Обзор основных типов насосов и областей их применения

Насос — это гидравлический инструмент, способный всасывать воду, выталкивать ее и приводить в движение. Они работают за счет передачи кинетической и потенциальной энергии перекачиваемой жидкости. Существуют различные типы насосов, которые классифицируются по техническим параметрам. Эти различные типы водяных насосов различаются по эффективности, мощности, возможностям, высоте подъема и давлению, создаваемому на выходе.

Общая классификация

В настоящее время существует более 3 000 разновидностей насосов, каждый из которых имеет свою уникальную структуру и назначение для различных отраслей и сфер применения. Эти разнообразные насосы можно разделить на две группы: динамические и объемные. Объемные насосы предназначены для перемещения веществ путем изменения объема их камер, что позволяет выровнять впускные и выпускные отверстия для облегчения потока жидкости. Эта категория может быть дополнительно разделена на три типа: мембранные, роторные и поршневые насосы.

• Мембранные насосы используют гибкую мембрану, которая перемещается вперед-назад для вытеснения вещества.
• Роторные насосы используют вращающиеся механизмы для перемещения вещества.
• Поршневые насосы работают за счет возвратно-поступательного движения поршней для перемещения вещества.

С другой стороны, динамические насосы работают за счет использования гидродинамических сил для перемещения жидкости через насос с непрерывным соединением между впускным и выпускным отверстиями. Примерами динамических насосов являются струйные и лопастные насосы. Лопастные насосы, в частности, можно дополнительно классифицировать на центробежные, осевые и вихревые.

В последующих разделах мы более подробно рассмотрим каждый тип насосов и их соответствующие классификации.

Роторные устройства

В обзоре водяных насосов рассматриваются роторные устройства, отличительной особенностью которых является отсутствие клапана. Проще говоря, роторный водяной насос работает за счет выталкивания воды. Эта функция достигается благодаря уникальному компоненту, известному как ротор. Вот как это работает: вода попадает в рабочую камеру, и при движении ротора вдоль внутренних стенок происходит изменение объема замкнутого пространства, в результате чего вода выталкивается на основе принципов физики.

Преимущества роторных насосов:

• Отличная производительность;
• Легко нагнетают воду;
• Позволяют возвращать воду обратно;
• Подходит для перекачивания веществ с различной вязкостью и температурой;
• Создают низкий уровень шума;
• Отсутствие вибрации.

Следует подчеркнуть, что важно обеспечить чистоту перекачиваемых жидкостей, так как твердые включения недопустимы. Кроме того, сложная конструкция этих насосов часто приводит к дорогостоящему ремонту.

Универсальность роторных насосов делает их идеальными для работы с агрессивными и вязкими веществами, что делает их очень востребованными в различных отраслях промышленности, таких как химическая, нефтяная, пищевая и морская. В сфере нефтедобычи широко используются винтовые насосы, являющиеся разновидностью роторных насосов. Кроме того, роторные насосы находят применение в коммунальном хозяйстве, где они используются для поддержания давления в системах отопления. Кроме того, преимущество этих насосов заключается в том, что они не требуют смазки или охлаждения.

Модели поршневых насосов

Работа поршневого насоса основана на использовании механической силы для вытеснения воды. Этот тип водяного насоса существует уже несколько столетий и в своем нынешнем виде превратился в более совершенное и сложное устройство. Современные поршневые насосы отличаются прочным и эргономичным корпусом, обширным набором компонентов и гибким подключением к источникам воды. Эти насосы нашли широкое применение как в промышленности, так и в жилых помещениях.

Насос представляет собой металлический цилиндрический контейнер, который служит корпусом для перемещения жидкостей. Физическая манипуляция осуществляется поршнем плунжерного типа, подобно гидравлическому прессу. Устройство работает за счет возвратно-поступательного движения. Когда поршень движется вверх, он создает снижение давления воздуха в камере, что позволяет всасывать воду. Вода поступает через впускное отверстие с клапаном, который открывается в этот момент. При возвратном движении клапан закрывается, а заслонка выходного отверстия открывается, позволяя поршню вытолкнуть воду наружу. Обычный шприц работает по аналогичному принципу.

