Самовсасывающий насос: устройство, принцип действия, применение

Для водоснабжения дома или полива огорода используют насосы. Есть они разных видов и конструкций и каждый из них находит свою область применения. Если вам требуется недорогое и надежное устройство для перекачки воды из скважины, колода или какой-то емкости, обратите внимание на самовсасывающий насос. Это относительно недорогие устройства, которые устанавливаются на поверхности, качать воду могут с довольно приличной глубины — 8-9 м. При необходимости модели дополняются эжекторами, тогда глубина всасывания увеличивается до 20-35 м. 

Содержание статьи

• 1 Самовсасывающие насосы: устройство и виды
• 2 Строение и принцип действия
  • 2.1 Центробежные
  • 2.2 Вихревые
• 3 Эжекторные
• 4 Вихревые и центробежные — сравнение и область применения

Самовсасывающие насосы: устройство и виды

Самовсасывающие насосы качают воду с глубины 8-9 метров, сами при этом находятся на поверхности. Вода поднимается за счет того, что в центральной части корпуса, за счет движения колес с лопастями, создается область низкого давления. Стремясь ее заполнить, вода поднимается вверх. Вот и получается, что насос всасывает воду.

Внешний вид самовсасывающего насоса

Как и любой другой насос, самовсасывающий состоит из двигателя и рабочей камеры, в которой находится нагнетательный механизм. Валы насоса и двигателя соединяются через муфту, надежность соединения и герметичность определяется типом уплотнителя.Уплотнители бывают двух типов:

• сальниковый — более дешевый и менее надежный;
• торцевой уплотнитель — более надежный, но дорогой.

Есть модели самовсасывающих насосов с магнитными муфтами. Они уплотнения не требуют, так как сквозных соединений не имеют. Это на сегодняшний день самая надежная конструкция, но и самая дорогая тоже.

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками.  Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

Вихревые

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Эжекторные

Самая большая глубина, с которой поверхностные вихревые и центробежные насосы могут поднимать воду — 8-9 метров, часто она располагается глубже. Чтобы «добыть» ее оттуда, на насосы устанавливают эжектор. Это трубка специальной формы, которая при движении воды через нее создает разряжение на входе. Так что такие устройства тоже относятся к разряду самовсасывающих. Эжекторный самовсасывающий насос может поднять воду с глубины 20-35 м, а этого уже более чем достаточно для большинства источников.

Схема подключения выносного эжектора для скважин разного диаметра — двухдюймовая справа, четырехдюймовая слева

Недостаток в том, что для обеспечения работы часть понятой воды необходимо вернуть обратно, следовательно, производительность значительно снижается — такая помпа может обеспечить не очень большой расход воды, но электричества на обеспечение работоспособности тратится ничуть не меньше. При установке инжектора в колодец или скважину достаточной ширины в источник опускают два трубопровода — один подающий большего диаметра, второй, возвратный, меньшего. К их выходам подключается эжектор, а на конце устанавливается фильтр и обратный клапан. В этом случае недостаток тоже очевиден — двойной расход труб, а значит — более дорогая установка.

В скважинах малого диаметра используется один трубопровод — подающий, а вместо обратного используется обсадная труба скважины. Таким образом тоже формируется зона разрежения.

Вихревые и центробежные — сравнение и область применения

Сначала общие черты:

• максимальная глубина всасывания — 8-9 метров;
• способ установки — поверхностный;
• на всасывающем трубопроводе должна стоять труба или армированный шланг (обычный не ставить, его сплющит отрицательным давлением).

Теперь о том, в чем отличия между вихревыми и центробежными моделями. Вихревые насосы более компактные, стоят меньше, но при работе издают больше шума. Центробежные — более тихие, на выходе создают небольшое давление. Вихревые при тех же размерах крыльчатки и скорости ее вращения могут создать давление в 3-7 раз больше. Но нельзя сказать, что это их достоинство — далеко не всегда требуется большой напор на выходе. Например, он не нужен при поливе сада и огорода. Вода, подаваемая с высоким давлением просто размоет почву, обнажит корни. Потому в качестве насоса для полива лучше брать самовсасывающий насос центробежного типа.

Высокое давление на выходе может потребоваться при организации системы водоснабжения дома. Вот тут и потребуются характеристики вихревых насосов. Есть только у них один недостаток: они не могут обеспечить большой расход. Так что чаще для этих целей используют все тот же центробежный, но в паре с гидроаккумулятором. Правда, тогда это получается уже насосная станция.

