В оснащение любого бытового и особенно промышленного центробежного насоса входит запорная арматура. Она может быть ручной или автоматической. Задача узлов этого класса, без которых не обходится не один чертеж системы подачи жидкости — не только защищать насос от нештатных и аварийных ситуаций, но и при необходимости управлять входными и выходными потоками перекачиваемого тела. Проиллюстрировать важность работы запорной арматуры легко на примере дозаторов. Центробежные насосы такого типа действуют по следующей схеме:

сигнал с управляющего устройства инициирует пуск;
установленный на выходном патрубке датчик считает перекачанный объем;
при достижении определенного порогового значения, сигнал счетчика поступает на электронно управляемый затвор выходного патрубка, который перекрывает поток;
рост давления на выходе отслеживается датчиком, который и останавливает работу двигателя по достижении определенного значения параметра.

Вентиль ProFactor запорно-регулировочный

Классификация центробежных насосов

Прежде чем рассматривать принятые классификации, по которым устройства сегментируются на рынке для конечного потребителя, следует определиться с терминологией. Центробежные системы — это динамические машины, один из подклассов насосов. В них происходит воздействие на транспортируемое тело как первичной механической силы, так и возникших вторичных физических процессов. Этим центробежные системы отличаются от мембранных, вибрационных, иных типов установок.

Насосы, представленные на современном рынке, исполняются в нескольких категориях и подвидах. Это делается как в целях повышения и обозначения уровня функциональной пригодности устройства, так и его соответствия определенным условиям эксплуатации.

По конструкции узлов

По данному критерию насосы делятся на:

одноступенчатые и многоступенчатые по числу рабочих колес;

по числу выходных потоков;
одностороннего расположения входного патрубка и двустороннего, при этом конструкция может реализовывать как принцип удобства подключения, так и обеспечивать забор увеличенных объемов воды без роста диаметра подводящих шлангов;
со спиральным, направленным, кольцевым отводом потока, который формируют лопастные колеса;
с открытым и закрытым колесом турбины.

Центробежный насос с открытым рабочим колесом

По способу расположения

Виды центробежных насосов делятся по исполнению конструкции. Поверхностные способны поднимать воду из глубокой скважины или открытого источника, выполняются в корпусах без герметизации. В то же время погружные не могут похвастаться силой всасывания, однако создают значительное выходное давление для подачи жидкости на высоту, выполняются в герметичном корпусе.

Поверхностный центробежный насос Elpumps JPP1300F

По типу перекачиваемых сред

Есть классификация по роду перекачиваемой жидкости. Здесь представлены знакомые среднестатистическому пользователю водяные центробежные насосы с минимальными мерами защиты, а также установки для транспортировки горючих жидкостей, масел, коллоидов, среды с механическими примесями. Все типы устройств по данной классификации имеют отличия в конструкции турбины, систем герметизации, изоляции от внешней среды, искровой защиты и многого другого.

Прочие разновидности

Горизонтальный и вертикальный насос показывают различную степень пригодности для решений с критическими требованиями к эффективности. Это обусловлено характером забора жидкости и другими особенностями работы установок. В частности, вертикальные центробежные агрегаты менее эффективны как гидромашины, однако могут быть более удобны в разрезе монтажа внутри разнообразных конструкций.

Вертикальный центробежный насос

Другие деления насосов, представленных на рынке, описывают некоторые особенности примененных инженерных решений.

Консольный насос

Насос 2К-6, 2 К-6 консольный центробежный для воды

Насос моноблочный центробежный SPERONI СХМ 60/0,37

Существуют и иные классификационные деления, интересные прежде всего специалистам, перед которыми стоит цель выбрать оптимальный вариант устройства для решения задачи с жесткими, точными рамками условий, требований и ограничений.

Основные характеристики центробежных насосов

Чтобы правильно выбрать насос для подачи воды в частный дом из скважины или решения другой задачи, нужно рассматривать не только цифры, приведенные в документации к устройству. Однако для общего ознакомления с параметрами, которые полезны для правильной постановки задачи, разумно привести характеристики устройств для перекачки жидкости.

