Принцип действия водяного насоса

Водяной насос помогает облегчить полив огорода и сада, набрать воды для бытовых нужд и т.д. Водяной насос – представляет собой гидравлическую машину, служащую для перекачки различных жидкостей из одного места в другое вертикальным или горизонтальным образом.

Устройство водяного насоса

Водяные насосы бывают разных типов в зависимости от целей его использования.

Водяные насосы имеют две категории:

1. Бытовые, т.е. для бытовых нужд и небольших объемов работы: полив участка, откачивание грязной или ненужной воды и т.д.
2. Профессиональные – насосы больших размеров и мощностей, применяемых на производствах чего-либо и для обеспечения водой населенные пункты.

При покупке водяного насоса следует узнать, есть ли на него гарантия

Бытовые насосы различают по способу их применения: дренажные, водоснабжающие, циркуляционные. Кроме этого, насосы разделают по их назначению: скважинные, колодезные, самовсасывающие. Все эти виды насосов могут быть: инжекторными, погружными (например, колодезные, скважинные, дренажные или фекальные), наружными (чаще используют для водоснабжения).

Для понятия принципа работы водяного насоса необходимо сначала понять, как он устроен. Устройство водяных насосов в зависимости от их назначения различно, но схема у них общая.

Насос состоит из следующих основных узлов:

• Корпуса;
• Электродвигателя;
• Нагнетательного патрубка;
• Всасывающего патрубка;
• Рабочего колеса (ротора);
• Рабочего вала;
• Сальников;
• Подшипников;
• Направляющего устройства;
• Кожуха.

Чашу корпус делают из стали или чугуна, внутри нее расположена крыльчатка. Конструкция корпуса имеет расположенное снизу отверстие для всасывания жидкостей и для выхода, находящееся на боковом ребре корпуса.

Корпус имеет спиральную форму для задания жидкости верного направления в процессе работы насоса.

Корпус может быть отдельным элементом, к которому подсоединены патрубки, а может быть литым, представляя собой единую конструкцию. На корпусе имеются кронштейны для крепления насоса. В отверстие, куда происходит всасывание жидкости в рабочую камеру, ввинчен принимающий патрубок. С помощью него к насосу подключается трубопровод, который размещен в источнике жидкости. Конструкция допускает патрубок в составе корпуса и как отдельный элемент, в зависимости от принципа работы насоса.

К выходному отверстию сбоку корпуса подсоединен нагнетательный патрубок, через который происходит передача воды из рабочей камеры к потребителю с помощью напорного трубопровода, подключенного к данному патрубку. Патрубок входит в состав литого корпуса.

Принцип работы водяного насоса

Главной составляющей водяного насоса, осуществляющую основную работу, является ротор или рабочее колесо (крыльчатка). Как правило, ротор делают из стали, меди или чугуна. Состоит он из двух дисков, соединенных друг с другом. Между ними находятся изогнутые лопатки, идущие от центра к краям. Изгиб направлен против оси вращения самого колеса. В центре колеса имеется горловина (отверстие), диаметр которой равен диаметру патрубка, через который происходит всасывание воды или любой другой жидкости. Патрубок и колесо имеют плотное соединение, чтобы лопатки имели контакт с поступающей водой. Лопасти ротора расположены так, чтобы не допустить протекание жидкости в щели, а свободное место было лишь в дисковых желобах.

Роторы бывают нескольких типов:

• Открытого (открытые лопасти, расположенные на одном диске);
• Закрытого;
• Штампованного;
• Клепанного;
• Литого.

Для использования водного насоса не нужно обладать особыми навыками

Ротор открытого типа отличается от закрытого размещением лопастей на одном диске и не имеют покрывающий. Открытый тип роторов используют для перекачки очень густых жидкостей и суспензий при низком давлении, т.к. такие лопасти легко чистить. Ротор закрытого типа, сделанного одной монолитной деталью, чаще устанавливают в простых насосах. Штампованные роторы устанавливают в больших и мощных насосах.