Поверхностные центробежные насосы необходимо заполнять водой перед пуском

Центробежные самовсасывающие насосы серии M 90-100-153-203

Конструкция и материалы

Центробежные самовсасывающие насосы с погружным чугунным эжектором марки P/30 способны гарантированно поднять воду даже с 45-ми метровой глубины (в зависимости от мощности электродвигателя). Электродвигатель закрытого типа с принудительным охлаждением. Всасывающие и напорный патрубок — резьбовые. Степень защиты IP 44. Стандартное напряжение: 230 В — 50 Hz для однофазных электродвигателей, 230/400 В — 50 Hz для трехфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях насосов M 90 и M 100 встроенная термозащита.

Стандартное исполнение:

Механическое уплотнение — из керамики и графита

Ротор — нержавеющая сталь

Рабочее колесо — термопласт (M 90, 100 — 1 раб. колесо, М 153, 203 — 2 раб. колеса)

Корпус насоса и эжектора P/30 — чугун

Температура перекачиваемой жидкости: -15°C до +50°С

Максимальная температура окружающей среды: +40°C

Максимальное рабочее давление: 11 бар

Максимальная глубина всасывания:

для модели M 90 — 21 м

для модели M 100 — 24 м

для модели M 153 — 40 м

для модели M 203 — 45 м

Специальные исполнения:

Рабочее колесо из латуни

Степень защиты IP 55 для насосов M 153 и M 203

Встроенная термозащита для насосов M 153 и M 203

Применение насосов

Самовсасывающие насосы этой серии применяются, главным образом, в составе автоматических насосных станций серии TRM (с гидроаккумулятором и реле давления) для полива и водоснабжения жилых домов из скважин или колодцев, с внутренним диаметром от 100 мм, в которых уровень воды находится более чем в 8-9 метрах от уровня установки насоса, или же когда насос находится на значительном удалении (100 и более метров) от точки водозабора. В данном случае всасывающая магисталь состоит из двух труб соединяющих насос с выносным эжектором. Насосы пригодны для перекачивания чистой, химически нейтральной по отношению к материалам насоса жидкости, без твердых и длинноволокнистых включений. Установка насоса — горизонтальная.

Для узких скважин под заказ поставляются насосы серии M92-102-152-202 с погружным эжектором диаметром всего 50 мм.

Гидравлическая характеристика центробежных насосов серии M 90-100-153-203:

Тип насоса	Тип эжектора	P2ном		Глубина всасывания, (м)	Полный напор H, м
					27	30	33	36	39	42	45	48	51	54
		кВт	л. с.		Расход жидкости Q, л/час
M 90	P 20	0,55	0,75	9	1560	1180	890	600
				12		1180	890	600	360
				15			890	600	360	160
				18				600	360	160
	P 30	0,55	0,75	9			990	760	545	320	150
				12				760	545	320	150
				15					545	320	150
				18						320	150
				21							150
M 100	P 20	0,75	1	9		2060	1710	1400	1080	830	600
				12			1710	1400	1080	830	600
				15				1400	1080	830	600	410
				18				1400	1080	830	600	410	180
				21					1080	830	600	410	180
	P 30	0,75	1	9			1480	1260	1020
				12				1260	1020	720
				15					1020	720	560
				18						720	560	390
				21							560	390	220
				24								390	220	100

Тип Насоса	Тип Эжектора	P2 ном		Глубина всасывания, (м)	Полный напор H, м
					48	51	54	57	60	63	66	70	75	80	85	90	95	100	105	110
		кВт	л. с.		Расход жидкости Q, л/час
M 153	P 20	1,1	1,5	9	2870	2530	2255	1860
				12		2530	2255	1860	1360
				15			2255	1860	1360	955
				18				1860	1360	955	600
	P 30	1,1	1,5	20					1880	1800	1740	1415	1160	930	690
				25							1740	1415	1160	930	690	480
				30								1415	1160	930	690	480	295
				35									1160	930	690	480	295	120
				40										930	690	480	295	120
M 203	P 20	1,5	2	9	3860	3510	3080	2690	2340	1990
				12		3510	3080	2690	2340	1990	1510
				15			3080	2690	2340	1990	1510	1000
				18				2690	2340	1990	1510	1000	300
				21					2340	1990	1510	1000	300
				24						1990	1510	1000	300	1370	1130	860	580
	P 30	1,5	2	25								1860	1660	1370	1130	860	580
				30									1660	1370	1130	860	580	415
				36										1370	1130	860	580	415	270
				40											1130	860	580	415	270	165
				45												860	580	415	270	165

Размеры насосов

полезная информация о самовсасывающих насосах

Что такое самовсасывающие насосы?

Если насос расположен ниже уровня перекачиваемой жидкости, сила тяжести и давление воздуха обеспечивают его постоянное заполнение жидкостью и отсутствие попадания воздуха в насос или всасывающую линию.

Во многих случаях насос необходимо размещать выше уровня жидкости, например, при опорожнении подземного резервуара. При запуске в линии всасывания будет воздух, и прежде чем насос сможет нагнетать жидкость, этот воздух необходимо удалить или вытеснить. Насосы оптимизированы для перемещения определенной жидкости; эвакуация газа — совсем другая задача.

Для решения этой проблемы можно использовать различные методы. Вспомогательный насос может использоваться для вакуумирования линии всасывания. Обратный (нижний) клапан или откачивающий бак можно использовать для прекращения слива жидкости из линии всасывания при остановленном насосе. Однако все эти решения требуют дополнительного оборудования, трубопроводов и технологических процессов. В идеале для этих применений требуется насос, который может откачивать воздух со стороны всасывания при запуске до перехода в обычный режим откачки. Такой насос считается самовсасывающим.

Что ограничивает самовсасывающий насос?

Когда насос откачивает воздух со стороны всасывания, жидкость нагнетается во всасывающую линию под давлением окружающего воздуха. Этот процесс может продолжаться только до тех пор, пока напор жидкости не уравновесит местное давление воздуха. Например, при работе с водой теоретически возможно, чтобы совершенно эффективный насос самовсасывал на высоте всего около 10 м от источника. Точный предел зависит от высоты над уровнем моря и температуры и будет другим для других жидкостей.

Являются ли поршневые насосы самовсасывающими?

В принципе, все объемные насосы являются самовсасывающими. В частности, сюда входят роторно-шестеренные насосы (внутренние и внешние), лопастные насосы, лопастные насосы и диафрагменные насосы. Общей чертой всех поршневых насосов является использование деталей с жесткими допусками для предотвращения возврата жидкости с нагнетания на сторону всасывания. В зависимости от эффективности этих уплотнений, создаваемых этими деталями с жесткими допусками, объемный насос способен в некоторой степени отводить воздух из своей всасывающей линии. Однако в условиях работы всухую насос может перегреться, что может привести к износу уплотнения и отказу насоса.

В поршневых насосах также существует опасность возникновения кавитации в момент, когда жидкость начинает поступать в насос и образуется смесь жидкости и воздуха. В этих условиях на стороне всасывания насоса образуются и расширяются пузырьки пара. При достижении высокого давления на стороне нагнетания насоса пузырьки сильно схлопываются, вызывая вибрацию и повреждение насосных элементов.

По этим причинам важно обратиться к производителю перед использованием поршневого насоса в условиях, когда он должен самовсасываться и, по необходимости, работать всухую в течение любого периода времени.

Являются ли центробежные насосы самовсасывающими?

В центробежных насосах насосное действие создается за счет передачи энергии вращения от рабочего колеса к жидкости. Между всасывающей и нагнетательной сторонами насоса нет уплотнений. Это означает, что центробежные насосы неэффективны с газами и не способны откачивать воздух из всасывающей линии, когда уровень жидкости ниже уровня рабочего колеса. В таких случаях говорят, что насос связан с воздухом, и существует опасность перегрева: как правило, насосы полагаются на перекачиваемую жидкость для смазки и охлаждения подшипников насоса.

Однако с некоторыми изменениями в базовой конструкции центробежный насос может быть самовсасывающим. Рабочее колесо и спиральный корпус по существу окружены резервуаром, так что они всегда могут быть погружены в жидкость, достаточную для запуска насоса и обеспечения смазки и охлаждения насоса — при условии, что время, необходимое для заполнения насоса, не является чрезмерным.

Важно, чтобы бак самовсасывающего центробежного насоса был правильно заполнен жидкостью после установки. «Самовсасывание» в данном контексте означает, что насос может использовать жидкость, хранящуюся в его корпусе, для создания вакуума во всасывающей линии. Даже «самовсасывающий» центробежный насос не будет работать в сухом состоянии. При наличии соответствующих подшипников и уплотнений центробежный насос может работать всухую в течение ограниченного времени, но не рекомендуется в течение длительного времени.

Как работает самовсасывающий центробежный насос?

Самовсасывающий центробежный насос имеет две фазы работы: режим заливки и режим откачки.

В режиме заливки насос действует как водокольцевой насос. Вращающаяся крыльчатка создает вакуум в «проушине» крыльчатки, который всасывает воздух в насос из всасывающей линии. В то же время он также создает цилиндрическое кольцо жидкости внутри корпуса насоса. Это эффективно образует газонепроницаемое уплотнение, препятствуя возврату воздуха из линии нагнетания во всасывающую линию. Пузырьки воздуха задерживаются в жидкости лопатками крыльчатки и транспортируются к выпускному отверстию. Там воздух вытесняется, и жидкость под действием силы тяжести возвращается в резервуар в корпусе насоса.

Постепенно жидкость поднимается по линии всасывания по мере ее откачки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока жидкость не заменит весь воздух во всасывающем трубопроводе и насосе. На этом этапе начинается нормальный режим откачки, и жидкость сбрасывается.

Когда насос отключен, конструкция заливной камеры (обычно с «гусиной шеей» на всасывающем трубопроводе) обеспечивает сохранение достаточного количества жидкости, чтобы насос мог самостоятельно влиться при следующем использовании . Если насос какое-то время не использовался, перед запуском важно проверить отсутствие утечек из корпуса из-за утечек или испарений.

Что такое самовсасывающий насос сжатого воздуха?

Можно использовать сжатый воздух вместо жидкого заряда для заполнения насоса. Сжатый воздух вдувается через жиклер в коническую трубку для создания вакуума. Воздух из корпуса насоса и всасывающей линии всасывается вместе со сжатым воздухом и удаляется. Обратный клапан закрывает линию нагнетания, позволяя жидкости поступать в корпус насоса. Преимущество этого метода заключается в том, что снижается вероятность засорения (поскольку отсутствует заливная камера) и насос может безопасно работать всухую.

Каковы общие проблемы с самовсасывающими насосами?

Способность насоса к самовсасыванию зависит от нескольких факторов. Линия нагнетания не должна находиться под давлением или заблокирована. Для всех типов насосов линия всасывания должна быть герметичной. Если воздух продолжает поступать в насос, давление никогда не снижается и жидкость не поднимается по линии всасывания.

Также важно, чтобы объем трубопровода на стороне всасывания был сведен к минимуму, чтобы сократить время заливки. При чрезмерном времени заливки существует опасность того, что жидкий заряд испарится до того, как насос будет заполнен. Последующий сухой ход может привести к повреждению насоса.

В случае центробежных насосов все, что влияет на эффективность рабочего колеса, ограничивает способность самовсасывания. Если жидкость содержит какие-либо твердые частицы, мусор может скапливаться в порте рециркуляции, препятствуя циркуляции жидкости и образованию жидкостного кольца. Мусор, скапливающийся на самом рабочем колесе, снижает его способность создавать область низкого давления в глазу. Кроме того, по мере старения насоса и его износа зазоры между рабочим колесом и спиральным корпусом увеличиваются, и насос в меньшей степени способен создавать зону низкого давления. На внутренние зазоры также может повлиять неправильная сборка после технического обслуживания.

При перекачивании воды в холодных условиях важно, если температура может упасть ниже точки замерзания, слить воду из насоса или обеспечить какую-либо форму обогрева. Замерзание воды в насосе или трубопроводе может привести к повреждению.

Резюме

Самовсасывающие насосы необходимы, если насос должен быть расположен выше уровня перекачиваемой жидкости. Самовсасывающий насос должен иметь возможность откачивать воздух из линии всасывания, тем самым всасывая жидкость в насос. Когда это будет достигнуто, помпа может вернуться в нормальный режим откачки.

Большинство типов поршневых насосов являются самовсасывающими, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перегрева, износа уплотнений или кавитации во время фазы заливки, работающей всухую. Центробежные насосы могут быть модифицированы так, чтобы они были самовсасывающими, с окружающим «баком», чтобы удерживать часть жидкости. Перед использованием крайне важно, чтобы насос был правильно заполнен и не допускал работы всухую на любом этапе.

Самовсасывающие насосы

Самовсасывающие насосы

ВЫБОР ЯЗЫКА:

Сегодня самовсасывающие насосы Gorman-Rupp являются мировым лидером в области перекачки отходов в таких отраслях, как сталелитейные и бумажные комбинаты, горнодобывающая промышленность, предприятия пищевой промышленности, электростанции, автомобильные заводы, кожевенные и винодельческие заводы. Они также являются предпочтительными насосами для многих систем очистки сточных вод по всему миру.

Самовсасывающие центробежные насосы Gorman-Rupp просты в установке и обслуживании. Поскольку они являются самовсасывающими, их можно устанавливать высоко и всухую на уровне пола, при этом в жидкости находится только линия всасывания, поэтому обслуживающему персоналу никогда не нужно входить в поддон. Когда требуется обслуживание или техническое обслуживание, его можно легко выполнить с помощью обычных ручных инструментов.