Производительность или подача. Данная цифра характеризует количество жидкости, которое насос выбрасывает из выходного патрубка в случае, когда двигатель развивает номинальную мощность.
Напор — разница в давлениях между входным и выходным патрубком.
Напорно-расходная характеристика центробежного насоса — данный график показывает зависимость между напором и производительностью установки, позволяет эмпирически проанализировать достаточность подачи на отдельных этажах.
Высота всасывания показывает, с какой глубины насос способен забирать воду.
Номинальное давление — показатель, при котором насос в сети водоснабжения может работать в постоянном режиме.

Существует целый ряд параметров, которые полезны для профессионального анализа и проектирования сети водоснабжения, к примеру, частного дома. На практике часто применяются упрощенные методики. Примерная схема выбора насоса выглядит так.

Делается среднестатистический расчет потребления. Для этого анализируются существующие устройства отбора воды, производится суммирование их показателей. В двух и более этажных домах определяется общая цифра потребления, а также выделяются объемы воды, необходимые для обеспечения комфорта каждого этажа.
Определяется характер зоны отбора воды. Для скважины учитывается глубина, анализируется место установки насоса (высота от поверхности земли).
Фиксируются высотные параметры сети водоснабжения. Это делается для двух и более этажных домов.

По этим параметрам уже с достаточной точностью можно выбрать подходящий насос. Характер места забора скажет, какой показатель высоты всасывания должен быть у устройства. По этажности (высоте подъема жидкости) делается расчет и выбор модели по характеристике напора.

Самая важная часть анализа — напорно-расходная характеристика, она покажет, способен ли насос обеспечить поставку воды в объемах комфортного пользования на этажи выше первого. Порядок действий при этом следующий:

для этажа высчитывается падение напора (метраж подъема);
на графике находится точка, соответствующая сниженному показателю;
определяется объем подачи по графику.

Если полученная цифра больше нужного объема для конкретного этажа — насос справится с поставленной задачей. Иначе нужно более производительное или мощное устройство.

Но и при тщательном учете всех особенностей точки отбора воды и сети распределения бывают ошибки. Их причина — отсутствие учета гидравлического сопротивления трубопроводной структуры, зависимостей показателей отбора и давления, анализа соответствующих характеристики насосов. Но это уровень проектирования, недоступный среднестатистическим пользователям.

Совет! Чтобы создать некий технологический буфер, рекомендуется выбирать насос с запасом в 20% по ключевым характеристикам, прежде всего, напору.

Распространенные поломки центробежных насосов и методы их устранения.

Центробежный насос — достаточно простое оборудование. Часть неисправностей потребует вмешательства специалистов, которые проведут необходимый ремонт. Но определенный список нештатных режимов работы или неполадок можно устранить самостоятельно.

При уменьшении напора следует проверить входной патрубок. Если на нем установлены фильтры грубой очистки — провести профилактику. Не лишним будет удаление налета на стенках трубопровода входящего контура.
Снижение напора устраняется на насосах, оснащенных регулятором оборотов двигателя. По контрольному манометру определяется давление жидкости на выходе, если оно не соответствует номинальному — увеличивается частота вращения привода.
Повышенный шум, биение вала, вибрация прямо показывает на необходимость замены сальников или обслуживание подшипников. Также это может свидетельствовать о разбалтывании соединений на корпусе. Перед затяжкой следует обязательно отключить устройство и дать двигателю остыть.
Появление протечек, поток жидкости из кранов под большим давлением свидетельствует о превышении насосом потребностей системы. Снижение подачи производится установкой регулировочной арматуры на входе или гидроаккумулятора с датчиком на выходе.
Прекращение подачи воды чаще всего связано с попаданием воздуха в систему. Это может свидетельствовать как об отсутствии жидкости на входе, так и превышении номинальной высоты кавитации. В этом случае требуется тщательно проверить состояние источника воды.
Избыточное выделение тепла — сигнал о том, что пора провести профилактику. Осмотреть подшипники, проверить затяжку сальников, заменить смазку, очистить контактные и клеммные элементы.