Водяная помпа

Форма лопаток может быть, как прямя, так и под углом, что влияет на скорость вращения. В высокоскоростных насосах лопатки идут от втулок. Крепление колес с такими лопатками осуществляется шпонками. В простых бытовых маломощных водяных насосах используют клепаные крыльчатки.

Ротор крепят на вал, который передает ему вращательный момент. Вал установлен на подшипники, чтобы исключить вибрации и перекос в процессе работы.

Материалом для изготовления валов простых насосов служит сталь, для насосов с повышенной нагрузкой их делают из легированной стали со сплавом хрома, никеля или ванадия, из нержавеющий стали делают валы для насосов, перекачивающих различные кислоты. При неотрегулированной балансировки вала может возникнуть вибрация, что станет причиной серьезной поломки насоса.

Валы бывают:

• Гибкие: применяют в насосах с превышением критических оборотов;
• Жесткие: используют для насосов спокойного режима работы без высоких скоростей;
• Слитные (рабочий вал насоса выполняет еще и функцию вала двигателя): устанавливают в бытовых насосах, в которых на ротор электродвигателя устанавливают крыльчатки насоса.

Подшипники водяных насосов делают с чугунными вкладышами, которые залиты баббитом. Их смазывают жидкой или густой смазками. Подшипники бывают роликовые, шариковые, резиновые, текстильные и т.п. К корпусу относится и кожух и является его частью. Резиновая прокладка между кожухом и корпусом служит для герметизации.

Сальник служит для защиты двигателя от воды, расположен на стыке рабочей камеры и задней стенки. Сальники имеют мягкую набивку из хлопка, бумаги или асбестового шнура. Со стороны всасывания жидкости на сальнике установлен водяной затвор. Устройство сальника содержит муфту и уплотняющее кольцо, к которому из нагнетательного трубопровода поступает жидкость, не дающая попасть воздуху в рабочую камеру.

Что такое водяной насос помпа

От того какой принцип действия создания вакуумной камеры, насосы бывают разными.

А именно:

Центробежный водяной насос перекачивает жидкость с помощью вращения рабочего колеса. Вращаясь, рабочее колесо создает центробежную силу, которая вытесняет потоки жидкости или воды на большие расстояния. Благодаря этому, давление в центре работающего рабочего колеса уменьшается, за счет чего происходит приток жидкости.

Чтобы водяной насос служил долго, его своевременно нужно обслуживать

Рабочей силой вибрационных водяных насосов является электромагнитный двигатель. Магнит под действием переменного тока притягивает и отпускает поршень, заставляя его менять свое положение десятки раз в секунду. Создающиеся вибрационные колебания способствуют всасыванию жидкости в рабочую камеру. После жидкость выталкивается в напорный патрубок через клапан. Вихревой насос имеет в корпусе плоский диск с радиально расположенными лопатками. Вакуум создается вращением ротора с периферическими лопатками.

Одной из разновидностей водяного насоса является водяная помпа. Водяная помпа представляет собой устройство, имеющее механический или электромеханический привод, который обеспечивает циркуляцию жидкости, забор воды из скважины или колодца.

Состоит помпа из:

• Корпуса;
• Крыльчатки;
• Вала;
• Сальника насосной камеры.

Водяные помпы также применяют для работы двигателей транспорта, на подлодках для работы балластных цистерн и корабельных доках для накачивания и откачивания воды.

Как работает помпа

Помпа работает как обычный центробежный водяной насос, но имеет несколько отличий.

Существуют очень компактные водяные насосы, однако они не мощные

Это:

• Создает циркуляцию жидкостей;
• Имеет каналы для отвода и привода жидкостей.

Более мощные насосы имеют несколько колес и называются многоступенчатыми. В насосы, служащие для перекачки каучука либо иных густых материалов, устанавливают керамические роторы.

Кроме бытовых нужд, водяной насос или водяная помпа играет важную роль в работе двигателя автомобилей, обеспечивая охлаждение двигателей внутреннего сгорания. Она обеспечивает принудительное равномерное циркулирование охлаждающей жидкости по охлаждающей системе двигателя: от радиатора до расширительного бачка.

