Устройство и принцип работы водяного насоса
- Устройство и принцип работы водяного насоса
- Из чего состоит механизм устройства?
- Какие бывают виды водяных насосов?
- Устройство и принцип работы водяных электрических насосов: выбор оборудования для домашнего водопровода
- Электрические разновидности для домашнего водопровода
- Погружное оборудование для водоснабжения дома
- Устройство центробежного насоса: принцип работы
- Характеристика и устройство водяного насоса для применения на производстве и в быту
- Вихревой насос: устройство и принцип действия
- Устройство водяного насоса
- Принцип работы водяного насоса
- Устройство и принцип действия центробежного насоса
- Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса
- Чем отличаются вихревые и центробежные конструкции?
- Источники:
Насос, который перекачивает жидкости различного типа на основе работы гидравлической машины, называется водяным.
Из чего состоит механизм устройства?
В центре конструкции находится сердцевина, которая представляет собой латунные трубки плоскоовальной формы, расположенные по вертикали в четыре пластины. Окружают ее стойки для крепления баков сверху и снизу. Для смягчения вибраций в местах соединения деталей с радиатором установлены амортизаторы. На стороне дизеля мы можем увидеть кожух вентилятора. Спереди радиатор защищает облицовка. Помимо кожуха к радиаторной стойке прикреплены кронштейны, на которых установлен расширительный бак. Вот и все основные составляющие устройства.
Какие бывают виды водяных насосов?
- Поверхностные;
- Погружные;
- Бытовые;
- Промышленные.
Погружные
Для них характерное полное погружение в жидкость и бесперебойная ее перекачка. Принцип работы: выталкивание воды наверх.
Плюсы наружных помп: они без труда смогут закачивать воду на высоту 20 м, легко поддаются монтажу и обслуживанию. Минусы: глубина максимальной откачки – 7 м, очень шумная работа. Существуют, конечно, бесшумные модели, но стоят они намного дороже.
Поверхностные
Это более мобильные устройства: могут легко переноситься и в момент работы находиться на поверхности земли. Принцип действия заключается в том, что жидкость поступает по трубопроводу и переводится в напорный сектор.
Плюсы глубинных оборудований: без труда справиться с глубиной даже 50 м, работают без шума, очень компактны. Минусы: слишком высокая стоимость.
Бытовые
Используются для поставки воды в жилых массивах, для очистки вод и полива земельных участков.
Промышленные
Их отличает простота и надежность в установке, безопасность, возможность справляться с большими глубинами. Они также подходят для бытовых сфер, имеют высокую производительность и сниженный энергический расход.
Устройство и принцип работы водяных электрических насосов: выбор оборудования для домашнего водопровода
Электрические разновидности для домашнего водопровода
Центробежные
Роль рабочего органа выполняет колесо с лопатками, помещённое в корпус. Корпус имеет два патрубка: для всасывания воды, расположенный напротив центра вращения колеса, и для подачи, расположенный на периферии в диаметральной плоскости.
Принцип работы основан на использовании центробежной силы. Вода подаётся в центр колеса. Вращаясь, лопатки захватывают воду и отбрасывают её к стенкам корпуса. Таким образом, в центре возникает разряжение, под действием которого всасывается новая порция воды, а по краям создаётся избыточное давление, вытесняющее воду в выходной патрубок.
Центробежные насосы для воды могут быть погружного или поверхностного исполнения.
Поверхностный водонасос этого типа сможет поднять жидкость с глубины не более восьми метров. Гидроагрегаты этого типа неспособны к сухому всасыванию, то есть перед использованием их необходимо залить водой.
Для увеличения глубины всасывания применяют инжекторные устройства, которые позволяют поднимать воду с глубины до пятидесяти метров.
Инжектор может встраиваться и в корпус насоса. При такой конструкции аппарат становится очень шумным, и устанавливать его в жилых помещениях не рекомендуется.
Вихревые
Вихревые электронасосы могут работать со смесью воды и газа благодаря своей конструкции и применению особой крыльчатки — импеллера, который захватывает воздух и продвигает его внутрь улиткообразного корпуса. Внутри корпуса есть небольшое количество воды, воздух перемешивается с жидкостью и выводится через выходной патрубок. В результате этого в корпусе создаётся разряжение, и происходит втягивание воды через входной патрубок.
Импеллер действует подобно инжектору и позволяет закачивать воду на высоту до 20 метров.