Сразу стоит отметить: при аккуратной, внимательной, соответствующей общим правилам и рекомендациям производителя установке неисправности центробежных насосов крайне редко беспокоят владельцев таких агрегатов.

Однако никто не застрахован от неожиданностей. Поэтому разумно проводить периодические осмотры оборудования и профилактику.

Центробежный насос имеет относительно простую конструкцию: в корпусе с нагнетательным клапаном находится рабочее колесо с несколькими лопастями, которое вращается на вращающемся валу с механическим приводом. Когда вал вращается, это перекачивающее движение увеличивает давление жидкости, проходящей через корпус, за счет кинетической энергии, генерируемой лопастями на крыльчатке. Как только давление жидкости увеличивается, она проходит через насос через нагнетательный клапан. Центробежная сила сочетается с положительным смещением для поддержания работы.

Эта базовая конструкция позволяет устанавливать насосы в более крупные механические системы или двигатели, от автомобильных двигателей до водоочистных сооружений. Поскольку центробежные насосы часто работают с различными жидкостями, от воды до кислот и масла, корпуса обычно изготавливаются из довольно прочных материалов, таких как нержавеющая сталь , чугун или алюминий.

У насосов обычно есть дренажное отверстие, которое является отверстием на нижней стороне насоса, которое используется для выявления первых признаков неисправности механического уплотнения. Механическое уплотнение используется для создания барьера между двигателем и водой, чтобы нежелательная жидкость не попала в двигатель или двигатель. Когда сливное отверстие протекает, насос, вероятно, потребует ремонта или замены.

Высокое давление или переизбыток кислорода, особенно воздушные карманы внутри корпуса, которые могут образоваться, когда насос не используется, а корпус пустой, могут нарушить работу центробежных насосов. Многие насосы необходимо регулярно заливать или проверять на наличие воздушных карманов, чтобы обеспечить бесперебойную работу. Образование воздушных карманов часто называют кавитацией.

История возникновения центробежных насосов

Самое раннее концептуальное воплощение центробежного насоса возникло во время итальянского Возрождения благодаря инженеру, известному как Франческо ди Джорджо Мартини, который описал машину для подъема бурового раствора в трактате 1475 года. Более современная и узнаваемая форма насоса с прямыми лопатками , не появился до тех пор, пока Денис Папен не спроектировал его в 17 веке. Однако только в 19 веке был сделан следующий крупный прогресс в этой области.

В 1851 году Джон Апполд представил свою конструкцию центробежного насоса с изогнутой лопаткой, которая принесла ему медаль совета на Большой выставке. Изогнутая лопасть была в три раза эффективнее любого из существовавших ранее насосов с прямой лопастью и оказала огромное влияние на отрасль.

Типы центробежных насосов и их применения

Существует несколько основных конструкций, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от области применения. Есть насосы с осевым потоком, у которых вертикальный вал прикреплен к перпендикулярному рабочему колесу. Подъемное действие лопаток рабочего колеса толкает жидкость в насосе вверх в осевом насосе.

Струйный насос способствует работе центробежного насоса за счет увеличения всасывания, а погружной насос устанавливается под землей. Верный своему названию, погружной насос почти постоянно заливается жидкостью и поэтому является самовсасывающим насосом: воздушные карманы редко образуются внутри всасывающей линии, потому что вода или другая жидкость всегда циркулирует через насос.

В то время как большинство насосов приводится в действие механически, некоторые насосы приводятся в движение гидравлическим двигателем. Погружные насосы могут иметь электрическое питание. Шнуры питания к этим насосам заключены в прочный водонепроницаемый чехол, обычно покрытый толстой резиной.

Поскольку их труднее обслуживать, электронасосы, как правило, меньше по размеру, например, 12-вольтный насос , и используются для определенных операций, таких как откачка затопленной конструкции. Насос можно разместить на плавучей установке с отводным сливным шлангом и дать ему возможность постепенно откачивать ненужную воду. Эти насосы иногда также называют отстойниками.

Химические насосы предназначены для работы с абразивными жидкостями, включая отбеливатель, смолу, кислоту и множество других токсичных, часто коррозионных материалов. Они могут быть полезны в промышленных операциях. Между тем, скважинные насосы перекачивают воду из подземной области на более высокое место в пределах данной конструкции.