Электрические водяные насосы являются главным элементом систем водяного снабжения, полива, откачки и циркуляции воды. От функциональности водяного насоса зависит работоспособность всей системы. Если насос подобран неправильно, с недостаточной мощностью, неподходящей конструкцией для выполнения определенных функций, то неизбежны сбои в работе. При этом потребуется приобретать дополнительное оборудование, либо другую модель электрического насоса.

Чтобы сделать правильный выбор электронасоса для дачи, дома или для других задач, необходимо учитывать особенности конструкции, принцип действия, технические параметры и назначение водяных насосов с электроприводом.

Принцип действия

Общий принцип работы водяных насосов один и тот же, хотя каждый вид насоса имеет свои особенности устройства. При запуске электрического двигателя внутри корпуса образуется состояние вакуума, благодаря чему вода всасывается в эту камеру низкого давления. Далее она перемещается к патрубку выхода и под большим давлением выталкивается по нему в трубопровод или шланг.

Давление в насосе определяет силу выталкивания из него воды (напора), и должно быть достаточным для преодоления сопротивления воды.

Виды электрических насосов для воды

Устройства насосов могут значительно отличаться, и зависят от способа образования вакуума в корпусе.

По способу создания вакуума электрические водяные насосы делятся:

• Центробежные насосы.
• Вибрационные (электромагнитные).
• Вихревые.

По расположению корпуса насоса относительно водоема или емкости с водой насосы делятся:

• Поверхностные насосы.
• Погружные помпы.

По устройству и количеству выполняемых функций насосы разделяют на:

• Дренажные.
• Скважинные.
• Колодезные.
• Мотонасосы.

Центробежные электрические водяные насосы

Устройства такого вида на практике применяются в различных областях: как бытовых, так и промышленных. Принцип их действия заключается в образовании в корпусе центробежной силы. С помощью нее создается напор, и вода движется. Колеса и лопасти вращаются и засасывают воду, а на выходе выталкивают ее наружу.

В зависимости от устройства и назначения насосы делятся на несколько групп:

• Погружные.
• Поверхностные.
• Вертикальные.
• Горизонтальные.
• Консольные.
• Многоступенчатые.
• Моноблочные.

Все детали устройства насоса выполнены из материалов, обладающих высокой прочностью, и не изнашиваются, кроме уплотнений и подшипников. При проектировании электрических насосов расчет производят с учетом их непрерывной работы. Поэтому они сконструированы так, чтобы их техобслуживание было оперативным и простым. Насосы способны функционировать при повышенных температурах и в агрессивных химических средах. Их параметры зависят от особенностей устройства каждой модели. Существуют такие конструкции, которые могут работать при 350 градусах.

Преимущества

• Прочная конструкция.
• Длительная эксплуатация.
• Невысокая стоимость.
• Повышенный КПД.
• Возможность монтажа дополнительных автоматических систем.

Недостатки

• Скачки напряжения в электрической сети отрицательно влияют на функционирование насосов.
• Воздушная пробка, образовавшаяся в отверстии входа, способна остановить функционирование насоса.
• Необходимо заполнять водой корпус насоса, так как незначительная центробежная сила в корпусе не дает возможности всасывания воды.

Консольные насосы широко используются для перекачки жидкостей с примесями и небольшими твердыми частицами.

Одноступенчатые насосы горизонтального вида применяются для снабжения водой дома.

Многоступенчатые исполнения насосов могут создать мощный напор воды путем установки нескольких одноступенчатых насосов, соединенных последовательно.

Бытовые электрические водяные насосы для полива чаще всего покупают центробежного вида, так как их в дальнейшем можно вмонтировать в систему отопления, действующую от скважины.

Центробежные насосы погружного и полупогружного типа имеют преимущество в том, что погружные модели легко устанавливать, а полупогружные легко обслуживать. Для монтажа погружного насоса, для него требуется наличие некоторых условий. Установка довольно трудная, но многие жители домов выбирают погружные насосы. К недостатку таких можно отнести их чувствительность к разным загрязнениям, например, песка.