Роторные
Состоит такой насос из цилиндра, перемещающегося внутри его поршня, и двух клапанов на входе и выходе. При перемещении поршня вниз происходит сжатие воды в цилиндре, и вода вытесняется вверх, а при обратном движении создаётся разряжение, и в полость цилиндра поступает следующая порция воды.
Помповые агрегаты
Помпы могут приводиться в действие разными способами, но в быту чаще всего применяют моторизированные. Их работа обеспечивается бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания. Конструкция исполнительного механизма позволяет перекачивать жидкости с твёрдыми частицами диаметром до 5 мм.
Производительность мотопомпы весьма велика, поэтому их применяют там, где необходимо перекачать большое количество воды, например: осушение водоёмов, пожаротушение, орошение полей. Мотопомпы по многим показателям отстают от электронасосов, зато они автономны, мобильны и не зависят от электросети.
Струйные гидравлические устройства
Эти насосы не способны создать на выходе давление, но их можно использовать для поднятия воды из неглубокого колодца в ёмкость на поверхности. В струйных устройствах нет движущихся частей. Роль рабочего механизма выполняет струя газа или жидкости.
К струйным гидравлическим устройствам относятся аэролифты. Устройство аэролифта следующее. Труба небольшого диаметра опускается в колодец. На расстоянии 20 см от нижнего края трубы есть патрубок, к которому подключается шланг от компрессора. Труба должна быть погружена в воду так, чтобы воздушный патрубок находился ниже уровня жидкости минимум сантиметров на тридцать. При подаче воздуха от компрессора пузырьки движутся вверх и подхватывают воду, которая находится выше них, таким способом газо-водяная смесь продвигается по трубе и выливается в ёмкость наверху.
Для максимально эффективной работы такого устройства нужно экспериментально подобрать необходимое давление воздуха в системе.
Погружное оборудование для водоснабжения дома
Лучший насос для воды для дома или дачи, где проживают подолгу, — погружной. Он хорошо подходит, если планируется монтаж системы водоснабжения от глубокой скважины (свыше 9-10 м). Все погружные модели снабжены автоматической защитой от «сухого хода».
Устанавливать погружной насос можно, если он не будет касаться дна, а высота водного слоя над ним будет не менее 1 м.
о необходимо по нескольким причинам. Во-первых, чтобы двигатель нормально охлаждался, должно быть достаточное количество воды. Во-вторых, уровень воды в скважине или колодце не стабилен. Он может изменяться в зависимости от сезона. Важно, чтобы при этом насос не оказался слишком близко к зеркалу воды, иначе могут возникнуть сложности с водоснабжением. Насос не должен достигать дна на 2-6 м, чтобы грязь и песчинки со дна не попадали во входной патрубок.
Устройство центробежного насоса: принцип работы
Центробежный насос более массивен, чем остальные, но при работе не создаёт много шума. При выходе с центробежного прибора создаётся сравнительно небольшое давление воды, чем у других видов самовсасывающих насосов.
Бесшумность работы и небольшое давление воды на выходе можно считать его достоинством. Он удобен при поливе, где не нужен большой напор воды, чтобы избежать размыва почвы и повреждения корней растений.
Порядок действия самовсасывающих центробежных насосов:
- Корпус и всасывающий трубопровод наполняются водой и приводят в движение рабочее колесо;
- Колесо крутится, образуется центробежная сила и выталкивает воду от центра колеса на периферию;
- Созданное в результате этого, повышенное давление выдавливает жидкость в напорный трубопровод;
- Давление в центре рабочего колеса понижается и жидкость поступает в корпус насоса.
Характеристика и устройство водяного насоса для применения на производстве и в быту
Характеристика самовсасывающего насоса:
- Устанавливать самовсасывающий насос можно на поверхности;
- Самовсасывающий насос легко устанавливать, обслуживать и ремонтировать;
- Корпус насоса можно сделать из дешевого чугуна или стали, так как насос находится не под водой;
- Всегда есть возможность укомплектовать насос мощным мотором.
Вихревой насос: устройство и принцип действия
Предназначение вихревых самовсасывающих насосов – перекачивать жидкостно-воздушные смеси и воду, не содержащую механические примеси. По сравнению с центробежными самовсасывающими насосами вихревая помпа более компактна. Стоят вихревые насосы дешевле чем центробежные, но при работе создают много шума.
Вихревой всасывающий насос отличается от центробежного тем, что может создать на выходе напор в 5 раз больше, но у него небольшая производительность. КПД вихревого самовсасывающего насоса не выше 45-50%.