Колодезные насосы часто используются для подачи воды в многоквартирные дома или другие большие сооружения и часто работают совместно с напорным баком.

Хотя они в первую очередь предназначены для перекачивания жидкости, центробежные насосы могут иногда перекачивать жидкости, загрязненные другими материалами, такими как ветки, небольшие камни или песок, или другой мусор. Эти типы насосов известны как насосы для мусора и обычно используются на очистных сооружениях или очистных сооружениях.

Насос для мусора, как правило, способен перекачивать тысячи литров воды в минуту, измерение, которое называется расходом, и управляет более густой и вязкой жидкостью за счет очень большого выпускного отверстия и более глубоких лопастей рабочего колеса, чем те, которые используются.

Существует несколько различных подмножеств насосов для мусора, в том числе насосы для мусора и другие насосы, которые перекачивают жидкости с определенными пределами размера твердых частиц. Например, водоотливной насос может перерабатывать безопасную воду с твердыми частицами диаметром до 6,3 мм. Некоторые водоотливные насосы являются полностью погружными и могут работать из любого положения, в том числе в перевернутом.

Особенности поршневых насосов прямого вытеснения

Хотя все центробежные насосы используют поршневой объем как часть рабочего процесса, они отличаются от поршневых насосов тем, что они также увеличивают скорость жидкости, проходящей через насос, в то время как поршневые насосы прямого вытеснения просто перемещают жидкость с той же скоростью. Насосы прямого вытеснения включают в себя лопастные, винтовые, перистальтические и шестеренчатые насосы.

Шестеренчатый насос создает прямое смещение за счет нескольких зацепляющихся шестерен. Есть два основных типа шестеренчатых насосов: внутренний и внешний. В шестеренчатом насосе с внутренним зацеплением используется комбинация внутренней и внешней шестерни, а в внешнем насосе используются две внешние шестерни.

Жидкость, перерабатываемая этими насосами, перемещается с постоянной скоростью за каждый оборот. Шестеренчатые насосы наиболее часто используются в гидравлических системах.

Разновидности центробежных насосов

Моноблочные насосы напрямую подключены к силовой установке, но не имеют меньшей передачи или вала.
Насосы двойного всасывания представляют собой тип насосов с радиальным потоком, в которых жидкость входит в рабочее колесо с обеих сторон. Из-за выступа вала во всасывающий канал насосы двойного всасывания ограничиваются перекачкой прозрачных жидкостей.

Насосы смешанного типа имеют широкие незаблокированные каналы и являются промежуточным насосом между радиальными и осевыми насосами. Насосы смешанного типа создают давление частично за счет центробежной силы и частично за счет подъема лопаток рабочего колеса на жидкость.
Многоступенчатые насосы , которые могут быть горизонтальными или вертикальными, состоят из двух или более насосов одинаковой производительности, которые последовательно нагнетают друг друга. Постепенно насосы развивают общий напор, сумму напоров, созданных каждым насосом. Общий вал с несколькими крыльчатками, каждая со своей улиткой, вращается с помощью источника питания, поэтапно нагнетая давление.
Насосы с радиальным потоком всасывают жидкость через центр рабочего колеса и выдвигают ее вдоль лопастей рабочего колеса под углом 90 градусов к валу насоса. Радиальные насосы создают давление только за счет центробежной силы.

Односторонние всасывающие насосы представляют собой тип насосов с радиальным потоком, в которых жидкость входит в рабочее колесо с одной стороны, а вал не достигает всасывающего канала. Односторонние всасывающие насосы используются там, где есть крупные твердые частицы, такие как ветошь и мусор, которые обычно забивают насос.
Двухскоростные центробежные насосы вращают вал и рабочее колесо на двух разных уровнях частоты вращения с помощью двухскоростного двигателя, что позволяет увеличить производительность насоса.
Вертикальные консольные насосы спроектированы так, что только корпус и рабочее колесо погружаются в перекачиваемую среду для заливки, а опорные подшипники вращающегося элемента находятся в сухой среде. Вертикальные консольные насосы не имеют втулок дроссельной заслонки или амортизаторов или каких-либо колец на рабочем колесе или погружены ниже максимального нормального уровня воды, и они используются в таких приложениях, как отстойник или резервуар, в которых необходимо, чтобы подшипник не был прокачка.