Одним из недостатков такого типа работы является неравномерное распределение жидкости. Для решения этой проблемы используется несколько поршней, которые периодически двигаются, обеспечивая постоянный поток.

Другой вариант — использование поршневых насосов двойного действия. Эти насосы оснащены клапанами с обеих сторон, что позволяет воде проходить через весь цилиндр несколько раз. При движении поршня он вытесняет воду из рабочего пространства, выталкивая часть ее из насоса. Такая конструкция помогает уменьшить пульсации в трубопроводе. Однако система двойного действия имеет тот недостаток, что она более сложная, что может сделать ее менее надежной.

Основное преимущество поршневых насосов заключается в их простоте и долговечности, в то время как их главный недостаток — ограниченная производительность. В целом, повысить эффективность данного типа насоса можно, но это нецелесообразно, так как другие типы насосов способны предложить более высокую производительность при меньших затратах для целей перекачки воды.

Сфера применения этого насосного оборудования очень широка. Оно позволяет работать не только с водой, но и с агрессивными химическими веществами и даже взрывоопасными смесями. Из-за неспособности перекачивать большие объемы жидкости эти устройства не подходят для крупномасштабных проектов. Тем не менее, они широко используются в химической промышленности. Кроме того, их можно использовать для создания самодостаточной системы водоснабжения жилых домов или для целей орошения. Еще одна отрасль, где эти устройства показали свою эффективность, — пищевая промышленность. В основном потому, что поршневые модели чувствительны к веществам, с которыми они работают.

Мембранные устройства

Мембранный насос — это инновационное оборудование, используемое для перекачки жидкостей и других веществ. Благодаря уникальной мембране это современное оборудование способно работать как с жидкими, так и с газообразными средами. Мембрана движется вперед-назад, изменяя объем рабочей камеры по заданному циклу.

Конструкция устройства включает в себя следующие компоненты:

• мембрана;
• рабочая камера;
• шток для соединения мембраны с приводным валом;
• кривошипно-шатунный механизм;
• клапаны для защиты от обратного потока вещества;
• входной и выходной патрубки.

Эти насосы могут быть оснащены как одной, так и двумя рабочими камерами. Чаще используются однокамерные устройства, а двухкамерные — в ситуациях, когда требуется более высокая производительность.

Процесс происходит следующим образом: при запуске устройства мембрана прогибается под действием штока, что увеличивает объем камеры и создает в ней эффект вакуума. Этот эффект позволяет всасывать среду. После заполнения камеры шток возвращает мембрану в исходное положение, вызывая резкое уменьшение объема и выталкивая среду через выходной патрубок. Специальный клапан автоматически закрывает входное отверстие, чтобы жидкость или газ не вытекали обратно во время обратного хода.

Некоторые модели имеют два параллельных клапана. В этих случаях процесс аналогичен, но рабочих камер две. При каждом ходе вода выходит из одной камеры и поступает в другую. Такие насосы считаются более эффективными.

Преимущества мембранных насосов:

• Они способны работать с любым типом среды.
• Имеют компактные размеры.
• работают бесшумно.
• отсутствие вибраций;
• простая и надежная конструкция;
• энергоэффективность;
• что позволяет поддерживать высокую чистоту перекачиваемого вещества;
• доступность;
• увеличенный срок службы;
• не требуют специализированного или частого обслуживания, не нуждаются в смазке;
• замена поврежденных деталей может быть выполнена человеком без специальной подготовки;
• высокая адаптивность.

При таком множестве преимуществ не существует каких-либо заметных недостатков.

