Виды вихревых насосов для воды и область их применения

Практически во всех сферах народного хозяйства используется насосное оборудование. С его помощью обеспечивается подача рабочей жидкости. Устройства бывают разных видов. Выбор осуществляется с учетом назначения, характеристик перекачиваемого состава и производительности. Для создания значительного давления при ограниченной кубатуре среды используется вихревой насос для воды – принцип работы нагнетателя, конструктивные особенности и область применения рассмотрим далее.

Устройство вихревого насоса

Понять принцип действия агрегата вихревого типа проще, если ознакомиться с его устройством. Основным элементом конструкции является рабочее колесо, оснащенное лопастями. От нагнетателей других видов узел выделяется минимальным интервалом установки и утонченными канавками. Благодаря такому решению удалось увеличить скорость перекачиваемого состава без повышения его объема. Данный фактор и является главным отличием вихревых насосов от центробежных, которые схожи между собой конструктивно.

Схема устройства вихревого насоса также включает узлы:

• Корпус. Его функцией является защита внутренних деталей и создание герметичной камеры, через которую перекачивается рабочий состав. Форма зависит от типа нагнетателя (открытый/закрытый).
• Патрубок всасывающий. Локация – вход в корпус. С помощью узла осуществляется подача жидкости в насос.
• Патрубок нагнетательный. Зона выхода перекачиваемого состава из агрегата под давлением.

Некоторые конструкции имеют перемычку. Деталь разделяет нагнетательную и всасывающую полости. Таким образом, удается предотвратить перетекание жидкости.

Принцип действия вихревых самовсасывающих насосов

Устройство вихревого насоса несложное, как и принцип работы. Суть его действия отражает следующий процесс:

• В подключенном состоянии силовой узел заставляет вращаться вал с крыльчаткой. Скорость достигает 3 тыс. об/мин.
• Вода, проходя через всасывающий патрубок, попадает в кольцевой канал. В этой зоне на жидкость начинают действовать две разнонаправленные силы, которые приводят к образованию вихря.
• Крыльчатка, воздействуя на поток, придает ему ускорение. Перекачиваемая среда выталкивается кнагнетательному патрубку под значительным давлением. Напор может достигать 250 м.

В центробежных насосах производитель, повышая мощность и параметры рабочего колеса, улучшает эффективность агрегата. Это правило не срабатывает с приборами вихревого типа. Поэтому для них установлен потолок показателя мощности мотора – 25 кВт. Обойти предел могут комбинированные модели ЦВК, оснащенные силовым узлом до 29 кВт.

Виды и особенности конструкции вихревых насосов

Нагнетатели с вихревым рабочим колесом отличаются по разным признакам. По области применения они делятся на две группы: бытовые и промышленные. По типу перекачиваемой среды их классифицируют как агрегаты, работающие с чистой водой, смешанными составами и грязной жидкостью.

С учетом принципа действия оборудование бывает самовсасывающее и несамовсасывающее. Особенностью первого устройства является его способность поднимать жидкость без подготовки – заполнения насоса водой перед стартом. Таким преимуществом не наделены несамовсасывающие агрегаты.

По особенностям конструкции оборудование классифицируют на три вида:

• Погружные и поверхностные. Поверхностные насосы размещают в непосредственной близости с рабочей средой, которую планируется подавать. Прокачка жидкости происходит при участии системы всасывания. Наибольшее применение нагнетатели нашли в системах водоснабжения и орошения. Глубинные (погружные) агрегаты необходимо погружать в рабочую среду. Такое решение позволяет добывать воду из заглубленных источников. Благодаря особенности рабочего колеса, устройство перегоняет разные жидкости и слабовязкие вещества.
• Открыто-вихревые и закрыто-вихревые. Особенностью открыто-вихревой модели являются размеры лопаток. Они достаточно длинные, при этом диаметр крыльчатки имеет меньшее значение, чем отверстие отводного канала. В конструкции предусмотрено соединение кольцевого канала только с нагнетающим патрубком. Такое решение обеспечивает следующее действие: жидкость движется через вход к рабочей камере. Там образуется вихрь, в результате чего среда перенаправляется в соединительный узел. Из него выходит через нагнетательную трубку под напором. Закрытые устройства имеют короткие лопатки с разнонаправленным расположением. Диаметры внутренней камеры и рабочего колеса одинаковые. Для самого канала предусмотрено подсоединение как к всасывающему, так и нагнетающему патрубкам. Такая конструкция обеспечивает мгновенную подачу среды в соединительный канал, в котором образуется вихрь и формируется напор.

• Комбинированные варианты. Модели, входящие в группу свободно-вихревых, способны работать с сильно загрязненной рабочей средой. Это позволяет применять агрегаты в качестве дренажных и фекальных нагнетателей. В промышленности вихревые насосы практикуют на очистных станциях, при бурении для откачивания грунтовых вод. Другой представитель данного вида – центробежно-вихревой насос. Имеет больший показатель КПД, чем обычные вихревые агрегаты. Особенностью конструкции считается наличие центробежного и вихревого рабочего колеса. Такая комбинация дает возможность перекачивать жидкости, нагретые до 105°С. Вакуумные вихревые устройства напоминают воздуходувки. Они нагнетают и распространяют холодный и горячий воздух, формируют вакуум. Их чаще всего применяют для аэрации водоемов, а также просушивания тары, сделанной из стекла.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Популярность и широкая сфера использования насосов вихревого типа объясняется тем, что агрегат способен создавать весомый напор жидкости, имея сравнительно небольшой запас мощности двигателя и малый объем перекачиваемой среды. В сравнении с центробежной конструкцией, его эффективность в семь раз выше.

Другим плюсом считается большой выбор моделей, включая самовсасывающее оборудование, которое дает возможность обустроить водоснабжение из колодцев, накопительных баков и прочих источников путем установки насосного оборудования на поверхности. Такой вариант монтажа упрощает обслуживание агрегата, сокращает расходы изготовителя на производство герметичного корпуса благодаря использованию альтернативных материалов, более доступных по цене. Окончательная стоимость вихревого насоса становится более привлекательной для потребителя.

В число других преимуществ нагнетателя входят:

• способность транспортировки летучих соединений, а также жидкостной среды, содержащей газы (пар, воздух);
• высокий показатель надежности (ресурс, указанный изготовителем, достигает 4 000 ч.);
• длительная эксплуатация.

Имея идентичные технические характеристики с центробежным оборудованием, вихревые насосы образуют давление в 4-5 раз сильнее. Сравнить силу напора можно разве что с промышленными нагнетателями.

При выборе агрегата необходимо анализировать не только его сильные стороны, но и недостатки.

К нюансам относятся:

• невозможность применения для перекачки высоковязкой среды;
• повышенный риск поломки при использовании загрязненной жидкости, имеющей в составе большой процент примесей;
• слабый показатель экономичности (в диапазоне 30-50%).

Также стоит обратить внимание, что при увеличении подачи резко снижается сила напора.

Где применяют вихревой насос

Модернизация конструкции рабочего колеса и другие особенности вихревых насосов существенно расширили область применения оборудования:

• В химической промышленности агрегат используют для подачи агрессивных веществ. Это составы на основе кислот, щелочей и пр. Кольцевой канал нагнетателя в таких случаях изготавливают из пластмассы, инертной к химическим компонентам, либо металлов, стойких к механической обработке и слабо поддающихся отливке.
• На аэродромных и автомобильных станциях с помощью вихревых насосов осуществляется перекачивание заправочного топлива. Оборудование работает с эфирами, бензином, спиртами и прочими составами, состоящими из жидкости и паров. Конструкция таких агрегатов отличается особой прочностью, обеспечивающей функциональность в условиях повышенной нагрузки. Быстрые и частые пуски установки нивелируют такой изъян нагнетателя, как низкий КПД.
• Для организации сельского водоснабжения также используют агрегаты вихревого типа. Данный вид оборудования считается более пригодным, чем поршневые и центробежные насосы, которые дорогие в применении, массивные, габаритные и слабо выдерживают условия эксплуатации.

• В коммунальном хозяйстве насосное оборудование вихревого типа применяют для организации водоснабжения и автомоечных станций. Такой агрегат обеспечивает хороший напор при небольших объемах подачи.
• С помощью оборудования, оснащенного вихревым рабочим колесом, осуществляется прокачка жидкостей, насыщенных газами, выделяемыми после прохода зоны пониженного давления. Ни поверхностный, ни центробежный насосы справиться с такой задачей не могут, так как имеют другой принцип действия и конструкцию.
• Вихревые нагнетатели показали высокую эффективность при их использовании в качестве вакуум-агрегатов и компрессоров, работающих с низким показателем давления.

Это не все варианты использования вихревых насосов. Их активно практикуют в системах отопления, для орошения полей, перекачивания различных жидкостей в промышленных трубопроводах, решения других задач.

Коротко о главном

Вихревые насосы характеризуются небольшим весом и габаритами, способностью формировать сильный напор. Их функционирование обеспечивает вращающееся рабочее колесо в комбинации с силовым узлом. Несмотря на чувствительность к вязким и загрязненным жидкостям, нагнетатель широко используется в разных сферах народного хозяйства.