Вертикальные насосы используют центробежную силу для преобразования механической энергии в кинетическую и повышения давления жидкости, когда она движется вверх по трубе.
Вихревые насосы — это неэффективно сконструированные насосы, в которых рабочее колесо утоплено в улитке. Однако вихревые насосы практичны в приложениях, требующих перекачивания избыточных твердых частиц.

Конструкция центробежных насосов

В большинстве автомобилей, построенных в 20 веке, для подачи воды в двигатель используется центробежный водяной насос. Крыльчатка водяного насоса иногда может быть изменена для увеличения производительности насоса и последующей производительности двигателя.

Фактически, большинство центробежных насосов отличаются модификацией рабочего колеса или нагнетательного устройства. Кривизна и глубина лопастей или лопастей рабочего колеса оказывают значительное влияние на работу насоса. Само рабочее колесо также можно оставить открытым или закрытым.

В закрытом состоянии к лопастям рабочего колеса прикрепляют пластину или другой кожух. Было показано, что в некоторых случаях это увеличивает скорость потока в зависимости от конкретной жидкости, которую перерабатывает насос.

Хотя для успешной работы насоса требуется определенный порог повышенного давления, слишком большой напор может вывести насос из равновесия и вызвать повреждение. В зависимости от величины давления насос может иногда оторваться от своих швартовных опор, известных как амортизаторы, и нанести ущерб двигателю или окружающим узлам.

Чтобы избежать этого неблагоприятного обстоятельства, владельцы насосов должны регулярно заправлять свои насосы, чтобы избежать кавитации, и убедитесь, что они не пытаются слишком быстро протолкнуть слишком много жидкости через свою систему. Работа насоса с двигателем, который вращается слишком быстро, также может привести к накоплению нежелательного напора, что приведет к повреждению насоса.

Частая кавитация также повреждает компоненты внутри насоса. Это происходит из-за того, что на лопастях крыльчатки появляются ямки, когда воздушные карманы взрываются под давлением. Заправка насоса через регулярные промежутки времени предотвратит чрезмерную кавитацию, хотя в течение срока службы насоса вероятно возникновение некоторой кавитации.

Производители центробежных насосов

Из-за широкого диапазона применения центробежные насосы производятся рядом различных компаний для различных целей. Вообще говоря, насосы будут увеличиваться в размере и мощности для более тяжелых промышленных применений, в то время как насосы меньшего размера используются для менее интенсивных операций.

Рынок производства промышленных центробежных насосов создал насосы с производительностью 150000 литров в минуту. Такая скорость потока не потребуется для небольших устройств, таких как автомобиль или скважинный насос в доме на одну семью.

Производители также экспериментируют с использованием термопластов и фторуглеродов вместо металла для использования в уплотнениях насосов. Эти типы материалов имеют тенденцию противостоять коррозии лучше, чем металл, и, следовательно, могут увеличить срок службы насоса без ущерба для выработки кинетической энергии или центробежной силы. Тем не менее, использование нержавеющей стали, чугуна и алюминия все еще типично для наружных кожухов, хотя иногда в качестве материала подходит пластик.

Потребность в струйных насосах также снизилась в последние годы, поскольку производители стали более искусными в разработке насосов, обеспечивающих достаточное всасывание без необходимости в дополнительной помощи. Однако, в зависимости от вязкости жидкости и любого соответствующего мусора, может потребоваться струйный насос.

В любом случае клиент, который пытается найти производителя для своих нужд, должен сначала иметь возможность конкретно сформулировать, для чего он будет использовать насос.

Потребности клиента, который пытается установить серию дренажных насосов на самых разных участках земли, будут отличаться от потребностей клиента, который хочет управлять компанией по продаже запасных частей, которая будет продавать модифицированные водяные насосы для повышения производительности автомобильных двигателей.