Бытовые вихревые насосы используются для орошения приусадебных участков, садов. При работе вихревого самовсасывающего насоса создаётся большое давление, но работает он на малой подаче. Это свойство вихревого насоса как раз используется в химической промышленности, где необходимы высокие напоры при малой подаче, для перекачки щелочей, кислот и прочих химически активных веществ.
Устройство вихревого самовсасывающего насоса:
- Корпус;
- Рабочее колесо;
- Лопатка;
- Всасывающее отверстие;
- Выходное отверстие.
При включении насоса рабочее колесо начинает крутиться и жидкость, увлекаемая лопатками, подчиняясь центробежной силе, закручивается. Таким образом в работающем насосе образуется вихревое движение. Отсюда и название вихревой насос. Особенность вихревого насоса в том, что одно и тоже количество жидкости, которое двигается на участке от входа до выхода, многократно попадает в межлопаточную полость. Так получается многократное приращение энергии, и, как следствие, напора.
Водяной насос помогает облегчить полив огорода и сада, набрать воды для бытовых нужд и т.д. Водяной насос – представляет собой гидравлическую машину, служащую для перекачки различных жидкостей из одного места в другое вертикальным или горизонтальным образом.
Устройство водяного насоса
Насос состоит из следующих основных узлов:
- Корпуса;
- Электродвигателя;
- Нагнетательного патрубка;
- Всасывающего патрубка;
- Рабочего колеса (ротора);
- Рабочего вала;
- Сальников;
- Подшипников;
- Направляющего устройства;
- Кожуха.
Чашу корпус делают из стали или чугуна, внутри нее расположена крыльчатка. Конструкция корпуса имеет расположенное снизу отверстие для всасывания жидкостей и для выхода, находящееся на боковом ребре корпуса.
Корпус имеет спиральную форму для задания жидкости верного направления в процессе работы насоса.
Корпус может быть отдельным элементом, к которому подсоединены патрубки, а может быть литым, представляя собой единую конструкцию. На корпусе имеются кронштейны для крепления насоса. В отверстие, куда происходит всасывание жидкости в рабочую камеру, ввинчен принимающий патрубок. С помощью него к насосу подключается трубопровод, который размещен в источнике жидкости. Конструкция допускает патрубок в составе корпуса и как отдельный элемент, в зависимости от принципа работы насоса.
К выходному отверстию сбоку корпуса подсоединен нагнетательный патрубок, через который происходит передача воды из рабочей камеры к потребителю с помощью напорного трубопровода, подключенного к данному патрубку. Патрубок входит в состав литого корпуса.
Принцип работы водяного насоса
Главной составляющей водяного насоса, осуществляющую основную работу, является ротор или рабочее колесо (крыльчатка). Как правило, ротор делают из стали, меди или чугуна. Состоит он из двух дисков, соединенных друг с другом. Между ними находятся изогнутые лопатки, идущие от центра к краям. Изгиб направлен против оси вращения самого колеса. В центре колеса имеется горловина (отверстие), диаметр которой равен диаметру патрубка, через который происходит всасывание воды или любой другой жидкости. Патрубок и колесо имеют плотное соединение, чтобы лопатки имели контакт с поступающей водой. Лопасти ротора расположены так, чтобы не допустить протекание жидкости в щели, а свободное место было лишь в дисковых желобах.
Роторы бывают нескольких типов:
- Открытого (открытые лопасти, расположенные на одном диске);
- Закрытого;
- Штампованного;
- Клепанного;
- Литого.
Ротор открытого типа отличается от закрытого размещением лопастей на одном диске и не имеют покрывающий. Открытый тип роторов используют для перекачки очень густых жидкостей и суспензий при низком давлении, т.к. такие лопасти легко чистить. Ротор закрытого типа, сделанного одной монолитной деталью, чаще устанавливают в простых насосах. Штампованные роторы устанавливают в больших и мощных насосах.
Устройство и принцип действия центробежного насоса
На рисунке представлено устройство самовсасывающего насоса центробежного типа. В корпусе, имеющем спиральную форму, расположено жестко закрепленное колесо, которое состоит из пары дисков с лопастями, вставленными между ними. Лопасти отогнуты в противоположную сторону от направления вращения рабочего колеса. С помощью патрубков определенного диаметра обеспечивается соединение насоса с напорным и всасывающим трубопроводом.
Принцип действия центробежных самовсасывающих насосов выглядит следующим образом:
- После наполнения водой корпуса и всасывающего трубопровода рабочее колесо начинает вращаться.
- Центробежная сила, возникающая при вращении колеса, вытесняет воду от его центра и отбрасывает ее на периферийные участки.
- За счет создаваемого при этом повышенного давления происходит вытеснение жидкости с периферии в напорный трубопровод.
- В это время в центре рабочего колеса давление наоборот понижается, что вызывает поступление жидкости через всасывающий водопровод в корпус насоса.
- По данному алгоритму происходит непрерывная подача воды самовсасывающим насосом центробежного типа.
Важно! В конструкции центробежных насосов может быть от одного до нескольких рабочих колес. Соответственно количеству колес различают одноступенчатые и многоступенчатые насосные установки. Однако количество колес не влияет на общий принцип работы данного оборудования. В любом случае жидкость перемещается под действием центробежной силы, образующейся вращающимися колесами.
Принцип работы самовсасывающего вихревого насоса
Воздух, показанный на рисунке желтым цветом, всасывается в корпус насоса за счет вакуума, который создается путем вращения импеллера (рабочего колеса). Далее происходит смешивание воздуха, попавшего внутрь насоса, с рабочей жидкостью, содержащейся в корпусе агрегата. На рисунке данная жидкость изображена голубым цветом.
После поступления смеси воздуха и жидкости в рабочую камеру происходит отделение этих компонентов друг от друга, основанное на разности их плотностей. При этом отделившийся воздух выводится через подающую магистраль, а жидкость рециркулирует в рабочей камере. Когда из всасывающей линии происходит удаление всего воздуха, то насос наполняется водой и начинает работать в режиме центробежной установки.
На всасывающем фланце устанавливается обратный клапан, который предназначен для того, чтобы не допускать обратного попадания воздуха в трубопровод, а также для обеспечения постоянного присутствия в камере насоса рабочей жидкости. Благодаря такому устройству и принципу действия вихревые самовсасывающие насосы способны с залитой камерой обеспечивать подъем жидкости с глубины, не превышающей восьми метров, без установки донного клапана.
Важно! Вихревые насосы рассчитаны на перекачку не только воды, но и жидкостно-воздушных смесей.
Чем отличаются вихревые и центробежные конструкции?
Центробежный агрегат по габаритам более массивен, чем самовсасывающий вихревой водяной насос, отличающийся компактными размерами. Зато центробежные насосы издают мало шума, что важно при эксплуатации в быту. Вихревые модели реализуются по меньшей цене, что также немаловажно для потребителя. При этом напор воды, создаваемый вихревыми помпами, до семи раз может превосходить возможности центробежных моделей.
При выборе самовсасывающего насоса не стоит руководствоваться лишь ценами, так как дешевое оборудование может не обеспечить нормальную работу водоснабжающих систем. Отталкиваться желательно от назначения насоса и его технических характеристик. При грамотном выборе модели насоса и соблюдении рекомендаций производителя по способу ее эксплуатации можно рассчитывать на длительное функционирование приобретенного оборудования.
Источник: principraboty.ru
В немалом ассортименте разнообразных насосов не так просто разобраться, как кажется с первого взгляда. Любой вид и марка агрегата обладает своей спецификой работы и по-разному запускается в действие. Поэтому имеет смысл ознакомиться с принципами действия насосов – это поможет в совершении рационального выбора прибора и упростит его эксплуатацию.
Принцип действия шиберного насоса
Пластинчато-роторные, или как их чаще именуют, шиберные насосы – это объёмные агрегаты самовсасывающего действия. Их предназначение состоит в перекачивании абразивных жидкостей от самой малой до высокой степени вязкости, содержащих твёрдые частицы. Данные приборы имеют широкое применение во всех сферах промышленности: нефте- и газоперерабатывающей, пищевой, косметической, фармацевтической, кораблестроительной и пр.
Суть функционирования шиберного насоса заключается в следующем: основной рабочий элемент изделия представлен специфично размещённым ротором с продольными радиальными пазами, по которым осуществляют скольжение плоские пластины, называемые шиберами. Под действием центробежной силы шиберы прижимаются к статору.
При вращении ротора по часовой стрелке увеличивается объём находящихся слева от оси рабочих камер, в которых впоследствии образуется вакуум. Из-за разницы в давлениях жидкость поступает в насос – так происходит всасывание. Вместе с тем, располагающиеся справа от оси камеры снижают свой объём, жидкость выпускается в напорную линию – идёт процесс нагнетания.
Принцип действия шестерённого насоса:
Как следует из названия, рабочими элементами этого вида насоса являются шестерни, которых может быть от 2 и более. Шестерни, или зубчатые колёса находятся внутри корпуса прибора и оснащены зубьями, производящими зацепление в процессе функционирования. Такие наносы могут быть как с внешним, так и с внутренним сцеплением.
Первый вид работает так. Одно из колёс (ведущее) шестерённого насоса приходит в действие под влиянием электродвигателя, размещающегося на единой оси с шестернёй. Второе колесо (ведомое) – благодаря зацеплению с ведущим. В течение рабочего процесса зубья шестерни хватают жидкость и прижимают его к корпусу насоса. Затем жидкость движется по вектору нагнетания, причём обратного хода жидкости практически не происходит из-за мощной плотности сцепления.
Во втором виде шестерённого насоса также действуют два колеса с зубцами, но расположены они одно в другом и разделены элементом в форме серпа. В шестерённом насосе с внутренним сцеплением всасывание происходит за счёт круговых движений шестерён и последующего за ним увеличения промежутков между зубцами. Затем межзубное расстояние уменьшается, и вещество уходит по направлению к выходу агрегата.
Принцип действия кулачкового (ротационно-поршневого) насоса
Кулачковый, или ротационно-поршневый насос оптимально соответствует работе по перекачиванию вязких веществ, используемых в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.
Агрегат содержит в себе 2 ротора (кулачка), которые вращаются в обратных направлениях по отношению друг к другу внутри корпуса без взаимного соприкосновения. Кулачки крепятся к валам, которые сопряжены с внешним синхронизатором, который как раз и не позволяет роторам касаться друг друга. Валы также оснащены колёсами с зубцами, находящимися в синхронизаторе.
Мощность привода передаётся промежуточному валу от зазубренных колёс. После выхождения кулачков из сцепления существенно возрастает объём всасывающего пространства, а со стороны входного парубка происходит разряжение. Жидкость приходит в корпус насоса, затем идёт вдоль его стенки от стороны всасывания к стороне нагнетания. После столкновения кулачков объём пространства между ними уменьшается, и со стороны парубка возрастает давление. Так жидкость начинает выталкиваться из агрегата.
Принцип действия диафрагменного насоса
В диафрагменном насосе основную рабочую функцию выполняет гибкая диафрагменная пластина. Этот элемент закреплён с краёв, и в процессе перекачивания вещества сгибается в зависимости от изменений напора. Устройство приводится в действие при помощи гидравлического, механического, либо пневматического привода.
Сфера использования диафрагменных насосов чрезвычайно велика: сюда входит работа горных предприятий, производство сухих порошкообразных масс, обработка отходов, химическая отрасль и многое другое.
При работе насоса происходит попадание воздуха в сжатом виде в воздушную камеру и его соприкосновение с диафрагмой, которая меняет местоположение по отношению к корпусу. И так перекачиваемое вещество вытесняется и начинает двигаться по вектору напорной магистрали. Из-за того, что диафрагмы сцеплены штоком, в одно и то же время одна диафрагма выталкивает вещество, а другая всасывает его, а также втягивается штоком в камере разряжения на противоположной стороне.
По окончании каждого цикла работы воздушный распределяющий механизм переключается автоматически, и сжатый воздух идёт в другую воздушную камеру. Затем действие повторяется.
Принцип действия винтового насоса
Винтовые насосы компактны и обладают равномерной подачей жидкости.
Составные части винтового насоса – это неподвижный статор с винтовыми полостями, а также движущиеся винтовые роторы, изготовленные из металла. В зависимости от типа устройства, ротор может быть один или несколько.
Двигатель вращает ротор, камеры с жидкостью крутятся по винтовой линии вдоль оси статора, перемещаясь от стороны всасывающей к нагнетательной. Даже при перекачивании веществ с твёрдыми частицами винт не способен сломаться, что обусловлено прочным и хорошо продуманным механизмом данной разновидности насосов.
Принцип действия центробежного насоса
Центробежный насос включает в себя такие части, как спиралевидный корпус и колесо, расположенное внутри корпуса, надёжно зафиксированное и состоящее из двух дисков. Специальные лопасти закреплены между дисков, которые в свою очередь отгибаются от направления радиального в противоположную сторону направления вращения колеса. Агрегат присоединяется с напорным и всасывающим трубопроводами посредством парубков.
Рабочее колесо начинает вращаться в заполненном жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе. При движении колеса приходит в действие центробежная сила, под влиянием которой вода выталкивается от центра колеса. Возникает повышенное давление, и жидкость вытесняется в трубопровод. А поскольку в центральной части колеса падает давление, это способствует прибытию жидкости по всасывающему трубопроводу в насос.
Источник: tehnogrupp.com
Объемные насосы
В объемных насосах перекачивание жидкости осуществляется за счет изменения объема рабочей камеры. Жидкость в этих насосах вытесняется рабочим органом, это может быть поршень, плунжер, пластина или зуб шестерни. В объемных насосах линии всасывания и нагнетания герметично разделены. Рассмотрим несколько примеров объемных насосов.
Поршневой насос
Пожалуй одним из самых простых по конструкции является поршневой насос.
В цилиндрической камере расположен поршень, приводимый в движение двигателем через кривошипно-шатунный механизм. На входе и выходе цилиндрической камеры установлены обратные клапаны. Клапан КО1 позволяет жидкости поступать из источника (бака) в камеру, но не пропускает ее в обратном направлении. Клапан КО2 позволяет жидкости вытекать из камеры насоса, но не допускает ее поступления из системы обратно в насос.
При движении поршня влево (по схеме) объем камеры увеличивается, т.к. камера герметична, давление в ней снижается, и становить меньше атмосферного. Жидкости по действием давления атмосферы перемещается по всасывающему трубопроводу и заполняет камеру насоса.
После того, как поршень достигает крайнего левого положения он начинает двигаться, в противоположном направлении (вправо). Объем камеры начинает уменьшаться, давление расти, клапан КО1 не позволяет жидкости вытечь обратно в бак. У жидкости остается один путь — через клапан КО2 в систему, даже если в системе есть некоторое сопротивление и жидкости придется преодолевать его, она все равно будет вытесняться поршнем, другого пути у нее нет.
После достижения поршнем крайнего правого положения цикл повторяется, поршень вновь начинает перемещаться влево, а насос всасывает жидкость из бака.
Получается, что работа поршневого насоса циклична, это свойство характерно для всех объемных машин. Подача насоса при работе будет пульсировать, ведь насос не всегда нагнетает жидкость, пол цикла работы он ее всасывает. Можно ли уменьшить пульсации при работе поршневого насоса? Можно, для этого нужно заставить работать совместно несколько поршней, а циклы их работы выстроить таким образом, чтобы в том момент пока один поршень всасывает жидкость другой — нагнетал ее. Если расположить поршни в ряд и задействовать несколько кривошино-шатунных механизмов, то такой насос можно назвать рядным. Но для преобразования вращательного движения двигателя в поступательно движение поршней можно использовать и другие механизмы.
Радиально-поршневой насос
Если поршни установлены перпендикулярно оси вращения вала, то такой насос называют радиально-поршневым.
Расположим на валу ротор 1 с расточками под поршни 3, разместим его относительно статора 2 с эксцентриситетом. При вращении вала с ротором, из-за эксцентриситета поршни будут совершать возвратно поступательные движения в расточках.
Область 5 в которой поршни выдвигаются и объем камеры увеличивается соединим с баком, чтобы жидкость заполняла полость насоса. Область 4 где поршни задвигаются в расточки и объем камеры уменьшается соединим с линией нагнетания. В данном случае обратные клапаны нам не понадобятся, так как всасывание и нагнетание осуществляется в зависимости от положения поршня на круговом секторе.
Это не единственная конструкция радиально поршневого насоса, существует еще множество вариантов, в том числе и с клапанным распределением. Например, расточки могут быть выполнены в статоре, а поршни прижаты к эксцентриковому ротору, который вращаясь будет перемещать их в расточках. Подробнее о радиально поршневых насосах можно прочитать в статье.
Аксиально-поршневой насос
Если поршни установлены вдоль оси вращения вала, то такой насос называют аксиально-поршневым (axe — ось), в таком насосе вместо поршней могут быть использованы плунжеры.
Еще один вариант преобразования вращательного движения вала в поступательные перемещения поршня — разместить их в раточках блока цилиндра, вращающегося вместе с валом, и опереть их на наклонную шайбу, расположение шайбы под углом у оси вращения вала обеспечит возвратно поступательное движение поршня в зависимости от угла поворота вала.
