Из чего состоит центробежный насос

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, и расположенного внутри жестко закрепленного колеса, состоящего из двух дисков, с закрепленными между ними лопастями. Они отогнуты от радиального направления в сторону противоположную той, в какую направлено вращение колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки.

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам. Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод. Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом.

Устройство и принцип действия центробежного насоса

Центробежные насосы могут иметь одно или несколько рабочих колес, называются они соответственно — одноступенчатыми и многоступенчатыми. Не зависимо от количества рабочих колес, принцип действия центробежного насоса остается тем же — перемещение жидкости вызывает центробежная сила, вызванная вращающимся рабочим колесом.

Осевой насос обустроен таким образом: на втулку, находящуюся внутри корпуса (рабочее колесо) установлено несколько крылообразных, имеющих обтекаемую форму лопастей. Вращение колеса вокруг оси приводит к тому, что укрепленные на нем лопасти создают подъемную силу, которая воздействует на жидкость и приводит к перемещению жидкости вдоль втулки. Вращение втулки осевого насоса производится в трубчатой камере.

Это вызывает движение основной массы потока в осевом направлении, но при этом рабочее колесо несколько его закручивает. Чтобы избежать появление вращательного движения жидкости, в камере, на определенном расстоянии от втулки, устанавливается выравнивающее устройство, через него жидкость следует в коленчатый отвод, затем — в напорный трубопровод.

У зарубежных пользователей большей популярностью пользуются насосы диагональные, конструкция которых сочетает элементы осевых и центробежных насосов. От центробежных диагональные насосы отличаются углом выхода потока (45 градусов вместо 90). Диагональные насосы обычно имеют вертикальное исполнение (вертикальное расположение вала), что придает им сходство с осевыми насосами.

Сегодня центробежные насосы представляют собой оборудование, которое используется для перекачки жидкости. Это обеспечивается за счет создания в нем центробежной силы.

Центробежный насос применяется для перекачки жидкости. Он может работать как на поверхности, так и на глубине.

Устройство такого самовсасывающего агрегата достаточно простое. Однако существует несколько его разновидностей. Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет производить работы даже на глубине. Об этом и стоит поговорить более подробно.

Современная классификация

Условно все виды центробежных насосов принято разделять на несколько основных типов, которые различаются между собой по принципу устройства рабочих органов. Среди них можно выделить:

Схема классификации центробежных насосов.

1. Одноступенчатые агрегаты, которые являются самыми простыми в плане конструкции. Они могут производиться в горизонтальном или вертикальном исполнении.
2. Многоступенчатые агрегаты. Позволяют перекачивать куда больше жидкости, чем одноступенчатые собратья. Это достигается за счет использования не одного, а нескольких рабочих органов. Здесь таковыми являются колеса.
3. Полупогружные насосы также используются достаточно часто. Их конструкция может быть представлена только в вертикальном исполнении. Нижняя часть таких агрегатов может устанавливаться даже в воду.
4. Погружные агрегаты нашли свое применение в скважинах. Они представляют собой герметичный корпус, в который и помещается рабочий агрегат. Им не страшны никакие жидкие среды.
5. Двустороннего типа насосы используются тоже достаточно часто. В них нагнетательный и всасывающий элементы находятся на одной оси.
6. Герметичные агрегаты. Их прямое назначение заключается в работе с опасными химическими жидкостями. Такой насос состоит из герметичного корпуса и рабочего органа. Крепление колеса может быть выполнено в двух основных видах. В первом случае оно непосредственно крепится на вал двигателя, а во втором сцепление производится за счет использования магнитной муфты.

Это и есть основные виды центробежных насосов, которые нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

Основные элементы

Схема устройства центробежного насоса.

Сегодня современные центробежные насосы разных типов имеют приблизительно одинаковую структуру. Здесь имеется корпус и рабочий орган, представляющий собой колесо. Разумеется, это не то колесо, которое мы привыкли видеть в стандартном исполнении. На нем расположены специальные лопасти, которые перемещают жидкость внутри агрегата. В результате действия центробежной силы жидкость перемещается от приемного устройства к выходному клапану. Здесь создается определенное давление. Под его действием она и начинает подниматься наружу или перемещаться.

На центробежных насосах достаточно часто устанавливается и другое оборудование, которое делает их конструкцию универсальной для использования по тому или иному назначению. К примеру, здесь могут быть расположены следующие элементы:

Для измерения разряжение воздуха в центробежном насосе можно использовать вакуумметр.

