Вихровий самовсмоктуючий насос для свердловини: пристрій, принцип дії, види

Вихровий насос, який використовується для перекачування рідких середовищ, невипадково користується такою високою популярністю як на виробництві, так і в побуті. Сучасні виробники пропонують вихрові насоси різних видів, відрізняються один від одного своїми конструктивними особливостями, так і принципом роботи, але загальним для всіх подібних пристроїв є наявність в їх конструкції робочого колеса, обладнаного спеціальними лопатками.

Вихровий насос DAB KP-60/6, призначений для використання в побуті і в невеликих виробничих системах

Особливості конструкції

Основний елемент будь-якого вихрового насоса, як вже було сказано вище, – робоче колесо (крильчатка), оснащене лопатями, які по відношенню до осі такого колеса можуть розташовуватися в радіальному або похилому положенні. Обертання крильчатки відбувається у внутрішній частині циліндричної камери, зазори між стінками якої і торцевими частинами лопаток мінімізовані. Рідка середовище спочатку всмоктується через вхідний отвір, потім переміщається під дією лопатей у внутрішній камері насосного пристрою і виштовхується через вихідний патрубок.

Конструктивно крильчатка вихрового насоса являє собою великий сталевий диск, по колу якого з допомогою фрезерування зроблені виїмки, які формують лопаті. Приймає і вихідний патрубки вихрового насоса знаходяться у верхній частині його корпусу.

Робоче колесо (лопатева крильчатка) вихрового насоса

У внутрішній частині вихрових насосних пристроїв є відливної канал, який концентричен осі валу і спрямований від приймаючого до вихідного патрубка. Поділ всмоктувальної та напірної порожнин робочої камери забезпечує спеціальна перемичка, яка притискається до робочого колеса з мінімально існуючим зазором (складовим дві десятих міліметра) і одночасно перекриває не менше двох лопатей.

Якщо порівнювати вихрові насоси з пристроями звичайного відцентрового типу, то при аналогічних розмірах і рівній частоті обертання крильчатки перші здатні створювати значно більш високий тиск середовища (у сім разів більше). Вихрові насоси за рахунок особливостей своєї конструкції можуть не лише функціонувати в самовсасывающем режимі, але і перекачувати газово-рідинні середовища.

Пристрій вихрового насоса

Крильчатка насоса вихрового типу, що обертається всередині його корпусу, розташовується в ньому ексцентрично. Так створюється найменший зазор між торцевою частиною лопаток і внутрішніми стінками камери. Найбільш значуща відмінність відцентрових і вихрових насосів полягає в тому, що в останніх рідина, що потрапляє в робочу камеру, рухається по дотичній по відношенню до окружності крильчатки. Просування рідини по спеціальній канавці, що проходить по всій окружності робочої камери, забезпечується за рахунок відцентрових сил, що створюються при обертанні рідкої середовища спільно з крильчаткою. Канал, по якому рідина усередині вихрового насосного пристрою переміщується від приймаючого до вихідного патрубка, розділений спеціальним ущільнювальним виступом. Останній необхідний для того, щоб не допустити потрапляння рідини рідкого середовища з напірної зони у всмоктувальну камеру.

Принцип дії

Принцип дії вихрових насосів досить простий. При одночасному обертанні перекачується рідкого середовища і крильчатки створюються відцентрові сили, під дією яких рідина виштовхується у вихідний патрубок під певним тиском. Якщо порівнювати відцентровий і вихровий насоси за принципом дії, можна виділити ряд відмінностей.

Схеми роботи відцентрового та вихрового насосів

Так, особливості функціонування вихрового насоса полягають у наступному.

  • При обертанні крильчатки в прийомний патрубок надходить невеликий об’єм рідини, що перекачується, яка починає переміщатися по спеціальних пазах обертового елемента пристрою.
  • Рідина, що потрапила в пази крильчатки, переміщується по них від периферійної частини лопатей до центральної (відцентровий самовсмоктуючий насос працює по-іншому).
  • Рідина всередині насоса під впливом відцентрової сили переміщається по канавках у лопатках у зворотний бік (до їхньої периферії) і під певним тиском виштовхується в вихідний патрубок.
  • В області приймаючого патрубка лопатки, обертаючись, створюють розрідження повітря, що і забезпечує всмоктування рідини у внутрішню частину насоса.

Конструкція вихрового насоса розроблена таким чином, що за один оборот крильчатки цикл всмоктування рідини та її виштовхування в напірний патрубок повторюється багато разів, що призводить до збільшення енергії потоку рідкої середовища і, відповідно, зростання значення формованого напору.

Основні різновиди

Вихрові насоси по своєму конструктивному виконанню діляться на дві категорії:

  1. відкрито-вихрові;
  2. закрито-вихрові.

Насоси першого типу відрізняються наступними конструктивними особливостями.

  • Лопаті, якими оснащена крильчатка, мають видовжену форму.
  • Крильчатка, якщо порівнювати її з просвітом робочого каналу, відрізняється зменшеним діаметром.
  • Кільцевий канал з’єднаний з напірним патрубком.

Схема вихрового насоса з відкритим каналом

Електронасоси закрито-вихрового типу також володіють певними конструктивними особливостями.

  • Лопатки насосів даного типу, якщо порівнювати їх з подібними елементами відкрито-вихрових пристроїв, більш короткі і розташовуються на поверхні робочого колеса під різними кутами.
  • Поперечний переріз внутрішньої камери дорівнює діаметру робочого колеса.
  • Кільцевий канал закрито-вихрових насосів з’єднується і з приймаючим патрубком, і з вихідним.

Схема вихрового насоса з закритим каналом

Природно, відмінності зачіпають не тільки конструкцію насосного обладнання зазначених типів, але і принцип дії таких пристроїв. Насоси відкрито-вихрового типу функціонують наступним чином.

  1. Перекачувана рідина приймаючим патрубку надходить у внутрішню робочу камеру.
  2. Захоплена обертається крильчаткою, перекачуване середовище потрапляє в кільцевий канал.
  3. Вихровий потік рідини, що перекачується, переміщаючись по кільцевому каналу, сприяє формуванню напірного потоку, який і спрямовується до вихідного патрубка.

Оскільки діаметр крильчатки у насосів закрито-вихрового типу, як вже говорилося вище, дорівнює поперечному перерізу робочої камери, рідина з вхідного патрубка відразу потрапляє в кільцевий канал, де і створюється напірний потік.

Вихровий насос багатоступінчастий відкритого типу

Класифікують насоси вихрового типу та їх розташування відносно середовища. Так, в залежності від даного параметру розрізняють:

  • пристрої погружного типу, які, як зрозуміло з їх назви, в процесі експлуатації знаходяться в товщі середовища (використовують такі насоси як в побутових, так і в промислових цілях, перекачуючи з їх допомогою чисті рідини не надто високої в’язкості);
  • насоси поверхневого типу, які розташовують в безпосередній близькості від резервуара з рідким середовищем або свердловини, надійно захищаючи їх корпус від попадання рідини (обладнанням даного типу оснащують зрошувальні системи та системи подачі води для побутових цілей).

Вихровий поверхневий насос побутового застосування, призначений для подачі чистої води з свердловин або колодязів

Крім вихрових насосів класичної конструкції, сучасна промисловість випускає сумісні пристрої.

  • Насоси вільно-вихрового типу мають конструкцію, яка дозволяє їм перекачувати сильно забруднені рідкі середовища. Дані пристрої застосовують в якості дренажних і фекальних насосів, а також для оснащення очисних споруд та у гірничодобувній промисловості (без допомоги такого обладнання не обходиться буріння свердловин, з яких необхідно відкачувати рідкі середовища).
  • Насоси відцентрово-вихрового типу здатні працювати з рідкими середовищами, температура яких доходить до 105°. Конструктивною особливістю таких насосів є те, що вони оснащені відразу двома робочими колесами: відцентровим і вихровим. За рахунок такої конструктивної особливості дане обладнання відрізняється значно більш високим ККД (у порівнянні з класичними вихровими пристроями).
  • Вакуумні насоси вихрові можуть використовуватися в якості повітродувки або для відкачування повітря – створення неглибокого вакууму. Такі насоси прості у використанні і не потребують складного технічного обслуговування. Вони знаходять широке застосування в якості теплового апарата, за допомогою якого забезпечується подача і розповсюдження необхідної кількості теплого або холодного повітря. Зокрема, таке обладнання успішно використовують для сушіння склотари, з його допомогою здійснюють аерацію штучних і природних водойм.

Переваги і недоліки

У вихрового відцентрового насоса фахівці відзначають цілий ряд достоїнств.