Вибрационные электрические водяные насосы также могут применяться для сада или дома. Их принцип действия основан на электромагнитном поле, образующемся катушкой, которая втягивает металлический сердечник. При этом создается пониженное давление, и вода засасывается в гидросистему. При возрастании давления включается клапан и вода выталкивается через выходной патрубок. Для непрерывной подачи воды в насосе установлена диафрагма.

Вибрационные насосы обычно монтируют в автономные водоснабжающие системы, а также применяются для орошения.

Преимуществом

Вибрационных является возможность перекачки грязной воды, что очень удобно для очистки колодца или скважины в целях профилактики. При этом не потребуется устанавливать другой вид насоса. При перекачке загрязненной воды производительность насоса значительно снижается. Стоимость вибрационных насосов невысокая, устройство долговечное и надежное, так как нет трущихся деталей.

Недостатком

Вибрационных являются перебои в работе из-за перепадов напряжения. Поэтому совместно с насосом целесообразно приобретать стабилизатор напряжения. Вибрационные насосы не рекомендуется применять в маленьких скважинах.

Особенности работы вихревых насосов

Вакуум в корпусе насоса создается с помощью вихревого колеса, который выполнен в виде металлического лопастного диска, который закручивает воду в корпусе насоса по спирали, подобной вихрю. Основным преимуществом вихревых насосов является мощный напор. При одинаковых габаритных размерах, массе и скорости вращения с центробежной моделью, вихревой насос создает более мощный напор. Поэтому диаметр корпуса вихревого насоса значительно меньше центробежного.

Вихревые насосы стали популярными при поливе огородов и садов, так как они способны создать высокое давление воды. Также их используют для создания циркуляции воды в системах водоснабжения домов и загородных дач, если требуется повышение давления в трубопроводах. От центробежных насосов они выгодно отличаются тем, что не чувствительны к проникновению воздуха во входной трубопровод. Небольшие габаритные размеры расширяют их сферу использования.

К недостаткам вихревых помп можно отнести чувствительность к проникновению абразивных элементов в воду. При их значительном содержании в воде в работе насоса возникнут перебои, которые быстро выведут его из строя.

Погружные насосы

Водяные погружные помпы применяются для домов и садовых участков, для длительного пользования. Такие насосы подходят для установки системы водоснабжения из скважины большой глубины. Вся линейка моделей погружных насосов снабжена автоматической защитой от отсутствия воды в насосе. Электрические водяные насосы устанавливают так, чтобы они не касались дна, но уровень воды должен быть выше насоса на 1 метр. Такая установка необходима для:

• Предотвращения попадания в корпус насоса абразивных частиц.
• Поддержания запаса уровня воды в водоеме. При смене сезона уровень может понизиться.
• Обеспечения эффективности охлаждения электродвигателя.

Поверхностные электрические водяные насосы

Для выполнения полива огородных посадок оптимальным вариантом являются поверхностные насосы. Они применимы при наличии какого-либо водоема, например, колодца. Такие насосы еще называют колодезными . Они легко снимаются, их можно быстро перенести на другое место, или снять на хранение. Поверхностные помпы также способны работать в скважинах, имеющих глубину не больше 8 метров. Диаметр насоса при этом не имеет значения, так как в скважину вставляют не насос, а шланг.

Для правильного использования поверхностных насосов, необходима предварительная подготовка помещения для его установки. В помещение не должна проникать влага, попадающая на электродвигатель. Все устройство можно размещать на сухом грунте.

Кроме рассмотренных видов электрических насосов существуют такие, как: фонтанные , для орошения из реки, фекальные , бочковые , для подачи воды из бочки, а также канализационные насосы .

Дренажные насосы

Такие электрические водяные насосы не требуют специального технического обслуживания, и способны функционировать продолжительное время. Компактные габаритные размеры дают возможность легко перемещать его в нужное место. Чаще всего дренажные насосы оснащают поплавковым устройством, способным отключить насос, если вода закончилась.

Фекальные насосы

Такие помпы применяются для откачки грязной воды с различными примесями. Насос снабжен режущим механизмом, измельчающим волокнистые элементы, находящиеся в воде.

Советы по выбору

На рынке представлены электрические водяные насосы разных марок с различными параметрами.

При выборе параметров насоса следует обратить внимание на эксплуатационную характеристику – производительность. Это параметр определяющий количество перекачиваемой воды за одну минуту. При оценке расхода воды следует определить число людей, проживающих в доме, наличие сантехники, стиральных машин и других потребителей воды.

Насос должен обеспечить необходимое давление в водопроводной системе. При недостаточном давлении устройства, требующие для работы наличие воды, не смогут полноценно работать, так как воды будет не хватать. В то же время, избыток давления также станет проблемой, и может привести к аварии.

От правильного выбора перекачивающего оборудования зависит безопасная и стабильная работа сети водоснабжения и отопления частного дома. Не существует универсально модели гидравлических машин, предназначенных для эксплуатации в любых условиях. Характеристики и устройство водяного насоса – это информация, на которую опираются потребители. Зная принцип работы и основные детали агрегата, легко подобрать нужную модель и выполнять обслуживание в процессе эксплуатации.

Классификация насосов

Организация подачи воды из автономного источника невозможно без использования в системе водоснабжения гидравлического механизма. Чтобы направить поток воды в нужном направлении агрегат придает жидкости кинетическую энергию. По особенностям конструкции рабочего элемента происходит разделение приборов на несколько видов:

По условиям эксплуатации насосы делятся на две группы:

• Поверхностные – располагаются вне источника водоснабжения, осуществляя подачу жидкости через подводящий трубопровод. Это оптимальный вариант при организации полива огорода из водоема или резервуара. После окончания сезона механизм легко демонтировать и убрать на хранение.
  Поверхностный агрегат
• Погружные – агрегаты работают полностью погруженные в жидкость. Их устанавливают в скважины и колодцы глубиной от 10 м. Огромный ассортимент моделей позволяет подобрать вариант для скважины в 80 м. Насосы, работающие под водой, снабжены автоматической защитой от «сухого хода». Такие модели рекомендуются для домов с круглогодичным проживанием.

Кстати, к поверхностным насосам можно отнести и различные ручные насосы для добычи воды из скважины. Изобретенные более 150 лет назад, они являются предшественниками современных поверхностных насосов. Даже сейчас многие фирмы по производству водного оборудования продолжают выпускать такие разновидности. Иногда ручной насос является единственной альтернативой, если на участке устройство полноценного колодца невозможно, а с подачей электроэнергии постоянно возникают проблемы. К тому же цена вопроса значительно ниже в сравнении с электрическими аналогами.

Погружной насос

Внимание. По сфере применения насосы бывают промышленные и бытовые. Первый вариант отличается высокой производительностью и ценой. Для домашнего использования целесообразно устанавливать бытовые агрегаты.

В зависимости от того, как устроен водяной насос, его рабочим элементом являются лопасти или поршень.

• Лопастные насосы. Гидравлические машины перекачивают жидкость с помощью вращающегося колеса, с закрепленными на нем радиально изогнутыми лопастями. Вращательный момент обеспечивает вал включенного электродвигателя. По такому принципу работают центробежные и вихревые модели.
• Вибрационные насосы. Устройство вибрационных агрегатов характеризуется отсутствием вращающихся механизмов. Перемещение жидкости происходит за счет возвратно-поступательных движений поршня. Устройство приводит в действие электромагнитное поле.

Как работает водяной насос

Назначение насосного оборудования – доставка жидкости к месту водоразбора. Независимо от конструктивных особенностей, принцип действия водяного насоса один и тот же. При включении электродвигателя в рабочей камере создается вакуум. Низкое давление внутри корпуса способствует засасыванию воды, которая перемещается к выходному патрубку. Напор на выходе имеет силу, достаточную для преодоления гидравлического сопротивления трубопровода.

