Классификация устройство и принцип действия центробежных насосов

По типу уплотнения вала

Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

• Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
• Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
• Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
• Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
• Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

По типу соединения с электродвигателем

Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.

Обычная муфта

Муфта с промежуточным элементом

По назначению

Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

• Дренажные
• Скважинные
• Фекальные
• Шламовые
• Пищевые
• Санитарные
• Пожарные
• Самовсасывающие

Материальное исполнение центробежных насосов

Центробежные насосы применяются пpaктически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

Можно выделить следующие основные материалы:

Металлическое исполнение

• Чугун
• Бронза
• Углеродистая сталь
• Нержавеющая сталь
• Дуплекс
• Супер-дуплекс
• Титан
• И.т.д

Футерованные и пластиковые исполнения

При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

Можно выделить два основных типа:

• Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.

• Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.

Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

• PP — полипропилен
• PVDF- поливинилденефлуорид
• PE – полиэтилен
• PVC – поливинилхлорид
• PFA – перфторалкоксил
• PTFE – политетрафторэтилен
• ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
• FEP – фторэтиленпропилен

Материалы уплотнительных колец

В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

• EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
• NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
• FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
• FFKM — Каучук перфторированный

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Преимущества:

• Простая конструкция
• Немного движущихся частей, большой срок службы
• Высокий КПД
• Высокие показатели производительности
• Постоянная подача, без пульсаций
• Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

Недостатки

• Невозможность «самовсасывания»
• Большой риск кавитации
• Производительность сильно зависит от напора
• Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
• Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
• При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
• Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

Области применения

Центробежные насосы применяются пpaктически во всех отраслях промышленности.

Основные из них:

Водоснабжение и водоотведение

Нефтяная и газовая промышленность

Основные производители

Крупных игроков на рынке центробежных насосов можно также разбить по отраслям в которых они наиболее сильны:

Устройство насоса

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 прострaнcтво 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 прострaнcтве 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 прострaнcтво 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 прострaнcтво 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.
Напopный трубопровод, передающий воду от насоса к системе водопровода;
Обратный клапан, предотвращающий выход воды из насоса в источник;
Защитная сетка, необходимая для пpeдoxpaнения 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 напopный 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.

Принцип работы центробежного насоса: устройство и хаpaктеристики

Если у вас есть загородный дом или вы только планируете его приобрести, то стоит задуматься о том, как подвести магистрали водоснабжения и электричества. Однако коттедж может быть расположен довольно далеко от инженерных коммуникаций. При этом стоит задуматься об альтернативных источниках водоснабжения и электроэнергии.

Самыми распространенными источниками воды сегодня являются скважины и водоемы. Если вы планируете использовать один из них, то никак не обойтись без насосного оборудования, а оптимальным вариантом станут центробежные устройства. Однако перед приобретением той или иной модели необходимо ознакомиться с устройством, хаpaктеристиками и принципом работы подобного оборудования.

Назначение насосов

Прежде чем посетить магазин, вы должны ознакомиться с назначением и принципом работы центробежного насоса. Такие агрегаты предназначаются для подачи воды под давлением из источника к потребителю. Подобные установки являются одним из основных элементов автономной системы водоснабжения.

Конструкции такого типа уникальны, они эффективно работают и нашли свое широкое распространение во многих областях деятельности человека. Во-первых, с помощью них можно организовать водоснабжение в условиях предприятия. Во-вторых, агрегаты используются для трaнcпортировки растворов и жидкостей между объектами производства. В-третьих, центробежные насосы распространены в сельском хозяйстве. Их используют для подачи воды на животноводческие фермы и при организации полива растений.

Описываемые установки применяются в условиях коммунального водоснабжения городов. В частном секторе оборудование незаменимо при организации водоснабжения участка. По той причине, что подобные агрегаты довольно широко используются сегодня, любопытно будет узнать о принципе их функционирования. Но для начала следует поинтересоваться, как устроены эти установки.

Устройство центробежных насосов

Устройство, принцип работы и назначение центробежного насоса будет интересно узнать каждому потребителю, кто планирует приобрести подобное оборудование. Описываемые конструкции состоят из следующих узлов:

• корпуса;
• электрического двигателя;
• рабочего колеса;
• сальников;
• вала агрегата;
• подшипников;
• уплотняющих колец.

Корпус обычно изготовлен в форме улитки. Что касается двигателя, то он выступает в качестве привода и соединяется с корпусом с помощью муфты. Рабочее колесо – это крыльчатка, которая является диском с лопастями. Знакомясь с устройством и принципом работы центробежного насоса, вы сможете понять, что подобные установки могут быть дополнительно укомплектованы узлами, среди которых:

• напopный шланг;
• обратный клапан;
• вакуумметр;
• манометр;
• запopная арматура.

Нельзя не упомянуть еще и всасывающий шланг, которым могут быть дополнены некоторые модели. Что касается клапана, то в нём располагается сетка для фильтрации потока воды. Для контроля разреженности воздуха в насосе используется вакуумметр. А вот мощность подаваемого потока контролируется манометром. Регулирует поступление и вывод воды из оборудования запopная арматура. Теперь, когда вам известны основные узлы насоса, можно ознакомиться с тем, как работает подобное оборудование.

Принцип работы

Принцип работы насоса центробежного типа можно понять из названия устройства. Оно состоит из двух слов: «центр» и «бег». Принцип функционирования агрегата заключается в нескольких важных моментах. Корпус наполняется водой с помощью всасывающего шланга. Рабочая крыльчатка начинает движение от поступления потока воды. При вращении рабочего колеса создается центробежная сила, отталкивающая поток от центра и распределяющая его по бокам.

Всё это способствует возникновению высокого давления, которое выталкивает поток из корпуса оборудования и направляет в напopный трубопровод. При создании напора в подающем шланге в центре рабочего колеса давление снижается, что способствует подаче новой порции воды. Принцип работы центробежного насоса представляет собой циклические действия.

Принцип функционирования многоступенчатой модели насоса

Принцип работы многоступенчатого оборудования заключается в следующих моментах: первоначально вода поступает в одну из секций с рабочим колесом. При этом она перенаправляется через всасывающий патрубок. Жидкость создает определенный напор и поступает во вторую секцию через нагнетательный патрубок. Там она подвергается действию центробежной силы, которая образуется рабочим колесом.

Под создавшимся давлением вода переходит на следующую ступень. Она проходит все ступени секционного насоса и подается через нагнетательный патрубок. Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса заключается в том, что поток проходит по каждой ступени и увеличивает напор, который создается рабочими колесами. Из этого следует сделать вывод, что давление насоса равно сумме напоров, создаваемых на каждой ступени. Принцип работы центробежного насоса для воды выражен еще и в том, что диаметр рабочего колеса и сила его вращения на каждом этапе влияют на напор воды, которая выходит из насоса.

Как работает поршневой насос

Поршневой насос еще называется плунжерным и представляет собой один из видов объемных гидромашин. В них в качестве вытеснителя выступает один или несколько поршней, которые совершает возвратно-поступательные движения. Если проводить сравнение этого устройства с другими объемными насосами, первые не являются обратимыми. Это говорит о том, что они не способны функционировать в качестве гидродвигателей, ведь в них нет клапанной системы распределения. Не следует путать эти агрегаты с роторно-поршневыми, к которым следует отнести радиально-поршневые и аксиально-поршневые установки.

Принцип работы центробежных и поршневых насосов – это вопрос, который наиболее часто интересует современного потребителя, желающего купить описываемое оборудование. Что касается последней разновидности агрегатов, то они функционируют за счёт поступательного движения поршня. Он создает разряжение в полости, куда поступает жидкость из подводящего трубопровода. Последний является всасывающим.

При обратном движении поршня закрывается клапан на всасывающем трубопроводе. Это исключает протечку воды обратно и способствует открыванию клапана на нагнетательном трубопроводе. Он остаётся закрытым при всасывании. Туда вытесняется вода, которая находилась под поршнем. Процесс после этого повторяется.

Минусом подобных установок является то, что жидкость курсирует по трубопроводу с разной скоростью, создавая скачки. Этот момент обходят созданием насосов с несколькими поршнями. Главное преимущество состоит в том, что оборудование способно закачивать жидкость в момент пуска, поэтому установки используются там, где этим плюсом необходимо воспользоваться.

Разновидности центробежных насосов

Центробежные насосные установки можно классифицировать по нескольким признакам. Они отличаются количеством колес, а также видом перекачиваемой жидкости, которая определяет назначение. Принцип работы центробежного насоса воды важно знать, как и то, что подобные установки можно подразделить по числу потоков. Они бывают одно-, двух, а также многопоточными.

К рабочему колесу может быть разное количество подводов. В связи с этим можно выделить насосы с односторонним и двусторонним входом. По способу отвода жидкости от рабочего колеса установки могут быть:

• со спиральным отводом;
• с кольцевым отводом;
• с направляющим аппаратом.

Классификация по конструкции рабочего колеса

Рабочие колёса могут иметь разные конструкции. Насосы по этому признаку можно подразделить на установки с закрытыми или открытыми колёсами. Вал разных моделей располагается вертикально или горизонтально. Принцип работы центробежного насоса – это ещё не всё, что следует знать потребителю. Ему необходимо ознакомиться еще и с устройством привода. Он может быть проведён через соединительную муфту или редуктор. Описываемые агрегаты можно классифицировать еще и по месту установки. Они бывают погружными и поверхностными.

Классификация по способу охлаждения

Еще одной довольно важной особенностью является способ охлаждения двигателя. В зависимости от этого, насосы могут быть с мокрым или сухим ротором. В первом случае ротор погружается в перекачиваемую среду, которая и выполняет роль охлаждения, а также выступает смазкой для подшипников. Вал располагается горизонтально, а статор, находящийся под напряжением, отделяется специальной гильзой.

Принцип работы центробежного насоса с сухим ротором предусматривает водяное охлаждение. Ротор не соприкасается с жидкостью, а охлаждение обеспечивается вентилятором, установленным на валу. Такие агрегаты отличаются высоким коэффициентом полезного действия и подачей жидкости в большом объёме. Оборудование с сухим ротором издаёт шум при работе, тогда как при наличии водяного охлаждения звука во время функционирования устройства вы почти не заметите.

В заключение

Схема и принцип работы центробежного насоса указывают на то, что в основе функционирования лежит соответствующий закон, который предусматривает отталкивание воды от центра. Жидкость распределяется по бокам, что и обеспечивает возникновение высокого давления.

Описываемые установки выступают в качестве основного элемента автономных систем водоснабжения. Они широко распространены сегодня и используются во многих сферах жизнедеятельности человека.