Мембранные насосы находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Они широко используются в медицине и фармацевтике. Кроме того, эти насосы используются на фермах для доильных аппаратов. Кроме того, они играют важнейшую роль в производстве продуктов питания и незаменимы в атомной промышленности. В дозирующих насосах для производства лаков и красок часто используется мембранная технология. Кроме того, они находят применение в полиграфической промышленности и других сферах, связанных с работой с токсичными или опасными веществами. Исключительная герметичность мембранных насосов обеспечивает безопасную работу с такими веществами.

Струйные насосы

Струйные модели являются самыми простыми и несложными устройствами. Изначально они были разработаны в 1800-х годах для удаления воды или воздуха из медицинских трубок, а затем стали использоваться в горнодобывающей промышленности. В настоящее время область их применения еще более расширилась.

Струйный насос — это не требующее технического обслуживания устройство с простой конструкцией, состоящее из четырех компонентов: всасывающей камеры, сопла, диффузора и смесительного бака. В основе их работы лежит передача кинетической энергии, что исключает необходимость применения механической силы. Вода засасывается в вакуумную камеру струйного насоса, а затем проходит через специализированную трубку, ведущую к соплу. По мере уменьшения диаметра трубы скорость потока увеличивается, что позволяет ему попасть в диффузор, а затем в камеру смешивания. В смесительной камере вода смешивается с функциональной жидкостью, в результате чего снижается скорость, но сохраняется давление.

Существует три основных типа струйных насосов: эжекторные, инжекторные и элеваторные.

1. Эжекторный насос перекачивает только вещества и работает с использованием воды.
2. Принцип работы инжекторного насоса заключается в нагнетании вещества, обычно используемого для откачки паров.
3. Элеваторный насос используется для снижения температуры носителя путем смешивания его с функциональной жидкостью.

Струйные насосы обычно используются с водой, паром или газом. Также могут использоваться для смешивания различных веществ или подъема жидкостей (функция аэролифта).

Этот тип насосов широко используется в различных промышленных сферах. Они могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими насосами. Простота конструкции делает их пригодными для аварийных ситуаций с отключением воды и пожаротушения. Они также популярны в системах кондиционирования воздуха и канализации. Существует множество моделей струйных насосов с различными насадками.

• Надежность
• Нет необходимости в постоянном обслуживании;
• Конструкция проста;
• Он может применяться в самых разных областях.

Недостатком является низкий КПД, не превышающий 30%.

Центробежные насосы

Основным компонентом данного устройства является диск, который содержит неподвижные лопатки. Эти лопасти расположены под углом, противоположным направлению движения. Вал, приводимый в движение электродвигателем, удерживает лопасти на месте. Конструкция может включать в себя как одно, так и два колеса, причем в последнем случае лопасти соединяют их вместе.

Работа центробежного насоса основана на том, что вода поступает в рабочую камеру через входное отверстие. Жидкость, захваченная вращающимися лопастями, начинает течь синхронно с ними. Центробежная сила отталкивает воду от внутренней части рабочего колеса к стенкам камеры, создавая повышенное давление. Следовательно, вода выводится через выходной патрубок. Поскольку вода находится в постоянном движении, такие насосы не вызывают пульсации в системе водоснабжения.

Центробежные насосы имеют широкий спектр применения в быту. Они обычно используются для добычи воды из колодцев или скважин. Затем эта вода может быть использована для создания системы водоснабжения дома или для орошения. Кроме того, центробежные модели могут эффективно циркулировать горячую воду в системах отопления, поскольку они устраняют пульсацию и предотвращают попадание воздуха в систему. Эти насосы выпускаются в различных модификациях, которые также могут использоваться для откачки воды из подвалов или бассейнов, удаления отходов и в качестве дренажных машин.

Важно отметить, что основные центробежные насосы предназначены специально для чистой воды без твердых частиц. Однако существуют различные типы, которые также могут работать с загрязненными жидкостями.