Рассмотрим схему аксиально-плунжерного насоса.
Блок цилиндров размещен на валу, вращение от вала передается на блок через шпонку. В блоке выполнены расточки, в которых установлены плунжеры, через башмаки они опираются на наклонную шайбу (диск). При вращении вала вращается и блок, плунжеры будут двигаться в расточках, изменяя объем рабочих камер. Блок цилиндров плотно прилегает к распределительному диску, в нем выполнены пазы. Пазы расположенные в тех областях где плунжер движется и увеличивает объем камеры соединены с линией всасывания, а пазы, расположенные в областях, где плунжер уменьшает объем камеры соединены с линией нагнетания.
Несложно догадаться что величина перемещения плунжеров зависит от геометрии насоса и угла наклона шайбы. Получается, если изменить угол наклона шайбы, то можно повлиять на величину хода плунжера, а значит изменить объем рабочей камеры. Насосы, конструкция которых позволяет изменять объем рабочей камеры называют регулируемыми.
Второй типовой конструкцией аксиально-поршневых машин являются насосы с наклонным блоком, принцип их работы во многом схож с работой машин наклонным диском, однако перемещение поршней обеспечивается не наклоном шайбы, на наклоном блока относительно оси вращения приводного вала, подробнее о таких насосах а также о регулируемых аксиальных машинах можно прочитать в статье.
Пластинчатый насос
Рассмотрим принципиальную схему пластинчатого насоса.
В корпусе насоса 1 установлен ротор 2, в котором выполнены пазы 3, в них могут перемещаться пластины 4. Ротор расположен с эксцентриситетом относительно корпуса. При вращении ротора пластинки выдвигаются из пазов по действием центробежной силы, образуются камеры, объем которых изменятся в зависимости от угла поворота приводного вала. В корпусе насоса установлены распределительный диски, в которых выполнены пазы, они позволяют соединить область уменьшения рабочего объема камеры с каналом нагнетания, а область увеличения объема камеры с каналом всасывания.
В реальных конструкциях пластинчатых насосов, могут использоваться две пластины, может обеспечиваться дополнительный поджим пластин, давлением жидкости или пружин, может выполняться два цикла всасывания-нагнетания из-за особой формы корпуса, тем не менее принцип работы остается тем же, что и описанного выше насоса. Узнать больше о пластинчатых насосах.
Шестеренный насос
В корпусе шестеренного насоса установлены ведущая и ведомая шестерни, при вращении ведущей вращается и ведомая.
При выходе зубьев шестеренной передачи из зацепления образуется рабочая камеры, ее объем увеличивается, при дальнейшем вращении жидкость оказывается заперта, в полости образованной впадиной зубчатого колеса и корпусом, она переносится к области нагнетания. В момент входа зубчатого соединения в зацепление объем рабочей камеры уменьшается у жидкости не остается другого пути, кроме как пройти в линию нагнетания, протечь через зубчатое соединение она не может.
Особенности объемных насосов
Итак мы рассмотрели основные типовые конструкции объемных машин, какие особенности, характеристичные для этого класса насосов можно выделить?
- герметичное разделение полостей всасывания и нагнетания;
- цикличность рабочего хода;
- наличие трущихся поверхностей.
Следствием этих особенностей является жесткость характеристик — независимость подачи от давления (жидкости по-просту некуда деваться, как бы вы ее не сдавливали), возможность развить высокое давление. Обеспечение герметичности требует высокой точности изготовления сопрягаемых деталей, установки уплотнений. Наличие трущихся поверхностей вызывает ускоренный износ, нагрев, поэтому необходимо обеспечить охлаждение смазку деталей защитить от коррозии. С это ролью гидравлическое мало справляется лучше жидкости, поэтому большинство объемных насосов выпускается для работы на масле или эмульсии.
Объемные насосы способны выкачать воздух из рабочей камеры и обеспечить заполнения всасывающего патрубка рабочей жидкостью, то есть они обладают способностью к самовсасыванию. Это объясняется герметичностью рабочей камеры, среда просто вытесняется из насоса, не важно будет ли это жидкость или воздух.
Динамические насосы
В динамических насосах жидкость перекачивается под действием сил инерции и трения. В этих насосах нет герметичного разделения каналов всасывания и нагнетания, то есть если насос выключен, то жидкость может спокойно перетечь от выходного патрубка в входному. Энергия жидкости в динамических насосах, как правило передается от рабочего колеса.