  1. Вихровий поверхневий насос, якщо порівнювати його з звичайними відцентровими з такими ж габаритами, здатний створювати в сім разів більший напір рідини. Завдяки цій властивості подібний насос високого тиску, здатний працювати з продуктивністю до 12 літрів рідини рідкого середовища в хвилину, відрізняється компактними габаритами.
  2. Багато моделі вихрових насосів мають самовсасывающей здатністю, тобто можуть запускатися навіть у тому випадку, якщо вхідний трубопровід попередньо не заповнений рідким середовищем.
  3. Пристрій вихрового насоса дозволяє використовувати таке обладнання для перекачування не тільки рідких середовищ, але й сумішей, що містять у своєму складі газоподібні включення. Більш того, пристрої даного типу здатні як перекачувати об’єднані середовища, так і забезпечувати їх транспортування трубопроводами з гарним напором.
  4. В якості насоса для свердловини пристрою вихрового типу здатні піднімати перекачуваних рідку середу з глибини, яка доходить до 20 метрів.
  5. Поверхневий насос вихрового типу може створювати напір перекачується рідкої середовища, не поступається за своїми показниками напору, який формують за допомогою насосного обладнання промислового призначення.
  6. За рахунок особливостей своєї конструкції вихровий самовсмоктуючий насос може успішно використовуватися для перекачування і транспортування рідких сумішей летких (таких, наприклад, як бензин та скраплений газ).

Вихровий насос консольного типу, що використовується в системах холодного і гарячого водопостачання

Природно, є у вихрового насосного обладнання та недоліки. Перерахуємо найбільш значущі з них.

  1. Значення ККД такого обладнання не перевищує 45%. З-за такого низького ККД використання потужних насосів вихрового типу є економічно недоцільним. Як правило, застосування вихрових насосів для свердловин або перекачування робочих середовищ з резервуарів переважно в тих випадках, коли використовувати відцентрове або будь-яке інше насосне обладнання не представляється можливим.
  2. Застосовувати такий насос для води допускається тільки в тому випадку, якщо рідка середовище, яке належить перекачувати, чиста та не містить нерозчинних включень.
  3. Особливості конструкції вихрових насосів не дозволяють використовувати такі пристрої для перекачування в’язких рідин.

Вихрова насосна станція Aquatica , що забезпечує повністю автоматичну подачу води

Сфери застосування

Існує безліч сфер використання вихрових насосів. Розглянемо найбільш поширені з них.

  1. За допомогою насосних установок на підприємствах хімічної промисловості перекачують кислоти, луги та інші агресивні рідкі середовища. Насоси вихрового типу відрізняються простотою конструкції, що дозволяє використовувати для їх оснащення деталі, виготовлені з хімічно стійких полімерів та металевих сплавів, які важко піддаються механічній обробці і лиття.
  2. З допомогою вихрових насосів транспортують леткі рідини. З останніми в насос закачується і пар, який вони виділяють. Ефективно справляється з такими сумішами насосне обладнання вихрового типу, на відміну від самовсмоктуючого відцентрового насоса. Цим обладнанням, зокрема, оснащують АЗС і паливозаправну техніку, використовувану на аеродромах і в аеропортах.
  3. Перекачування рідин, що містять у своєму складі велику кількість розчинених газів, також здійснюється з використанням вихрових насосів.
  4. Насосними установками вихрового типу оснащують маленькі насосні станції, що працюють в автоматичному режимі. Тут використання насосного обладнання інших типів недоцільно: відцентрові насоси в таких випадках малопридатні, а пристрою поршневого типу дуже дорогі і громіздкі.
  5. Вихровий насосне обладнання задіяно в комунальному господарстві, де потрібно транспортування рідкого середовища з малою подачею і великим напором.
  6. Дані гідромашини використовуються в якості вакуум-насосів, компресорів низького тиску і замість водокольцевых компресорів.
  7. Вихровими пристроями, які виступають у функції живильних насосів, оснащують малопотужні котельні установки.

Взагалі, якщо враховувати принцип дії і технічні характеристики вихрових насосів, можна зробити висновок про те, що їх застосування виправдане в тих випадках, коли перекачуваних рідку середу необхідно транспортувати з невеликою подачею, але великим напором.

Сучасна промисловість випускає насосне обладнання вихрового типу, продуктивність якого складає мінімум 8 і максимум 60 м3/год, напір – від 25 до 250 метрів.

Ссылка на основную публикацию