Осевые модели

Это устройство работает без каких-либо центробежных сил и полагается исключительно на передачу кинетической энергии. Лопасти в камере изгиба расположены вдоль оси, совпадающей с потоком. По мере прохождения воды через камеру ось увеличивает скорость и давление. Конструкция этого насоса требует соблюдения строгих производственных стандартов. Как правило, эти насосы используются в качестве балластных и управляющих систем на судах, плавучих доках и связанном с ними оборудовании.

Эти насосы предназначены в основном для перекачивания пресной и соленой воды. Их основное применение — отвод, подача и очистка воды. Преимуществом насосов с осевым потоком является их компактный размер, что позволяет удобно устанавливать их в водопроводных трубах.

Вихревые насосы

Вихревые насосы по своей структуре похожи на центробежные, но подача воды в них организована таким образом, что вода поступает в камеру по касательной к периферии, а затем смещается к центру рабочего колеса. Под действием давления и движения лопастей поток снова выталкивается к периферии, а затем выбрасывается через выходное отверстие. Ключевое отличие заключается в том, что цикл всасывания и выталкивания воды происходит несколько раз за один оборот рабочего колеса.

Основное различие между вихревыми и центробежными насосами заключается в их способности значительно увеличивать напор при небольшом объеме воды. Хотя оба типа насосов нетерпимы к твердым частицам и не могут работать с вязкими жидкостями, вихревые насосы отлично справляются с перекачкой бензина, различных жидкостей, содержащих газ или воздух, а также агрессивных веществ. Стоит отметить, что вихревые насосы имеют низкий КПД.

Несмотря на этот недостаток, такие насосы находят применение в самых разных областях. Практичное решение при работе с небольшими объемами веществ, требующих высокого уровня давления. Кроме того, по сравнению с центробежными моделями вихревые насосы более тихие, компактные и доступные.

Классификация по типу источника питания

Все водяные насосы работают либо на электричестве, либо на жидком топливе. В случае использования жидкого топлива они всегда оснащаются двигателем внутреннего сгорания. В качестве жидкого топлива используется смесь бензина и нефти или дизельное топливо.

Бензиновые варианты более экономичны и работают с меньшим шумом. Дизельные машины работают на дизельном топливе. Они могут иметь более высокую стоимость, но само топливо обходится дешевле. Кроме того, они, как правило, производят больше шума.

Насосы для жидкого топлива, также называемые мотопомпами, особенно удобны и портативны. Их можно использовать в любом месте, даже при отсутствии электричества.

Электрические насосы работают от сети переменного тока. Владельцам таких насосов не нужно беспокоиться о наличии топлива, но они должны обеспечивать постоянную подачу электроэнергии, что иногда бывает неудобно.

Классификация по качеству жидкости

Разные типы насосов предъявляют разные требования к чистоте воды. Существует три основные категории:

1. Насосы, предназначенные для чистой воды. Эти модели, такие как поверхностные, колодезные и скважинные насосы, могут работать с водой с содержанием твердых частиц до 150 граммов на кубический метр.
2. Насосы, подходящие для умеренно загрязненной воды. К ним относятся дренажные насосы, циркуляционные насосы, самовсасывающие насосы и некоторые модели фонтанов. Они могут работать с водой с содержанием нерастворимых включений от 150 до 200 грамм на кубический метр.
3. Насосы, специально предназначенные для грязной воды. В первую очередь это дренажные насосы и модели для поверхностной канализации, способные перекачивать воду с содержанием твердых частиц более 200 грамм на кубический метр.

Классификация по месту установки

Все насосы можно разделить на две категории: погружные и внешние (часто называемые поверхностными). Погружные насосы полностью или частично погружаются в воду. Полупогружные насосы — это насосы, которые не полностью погружаются под воду.

Важно отметить, что в категории погружных насосов существуют различные типы.

1. Вибрационные насосы работают за счет электромагнитного поля и вибрационного механизма. Эти насосы требуют особых правил установки, включая определенные расстояния от дна.
2. Центробежные насосы, о которых говорилось ранее.

Все погружные насосы могут иметь встроенный двигатель, работающий под водой или на поверхности, в зависимости от модели.

Внешний насос располагается в непосредственной близости от водоема. В этом случае всасывающий механизм выполняет свою функцию через специальный шланг. Чем дальше насос расположен от источника воды, тем выше его потребность в электроэнергии.

Поверхностные насосы обычно используются в загородных домах и сельской местности. Они обладают компактными размерами и высокой эффективностью, что делает их хорошо подходящими для домашнего использования. Возможно оснащение автоматикой, что обеспечивает полную автономность.

Наконечник! С помощью дистанционного эжектора можно добывать воду со значительной глубины.

Погружные насосы

Существуют различные типы погружных насосов, которые подразделяются по назначению:

• Скважинные насосы;
• Скважинные насосы;
• Дренажные насосы;
• Фекальные насосы.

Скважины имеют вытянутую форму и служат для добычи воды. Компактные размеры позволяют вставлять их в узкие скважины, а также извлекать на большой глубине. Скважинные насосы демонстрируют значительную мощность при работе. Они специально разработаны для воды, которая либо минимально загрязнена, либо совсем не загрязнена.

Скважины служат для добычи воды как из шахт, так и из естественных колодцев. От обычных скважин их отличает больший размер и небольшая глубина. Эти системы обладают значительной мощностью и могут эффективно работать с водой, содержащей частицы ила, песка или глины. Кроме того, они работают тихо и без заметной вибрации.

Дренажные насосы в основном отвечают за извлечение загрязненной воды из подвалов, траншей, котлованов и других мест. Некоторые модели оснащены режущими ножами для разрушения мусора, другие предназначены для работы со слабозагрязненными веществами.

Фекальный насос похож на дренажный, только он специально предназначен для работы с сильно загрязненной водой, содержащей крупные твердые частицы (около 35 мм в диаметре). Эти насосы оснащены ножами для измельчения любого мусора. Они могут быть как погружными, так и внешними.

Поверхностные насосы

Существует несколько типов поверхностных насосов, основное отличие которых заключается в близости к источнику воды. Их можно разделить на различные категории:

• Самовсасывающие насосы;
• Автоматические насосы;
• Насосные станции.

Самовсасывающие насосы бывают двух видов: безэжекторные и эжекторные. В первом случае вода всасывается самим насосом, а во втором — в камере создается вакуум для всасывания воды. Эти типы насосов обычно используются для различных целей, включая ирригацию, подачу питьевой воды, удовлетворение бытовых нужд и забор воды из поверхностных водоемов, таких как реки и пруды. Однако важно, чтобы перекачиваемая вода была чистой или имела минимальное загрязнение.

Автоматика встроена в автоматические насосы, оптимизируя их использование. При использовании этих насосов не требуется мониторинг. Насосы с электрическим приводом и автоматикой могут иметь автоматическую систему, установленную непосредственно в модели или как отдельное устройство. Основная цель — оптимизировать использование, обеспечивая при этом защитную функцию. Например, устройство перестанет работать при резком уменьшении глубины водоема, повышении температуры перекачиваемого вещества или перепадах напряжения в сети.

Насосная станция включает в себя насос, обратный клапан, систему управления и аккумулятор. Это устройство имеет резиновую колбу, помещенную в металлический корпус. Колба заполняется водой, а вокруг нее прокачивается воздух. Встроенный датчик определяет изменения атмосферного давления по мере наполнения колбы водой. Как только давление достигает своего пика, датчик прекращает подачу воды.

Благодаря своей простоте и функциональности это устройство обеспечивает большое удобство. Он особенно полезен во время перебоев в подаче электроэнергии, а также способен обеспечить водой несколько точек одновременно.