Схема движения воды в вихревом насосе

Тип агрегата и конструкция рабочего органа определяют особенности его эксплуатации.

Центробежный насос

Агрегаты центробежного типа отличаются сочетанием высокой производительности и напора. Оптимальные рабочие характеристики обеспечили их популярность у потребителей. Из чего состоит центробежный водяной насос:

• корпус из прочного материала – сталь, латунь, бронза, чугун;
• ротор, вращающийся за счет электродвигателя;
• рабочее колесо с лопастями (крыльчатка);
• патрубки – входной и напорный.

Устройство центробежного насоса

Вращающиеся лопасти рабочего колеса создают внутри корпуса центробежную силу. Жидкость затягиваются внутрь, прижимается к стенкам камеры, а затем под давлением выталкивается в трубопровод. Универсальный тип оборудования отличается широким разнообразием моделей. Агрегаты классифицируются:

• по способу установки – погружные, полупогружные и поверхностные;
• по направлению вала – горизонтальные и вертикальные;
• по количеству рабочих колес (ступеней) – одноступенчатые, многоступенчатые.

Внимание. Оборудование, подающее воду, работает в непрерывном режиме, поэтому для его изготовления используются прочные и безопасные материалы.

Преимущества устройств центробежного типа:

1. Функционирует при температуре до +350 0 .
2. Прочность и долгий срок службы.
3. Высокий КПД.
4. Доступная стоимость.

Для организации водоснабжения и полива рекомендуются модели консольного типа. Они рассчитаны на перекачивание жидкости с примесями. Многоступенчатые установки обеспечат высокую производительность и бесперебойную работу по подаче воды. Консольные конструкции требуют защиты от внешнего воздействия, поэтому размещаются в помещении.

Вихревые насосы

Благодаря конструктивным особенностям оборудование способно создать мощный напор. Как работает водяной насос вихревого типа? Лопасти рабочего колеса при вращении образуют вихрь из перекачиваемой жидкости. Это свойство позволяет обеспечить высокий напор при небольших габаритах установки. Компактные модели используются для орошения садов и огородов. Они не чувствительны к попаданию в жидкость пузырьков воздуха, но быстро выходят из строя при попадании в воду механических примесей.

Вихревой механизм

Преимущества вихревых агрегатов:

1. Компактный размер.
2. Высокий напор, давление установки превышает аналогичный показатель центробежных моделей в 3-5 раз.
3. Простота конструкции облегчает обслуживание и ремонт.
4. Оборудование способно к самовсасыванию жидкости.

Среди недостатков – низкий КПД (около 45%) и чувствительность к абразивным частицам.

Вибрационные насосы

Агрегаты вибрационного типа применяются для организации полива и водоснабжения частных ломов и дач из индивидуального источника. Оборудование неприхотливо в эксплуатации, его можно использовать при перекачивании загрязненной жидкости. Работа устройства связана с воздействием магнитного поля на катушку с сердечником. Металлический сердечник связан с гибкой диафрагмой, которая при изгибании создает низкое давление в всасывающей камере. Жидкость поступает в корпус, а при возвращении сердечника и диафрагмы в начальное положение, выталкивается через выходной патрубок.

Вибрационные агрегаты

Достоинства вибрационных агрегатов:

1. Возможность перекачивать загрязненную воду, которая используется при раскачке колодцев и скважин.
2. Доступная стоимость оборудования.
3. Отсутствие трущихся деталей, увеличивает срок эксплуатации.

Вибрационные насосы не лишены недостатков:

1. Чувствительность к перепадам напряжения.
2. Разрушительное воздействие вибрации на стенки скважины.

Совет. Если в доме часто происходят скачки напряжения, стоит установить стабилизатор. Это устройство обезопасит насосное оборудование.

К выбору насоса следует подходить ответственно, учитывая его надежность и потребительские характеристики. Основные критерии выбора оборудования: напор, производительность, чувствительность к загрязнению и потребляемая мощность. Приобретать агрегат следует с учетом условий эксплуатации и назначения, тогда он прослужит максимальный срок.