Точно так же очень важно, чтобы клиент понимал, с какой жидкостью он будет иметь дело, и ее относительную чистоту. В случае клиента, который ищет производителя дренажных насосов, вода, с которой будут встречаться насосы, скорее всего, будет иметь какую-то форму мусора или мелких твердых частиц, содержащихся внутри.

Компания запчастей, с другой стороны, скорее всего, будет иметь дело с относительно чистой водой, в которой практически нет мусора. В любом случае состояние жидкости будет влиять на то, какой насос подходит для данной задачи.

Термины и детали применяемые в центробежных насосах

Связь с воздухом — обстоятельство, при котором центробежное тело настолько заполнено воздухом, что больше не может образовываться вакуум. Без вакуума вода не может поступать в насос.

Атмосферное давление — сила, прилагаемая атмосферой к поверхности земли. Атмосферное давление, стандартное значение которого составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, влияет на работу насоса.

Производительность — термин, описывающий, сколько воды может обработать насос. Производительность обычно выражается в галлонах в час (галлонов в час) или галлонах в минуту (галлонах в минуту).

Кавитация — нежелательное состояние, при котором внутри насоса образуются вакуумные карманы. В конечном итоге воздушные карманы взламываются под давлением, что приводит к появлению точечной коррозии на поверхностях рабочего колеса и спиральной камеры.

Центробежная сила — сила, которая заставляет вещество перемещаться от его центра вращения. Обратный клапан — устройство на линии нагнетания или всасывания, которое допускает поток только в одном направлении, чтобы предотвратить обратный поток и изолировать перекачиваемый материал. Обезвоживание — Удаление нежелательной грязной или чистой воды, не содержащей вредных веществ.

Диффузор — Стационарный кожух, похожий на улитку, в котором находится движущееся рабочее колесо. Диффузоры имеют компактную конструкцию, что позволяет насосу создавать более высокие напоры. Сливной

Сливные пробки — съемные пробки для слива воды из насоса, когда он неактивен.

Динамический — действие движением, а не весом, в отличие от статики.

Динамический напор — напор или сила давления, против которых работает насос.

Сточные воды — частично или полностью очищенные сточные воды или другая жидкость, вытекающая из септика или очистного сооружения.

Заслонка клапана — резина, сформированная вокруг стального груза, который закрывает вход или выход, предотвращая попадание или выход воды из насоса в неподходящее время.

Проушина рабочего колеса — центр рабочего колеса и точка, в которой жидкость течет в рабочее колесо.

Рабочее колесо — компоненты насоса , расположенные на рабочем колесе между глазом и нагнетательной стороной рабочего колеса. Лопатки рабочего колеса направляют поток жидкости к внешнему диаметру рабочего колеса.

Впуск — расход или скорость потока в насос.

Механическое уплотнение — устройство, которое образует уплотнение между насосом и двигателем или двигателем и предотвращает попадание воды в двигатель или двигатель.

Амортизаторы — резиновые демпфирующие устройства, которые устанавливаются на двигателе, чтобы помпа не ускользнула.

Статичность — действие по весу, а не движение, в отличие от динамического.

Сетчатая корзина — пластиковая сетчатая корзина, которая улавливает мусор и предотвращает его попадание на рабочее колесо. Корзины ситечка расположены в жаровне.

Грязеуловитель — корпус корзины фильтра, который расположен на приточной стороне насоса. Ситечко-фильтры служат заливной камерой.

Всасывающий шланг — армированный шланг, по которому вода поступает во всасывающий конец насоса.

Вентиляция — процесс удаления воздуха или газа из системы. Из сальников в вертикальных насосах необходимо вентилировать во избежание высыхания поверхностей уплотнения.

Вязкость — Сопротивление течению жидкости при определенной температуре. Жидкости с высокой вязкостью, такие как моторное масло, являются густыми и имеют тенденцию течь медленнее, чем вода, т.е. жидкость с низкой вязкостью.

Улитка — Стационарный корпус центробежного насоса, разделяющего воздух и воду, в котором вращается рабочее колесо. Улитки имеют спиралевидную форму, чтобы облегчить частичное преобразование скорости (кинетической) энергии в напор, когда вода покидает рабочее колесо.