Центробежный насос
В корпусе насоса установлено центробежное рабочее колесо, на которым выполнены лопатки, при вращении колеса лопатки воздействуют на частицы жидкости, заставляя их вращаться с большой скоростью, под действием центробежной силы частицы выбрасываются к периферии рабочего колеса и попадают в спиральный отвод — канал переменного сечения расположенный по окружности рабочего колеса, размер патрубка увеличивается по мере приближения в выходному патрубку насоса.
В спиральном отводе кинетическая энергия потока (скоростной напор) преобразуется в потенциальную (пьезометрический напор). При значительном давлении в напорном патрубке насоса часть жидкости может преодолеть внутренне сопротивление потока в насосе и перетечь обратно в линию всасывания.
Подробнее о центробежных насосах можно прочитать в статье.
Осевой насос
В осевом насосе лопатки рабочего колеса воздействуют на жидкость, разгоняют ее, отправляя вдоль оси вращения колеса, одно временно с этим поток закручивается. Для выпрямления траекторий движения частиц жидкости на выходе осевого насоса могут быть установлены направляющие лопатки. Осевые насосы позволяют обеспечить большую подачу, но не могут развить высокого давления.
На осевых гидромашинах может быть установлен механизм поворота лопастей, для изменения характеристик в процессе работы. Подробнее об этом можно прочитать в статье об осевых насосах.
Вихревой насос
Вихревое рабочее колесо вращается в корпусе насоса. В корпусе, также выполнен концентрический канал от входного патрубка к выходному по периметру окружности описываемой лопатками колеса. Между патрубками установлена перемычка, исключающая перетекание по короткому пути.
При вращении колеса лопатки воздействуют на частицы жидкости разгоняя их, другие частицы находятся в кольцевом канале, у них другая скорость и направление движения. В результате взаимодействия с различными скоростями и направлениями движения возникают интенсивные вихри, частицы жидкости совершают сложное движение: двигаются по кольцевом каналу, попадают на лопатки, получают от них энергию, вновь попадают в кольцевой канал, и так далее.
Благодаря многократному воздействию лопаток на рабочее колесо насос может обеспечит достаточно высокое для динамической машины давление, потери энергии из-за многочисленных вихрей также будут велики.
Струйный насос
Особый тип насосов называют струйными или эжекторами. В этих насосах один поток жидкости (активный) увлекает за собой другой (пассивный), тем самым осуществляется перекачка жидкости.
К соплу насоса подводится жидкость под напором, ее называют активным потоком, частицы жидкости вылетают из сопла с высокой скоростью взаимодействуют с частицами другого — пассивного потока, передавая им энергию и увлекая за собой. В результате взаимодействия возникает движение пассивного потока и осуществляется его перекачка. Потоки в насосе вмешиваются, то есть такой насос является еще и смесителем.
В струйном насосе отсутствуют подвижные механические элементы, но для работы ему необходим еще один насос, который будет обеспечивать энергию активного потока. Струйные насосы могут использовать в качестве одной из ступеней в многонасосных станциях, например для увеличения давления или расхода. Частицы активного потока способны увлекать за собой частицы воздуха и даже сыпучих веществ. Поэтому эжекторы могут применяться как генераторы вакуума, смесители растворов.
Особенности динамических насосов
Попробуем выделить некоторые особенности, характерные для динамических насосов:
Из-за отсутствия герметичности в динамических насосах нет необходимости изготавливать детали с минимальными зазорами, а значит эти насосы не так требовательны к смазывающим свойствам жидкости, поэтому центробежные насосы могут перекачивать любые жидкости. Эти насосы не способны развить очень высокое давление, что не позволяет использовать их в гидроприводе, однако они обеспечивают высокую подачу, что делает их незаменимыми в системах для перекачки в жидкости: водоснабжении отоплении гидротранспорте.
Динамические насосы, как правило не обладают самовсасыванием, они на способны выкачать воздух из всасывающего патрубка, это связано с тем, что жидкость в таких насосах перекачивается за чет сил инерции, которая в свою очередь зависит от массы частиц. Частицы воздуха гораздо легче частиц воды, и скорости вращения рабочего колеса просто недостаточно, чтобы предать нужную энергию частицам воздуха. А если воздух не откачивается из насоса, то значит и жидкость из источника не будет заполнять его.
Источник: www.hydro-pnevmo.ru