1. Приемный обратный клапан, который служит для предотвращения залива корпуса перед активацией системы. Здесь расположена сетка, играющая роль фильтрующего элемента.
2. Задвижка, позволяющая перекрывать воду и открывать ее поток.
3. Вакуумметр, предназначенный для измерения разряжения воздуха. Этот элемент конструкции очень важен. Он устанавливается в трубопроводе между насосом и задвижкой. Если в системе присутствует лишний воздух, то его обязательно необходимо удалять. Делается это с помощью специального крана, установленного в трубопроводе.
4. На напорном патрубке агрегата устанавливается манометр. Этот прибор служит для измерения давления, создаваемого насосом.
5. Предохранительный клапан, защищающий систему от гидравлического удара.

Принцип работы

Как было выяснено ранее, основное назначение агрегатов данного типа является в создании напора жидкости для ее перемещения. Принцип работы центробежного насоса достаточно прост. В корпусе под действием вращения колеса создаются центробежные силы, которые заставляют жидкость перемещаться.

Схема принципа работы центробежного насоса.

Причем назначение у насосов такого типа может быть разнообразным. Он необязательно используется только для перемещения воды. Его можно использовать для транспортировки и других жидкостей. Само рабочее колесо насаживается на рабочий вал. Тот, в свою очередь, соединяется с двигателем системы при помощи магнитной муфты. В результате вращения двигателя происходит вращение рабочего органа. Для перекачивания жидких веществ нет более удобного метода. Сегодня именно центробежные насосы заняли свою нишу в транспортировке жидких материалов.

Конструкция агрегата такова, что они работают исключительно в тех случаях, когда корпус насоса наполнен водой. Если он пуст, то происходит холостая работа оборудования. То есть вращение колеса есть, но при этом никакого перемещения нет.

Всасывающий патрубок предназначен для подачи жидкости внутрь агрегата. Здесь может находиться не только одно колесо, их может быть несколько. При этом все они надежно и жестко закреплены на валу двигателя. Когда насос включается, жидкость поступает в его корпус. Далее под действием центробежной силы, которая создается колесами, она начинает отбрасываться к его краям. Под действием этой силы происходит закачка воды в трубопровод. Именно такова конструкция центробежного насоса, который в последние годы становится незаменимым агрегатом во многих отраслях техники и науки.

Преимущества использования

Схема работы всасывающего патрубка в центробежном насосе.

Здесь можно выделить два основных типа преимуществ: конструктивные и функциональные. О них и стоит поговорить более подробно. Эти устройства весьма компактны. Здесь идет речь о представлении в относительно небольшом корпусе всех рабочих элементов. Для их установки не требуется большое пространство. Ввиду своей простоты, центробежные насосы имеют относительно небольшую массу и габариты. Разумеется, все зависит от мощности агрегата, но в большинстве случаев такой насос можно перемещать и одному человеку. Простота конструкции сказывается и на долговечности оборудования. К тому же такие агрегаты легко монтировать практически в любом месте.

Что касается функциональных преимуществ, то их здесь предостаточно. Подобные агрегаты плавно подают воду в систему, что достигается за счет использования системы гашения гидроудара. Такая система достаточно легко запускается и регулируется.

Стоимость центробежных насосов невелика. Именно поэтому они и пользуются весьма внушительным спросом на рынке. Стоит отметить, что их можно применять не только для перемещения чистых жидкостей, но и тех, которые содержат в своем составе различные примеси.

Применение в промышленности

Схема установки для добычи нефти: 1-центробежный насос; 2-электродвигатель; 3 — кабель в сборе; 4 -колонна насосно-компрессорных труб; 5-металлические пояса; 6- электрод; 7 — диэлектрический центратор; 8- кабель бронированный; 9 – сборка диодная; 10- уплотнительное устройство; 11-трансформаторная комплексная подстанция.

Сегодня центробежные насосы используются повсеместно. Их конструкция такова, что позволяет их монтировать в тех местах, где другое оборудование просто не может быть установлено ввиду больших габаритов. В химической и нефтяной отрасли эти агрегаты просто незаменимы. Они способны перемещать под высоким давлением тяжелые компоненты, различные смеси, кислоты, нефтепродукты и так далее. Все это сказывается на огромном спросе на такие агрегаты в современной газовой, нефтяной и химической промышленности.

При этом они способны поддерживать постоянное давление при изменении температуры рабочей жидкости. Это заставляет людей использовать подобные агрегаты для организации принудительной циркуляции в отопительных системах. При работе с котлом насосы просто необходимы. В большинстве случаев речь идет о циркуляции воды внутри замкнутого контура. Именно здесь и находят свое использование центробежные насосы. Благо их конструкция позволяет это делать.

Погружные агрегаты нашли свое применение при очистке воды из скважин.

Они могут применяться для работы с чистыми и загрязненными жидкостями. Именно поэтому погружные центробежные насосы часто используются для прокачки скважин после их бурения. Также подобные агрегаты находят себя при выкачивании воды из затопленных помещений. Вся жидкость в данном случае уходит в считанные минуты.

Самовсасывающий насос способен стать частью практически любого агрегата, который перегоняет жидкость практически любого уровня загрязненности.

Правильная эксплуатация

Для того, чтобы защитить насос от попадания крупных инородных тел, рекомендуется на входе установить фильтр.

Конструкция центробежного насоса такова, что позволяет его использовать практически повсеместно. Он достаточно надежен, но это вовсе не означает, что он не может выйти из строя. Для того чтобы агрегат прослужил дольше, его необходимо комплектовать самой разнообразной контрольной и измерительной аппаратурой, которая позволит производить контроль всех его параметров и параметров жидкости, с которой он работает. От этого напрямую зависит срок службы агрегата.

Чтобы защитить агрегат от различных крупных инородных тел, на входе рекомендуется монтировать фильтр. Он позволит защитить все рабочие органы насоса от поломок.

Как уже отмечалось ранее, на большинстве моделей имеются средства для защиты от гидроудара. Здесь они представлены обратным клапаном и манометром. В случае возникновения непредвиденной ситуации манометр подает сигнал на обратный клапан, который открывается и нормализует работу агрегата.

Когда речь идет о выборе габаритных размеров насоса, стоит ориентироваться на максимальную производительность, которая должна достигаться за его счет. При этом важно учитывать, сколько жидкости через него будет проходить в самые тяжелые рабочие дни. При выборе стоит ориентироваться на кривую работы агрегата. Рабочая характеристика должна занимать ее центральное положение. Это обеспечит оптимальный режим функционирования всей системы в целом.

При выборе агрегата нужно обязательно обращать внимание на те материалы, из которых сделан его корпус и рабочие части. Для сред, которые обладают высокой коррозионной активностью, стоит выбирать соответствующие материалы. Они должны отлично препятствовать появлению ржавчины на корпусе и рабочих элементах.

Технические характеристики центробежного насоса.

Узлы уплотнения определяются физическими и химическими свойствами жидкости, которую ему предстоит перемещать. Он должен справляться со всей нагрузкой, которая на него будет действовать. Поэтому к выбору уплотнения стоит подходить предельно аккуратно. Чаще всего в качестве таких элементов используются сальники. Однако они не всегда способны справляться со всей нагрузкой, которая на них будет действовать. Иногда лучше будет применять другие механические уплотнители различного типа и вида.

Рабочая мощность агрегата должна определяться по графикам кривых зависимостей его характеристик. Стоит смотреть на пиковое значение этого параметра, и относительно него и делать выводы о целесообразности покупки данного насоса. Если максимальная мощность не удовлетворяет всем параметрам системы, то нужно поискать агрегат другого типа.

Дополнительные моменты

Особое внимание стоит уделить защите самого двигателя агрегата. Здесь обязательно должен быть установлен отдельный автомат. Конструкция двигателя такова, что он со временем может выходить из строя. Именно поэтому защита от перегрузок и коротких замыканий просто необходима. Это позволит в значительной степени продлить срок эксплуатации агрегата.

Автоматический выключатель позволит предотвратить сгорание двигателя при возникновении перегрузок в системе. Они чаще всего бывают связаны с заклиниванием рабочего органа ввиду попадания в лопасти различных инородных тел. Чаще всего речь идет о твердых частицах, расположенных в жидкости.

Если не будет подключен автомат, то система может попросту сгореть. Однофазные двигатели менее надежны в этом отношении, чем трехфазные.

Содержание

Устройство насоса лопастного типа принципиально аналогично, но наиболее широким разнообразием отличаются центробежные насосы.

Для того, чтобы разобраться в чём же секрет высокой эффективности и большой популярности центробежных аппаратов, необходимо разобраться в устройстве и принципе действия насоса.

Устройство и работа насоса

Центробежный насос состоит из следующих элементов. Лопастное колесо поз.2 представляет собой ограниченную двумя поверхностями вращения камеру, в которой расположена система лопастей. При вращении колеса лопасти приводят протекающий поток во вращательное движение, увеличивая этим его механическую энергию.

Корпус поз.3 служит для конструктивного объединения всех элементов в насосе, для подвода жидкости к лопастному колесу, отвода потока от него и для преобразования скоростной энергии потока, выходящего из колеса, в давление.

Для исключения обратного возврата жидкости из области нагнетания в область всасывания, через пространство между колесом и корпусом служит уплотнение 1. Зазор в этом уплотнении делается возможно маленьким, поэтому обратный ток жидкости сводится к минимуму

Лопастное колесо закреплено на валу поз.4. Вал служит как проводник механической энергии от двигателя к колесу. Вал и двигатель соединены муфтой поз. 6.

В месте выхода вала из корпуса с рабочим колесом наружу установлено сальниковое уплотнение. Уплотнение выполняет функция блокировки выхода жидкости из корпуса наружу.

Вал держится на подшипниках поз.5. Подшипники воспринимают как радиальную (перпендикулярно валу), так и осевую (по оси вала) нагрузки, возникающие вследствие действия гидравлических сил и веса.

Наряду с одним рабочим колесом в центробежном насосе могут быть установлено и два. Такое устройство насоса позволяет существенно расширить область его применения и вносит ряд конструктивных преимуществ. Каждое лопастное колесо в насосном агрегате фактически является элементарным насосом.

Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При быстром вращении рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное силовое воздействие на частицы жидкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости, находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса. Таким образом, жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой скоростью перемешается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы рабочего колеса.

Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается и под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, жидкость входит во всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.

Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру, попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата.

В направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится и ее энергия частично преобразуется в энергию давления через каналы направляющего аппарата.

Большинство насосов оборудованы спиральными корпусами. Спиральная форма корпуса насоса обусловлена следующим: в корпусе насоса по направлению вращения рабочего колеса собирается все больший объем жидкости. Вся эта жидкость направляется к нагнетательному патрубку и отводится в трубопровод. Спиральная форма обеспечивает увеличение внутреннего объема корпуса насоса, примерно пропорциональное количеству жидкости направляющейся к нагнетательному патрубку. Поэтому скорость жидкости, проходящей через корпус насоса, во всех сечениях примерно одинакова.

Когда вода выходит наружу, середина рабочего колеса формирует участок пониженного атмосферного давления, что приводит к засасыванию внутрь новой порции жидкости. Такого рода цикл повторяется бесконечно, пока насос находится в работе.

Узнав принцип действия центробежного насоса, например насоса для отопления, нетрудно догадаться и о слабом месте таких приспособлений: они могут работать только при стабильном притоке жидкости. Устройство центробежного насоса не предусмотрено для работы без жидкости. В таком случае перестает формироваться поток жидкости, происходит разрыв потока и как следствие пропадает расход жидкости в трассе – рабочее колесо вращается в воздухе.

При работе насоса без жидкости пропадает и возможность смазывать и охлаждать вращающиеся элементы, такие как уплотнения и подшипники, в результате эти элементы перегреваются и выходят из строя.

Для исключения поломок такого типа предусмотрены специальные датчики-поплавки, которые не позволят вам запустить устройство, если воды в источнике не хватает. Устройство центробежного насоса предусматривает разные варианты назначения. Насосы могут быть не только погружными, но и поверхностными, причем в этом случае риск поломки был бы весьма высок, если бы не предусмотрительность инженеров, благодаря которой конструкция поверхностного водяного насоса дополнена обратными клапанами и автоматическими системами контроля. Они отключают механизмы, как только обнаруживают сухой ход.

Центробежные насосы — и погружные, и поверхностные — все же лучше справляются с подкачкой воды при нормальных условиях работы. Однако это не означает, что их нельзя использовать при слабом напоре воды.

Устройство погружного насоса

Устройство погружного насоса предусматривает его использование как помощника в загородном доме или коттедже. Такие насосы необходимы для подъема воды из скважины и колодца или откачки жидкости из водоема.

Исходя из назначения погружные насосы подразделяют на:
— скважинные — способны поднимать воду с большой глубины
— колодезные – в сравнении со скважинными отличаются меньшей производительностью и напором, но могут работать в воде, содержащей мелкие частицы песка или извести
— дренажные — предназначены для работы в загрязненной воде. Используются для откачки жидкости из, водоема или откачки из подвала дома.

Устройство погружного насоса в зависимости от исполнения и области применения оборудования бывает.
— вибрационного типа
— центробежного типа
— вихревого типа
— шнекового типа

Устройство вибрационного погружного насоса включает в себя
силовой агрегат, внутри которого располагается электрический магнит;
камера для набора воды, соединенная с выводящим патрубком;
всасывающая камера. Отсек, куда в первую очередь попадает вода из источника;
вибратор или вторая часть электромагнита, приводящего в действие ходовой поршень;
амортизатор, необходимый для обеспечения плавного хода рабочего поршня;
В продаже есть устройства, не оснащенные амортизаторами. Однако они быстро выходят из строя, так как резкие движения поршня приводят к механическим повреждениям.
шайбы, влияющие на производительность погружного устройства. За счет увеличения или уменьшения количества шайб можно самостоятельно изменять мощность насоса;
шток или основа для движения поршня;
обратный клапан. Устройство устанавливается для того, чтобы предотвращать обратный отток жидкости из насоса. За счет обратного клапана можно увеличить номинальную производительность оборудования;
гайка, необходимая для фиксации поршня на штоке;
поршень, являющийся основным рабочим элементом насоса;
каналы, предназначенные для перевода воды из сборной камеры в водопроводную систему.

Основные элементы оборудования вибрационного типа

Работа погружного насоса вибрационного типа происходит за счет движения поршня. При подаче электрического питания создается электромагнитное поле в силовом агрегате, и вибратор притягивается, придавая поршню движение. В это время в наборной и всасывающей камерах создается разряженное давление, и свободное пространство заполняется водой через обратные клапаны. Аналогичным образом жидкость проходит через каналы и попадает в трубопровод.

За секунду происходит несколько движений поршня, что обуславливает напор воды в трубопроводе.

Центробежные насосы

Устройство погружного насоса центробежного типа уже описано выше.
Напорный трубопровод, передающий воду от насоса к системе водопровода;
Обратный клапан, предотвращающий выход воды из насоса в источник;
Защитная сетка, необходимая для предохранения рабочей части насоса от примесей, негативно влияющих на работу устройства.

Эксплуатация погружных насосов центробежного типа, оснащенных защитной сеткой, возможна и в слегка загрязненной воде.

Устройство вихревого и шнекового насоса

Вихревые насосы

Теперь рассмотрим, как работает погружной насос вихревого типа. Устройство и принцип работы оборудования аналогичен центробежному насосу. Различия заключаются в следующих аспектах:
рабочее колесо вихревого насоса является цельным, а центробежная сила, создающая вихревой поток, образуется в результате движения ребер жесткости;
вода, поступающая через обратный клапан, накапливается в ячейках и именно из них переводится в напорный трубопровод.

Вихревые насосы в силу своей конструкции способны выдавать больший напор жидкости при небольших энергетических затратах.

Шнековые насосы

Шнековые насосы их еще называют винтовыми работают за счет вращения рабочего винта, расположенного внутри неподвижного корпуса.

От скорости вращения шнека зависит производительность насоса.

Управление погружным насосом любого типа может производиться вручную или с помощью автоматической системы, которая устанавливается дополнительно. Любой насос можно оснастить поплавком, предотвращающим работу в «сухом» режиме, недопустимую при использовании погружных устройств.

Для исключения перепадов напряжения электрической сети, способной вывести оборудование из строя, используются стабилизаторы. Чтобы усовершенствовать конструкцию погружного насоса и максимально продлить срок его службы, в систему водоснабжения дома встраивается гидроаккумулятор.

Устройство насосов на видео

Устройство любого – топливного, маслянного центробежных, вакуумного или водяного насоса это сложная взаимосвязь различных составляющих его узлов.

Основные узлы это:
рабочее колесо на валу и направляющий аппарат, которые составляют гидравлическую часть
ротор и электродвигатель, которые составляют электрическую часть.

И множество других узлов, таких как отводящие и подводящие патрубки, подшипники, уплотнения и многие другие о которых подробно написано на соседних статьях этого раздела.