Сливное отверстие — Небольшое отверстие на нижней стороне насоса, через которое двигатель присоединяется к насосу. Сливные отверстия позволяют быстро обнаружить утечку до того, как вода просочится в масляный поддон двигателя.

Сейчас в качестве бытовых и промышленных помп все чаще находят применение центробежные насосы. Причем на производстве они используются не только для перекачки жидкостей, но и для газа. В них передвижение воды происходит за счет центробежной силы, вот почему это устройство и носит такое название. Среди насосов разного типа этот вид имеет наибольшую популярность у потребителей.

Устройство помпы

Основной частью в устройстве центробежного насоса считается рабочее колесо, которое крепится на валу. Этот узел установлен внутри корпуса, который по виду напоминает улитку. С помощью шпонки, которая крепится на том же валу, осуществляется вращение колеса. Этот основной элемент состоит из двух дисков с определенным количеством лопаток, имеющих изогнутую форму.

Зачастую корпус водяного насоса представляет собой чугунное или стальное литье. В современных конструкциях рабочие колеса изготавливают из полимерных материалов. В отличие от других видов помп, здесь вал крепится на одну опору, то есть он считается консольным. Опоры обязательно снабжаются подшипниками, и обычно они бывают закрытого типа.

Конец вала, который выходит из корпуса, посредством муфты соединяется с электрическим или двигателем внутреннего сгорания. В месте, где вал выходит из корпуса, устанавливается уплотнитель или сальник для предотвращения потери перекачиваемой жидкости.

Надежными центробежными гидравлическими насосами (ЦНГ) считаются те, у которых установлено торцевое уплотнение, так как оно держит гораздо лучше, чем сальниковая набивка. Дело в том, что современное уплотнение не теряет своих свойств при смещении или вибрации вала.

С перечисленными деталями можно подробно ознакомиться на схеме разреза устройства. Для эффективной и правильной работы центробежного насоса предназначены дополнительные узлы:

сетчатый фильтрующий элемент;
обратный клапан, установленный в поступающей магистрали;
запорная арматура, которая монтируется перед входным трубопроводом или шлангом;
вакуумный манометр для измерения давления в рабочей камере.

Для закачки питьевой воды следует использовать конструкцию с корпусом из нержавеющей стали и рабочим колесом, изготовленным из пищевой пластмассы. Существуют бюджетные модели, где корпус чугунный, а из нержавейки сделан специальный вкладыш. Такие устройства очень легко ремонтируются, так как необходимо будет поменять только сам вкладыш.

Сферы применения и принцип действия

Благодаря своей надежности, высокой производительности, простому устройству и принципу действия центробежные насосы сегодня пользуются большой популярностью. Они с успехом работают как на производстве, так и в быту. К достоинствам относятся:

беспрерывное обеспечение предприятий технической водой для производственных нужд;
транспортировка различного вида жидкостей между объектами предприятия;
организация системы полива растений и доставка воды на животноводческие фермы;
снабжение населенных пунктов питьевой водой;
обустройство загородных и дачных домов автономной системой водообеспечения.

Если кратко описать принцип работы центробежного насоса, то он довольно прост. После включения электродвигателя или другого механического привода вал устройства начинает вращаться в определенную сторону. Вместе с валом вращается рабочее колесо, а лопатки начинают разгонять жидкость по кругу.

За счет центробежной силы, направленной от центра вала к краю корпуса, воду выбрасывает через выходной патрубок наружу. Чем больше скорость вращения вала, тем больше сила, действующая на жидкость, а значит, производительность насоса повышается.

Разновидности насосов

Сейчас существует довольно много видов насосов, работа которых основана на центробежной силе. Отличаются они друг от друга конструктивными особенностями и техническими характеристиками. Классификация устройств осуществляется по ряду показателей, и это необходимо учитывать при выборе нужного оборудования. В зависимости от расположения устройства относительно перекачиваемой жидкости они бывают:

Первая группа насосов устанавливается на подготовленной площадке, а непосредственно перекачка осуществляется с помощью специальных шлангов или трубопроводов. Преимущество такого способа в том, что устройство всегда доступно для обслуживания и ремонта. К недостаткам можно отнести:

низкую производительность при откачивании с глубины, превышающей 10 м;
повышенный риск работы на холостом ходу, который быстро приводит к поломке оборудования.

Использование второй группы устройств, назначение и строение которых практически ничем не отличается от первой, осуществляется при полном или частичном их погружении в откачиваемую жидкость. Погружные насосы отличаются более строгими требованиями к их герметичности.

Достоинством таких механизмов считается то, что даже при малых габаритах они создают более высокий напор перекачиваемой жидкости. К недостаткам этой группы можно отнести более сложное обслуживание и трудоемкий ремонт. В зависимости от того, как устроен основной узел, механизмы бывают:

Одноступенчатыми — с одним рабочим колесом.
Многоступенчатыми — с несколькими колесами, расположенными на одном валу.

Насосы с несколькими ступенями отличаются высоким напором жидкости на выходе, который достигается за счет ее ускорения при перемещении между колесами.

Существуют еще такие понятия, как мокрый и сухой ротор. Мокрым называется тот, который из-за постоянного взаимодействия с жидкостью осуществляет смазку и охлаждение трущейся части устройства. Обычно такой конструкцией обладают насосы малой мощности и небольших размеров. В устройствах с сухим ротором жидкость контактирует только с рабочим колесом. Эти механизмы обладают большей производительностью, но они и требуют более мощного привода.

Советы по выбору гидравлического агрегата

Перед выбором нужной модели гидравлического устройства в его описании следует обязательно смотреть на технические характеристики. Кроме того, сначала необходимо определиться, для каких целей будет применяться это оборудование. Для правильного выбора во внимание принимается ряд параметров:

Максимальная глубина, с которой устройство может обеспечить беспрерывное откачивание жидкости.
КПД — показатель, определяющий эффективность гидравлического оборудования.
Производительность — объем жидкости, перекачиваемый за единицу времени.
Максимальный напор — измеряется высотой столба воды, на которую может поднять механизм во время откачки.
Мощность двигателя — показатель, который приводит в работу гидравлическое устройство.

Кроме того, потребителю стоит обратить внимание на параметры давления, которое вырабатывает центробежный насос в штатном режиме. Если приводом является электрический двигатель, то оценивается его энергоэффективность, то есть количество потребляемой электроэнергии.

Краткий обзор популярных моделей

Сейчас на отечественном рынке большой выбор центробежных насосов. Здесь можно встретить продукцию как зарубежных, так и отечественных производителей. К наиболее востребованным моделям относятся:

Wilo Star-RS 25/4 — поверхностный центробежный аппарат от немецких производителей, предназначенный для перекачки питьевой воды. Привод осуществляется однофазным электродвигателем, устойчивым к блокировочным токам. Устройство механизма состоит из чугунного блока с валом из нержавеющей стали и полипропиленовым колесом. Производительность гидравлического устройства составляет 3,5 м³/ч, напор — 4 м, а потребляемая мощность — всего 0,048 кВт. Стоимость оборудования колеблется от 5 до 6 тыс. руб.
Grundfos UPA — гидравлический агрегат, предназначенный для повышения давления в системе подачи воды. При потреблении 0,12 кВт устройство обладает производительностью 1,5 м³/ч и способно выдать напор высотой 8 м. Привод осуществляется с помощью асинхронного электродвигателя, к которому добавлена коробка с клеммами и реле протока. Выпускают гидравлический аппарат в КНР.
DAB Divertron 1200 — это центробежный насос погружного типа с максимальной глубиной 10 м. Благодаря многоступенчатой конструкции может создавать напор до 48 м. Корпус аппарата изготовлен из пластика, вставка ротора — из алюминия, а сетчатый фильтр — из нержавейки. В комплект также входят обратный клапан, датчик расхода и реле давления. Питание от сети 220 В.

Кроме перечисленных моделей, популярностью пользуются Patriot F900, Elpumps BT 5877 K INOX, AL-KO Dive 5500/3 и др.

Читайте также: