Вихровий насос - принцип роботи: пристрій свердловинного насоса


Сьогодні для вирішення різних побутових завдань використовуються різні види насосного обладнання. Вихрові агрегати серед них завоювали особливу популярність за свої видатні технічні характеристики. До такого обладнання відносять динамічні насоси, у яких для циркуляції водного середовища використовуються лопатки, розташовані на робочому колесі. Існує кілька видів вихрових насосних виробів, які відрізняються особливостями будови і принципу роботи. У нашій статті ми розглянемо пристрій і принцип дії вихрового насосного обладнання для свердловин.

  • Пристрій
  • Схема пристрою
  • Принцип роботи
  • Різновиди
  • Переваги та недоліки
  • Сфера використання

Пристрій

вихровий насос принцип роботи

Головний робочий механізм будь-якого вихрового насоса – робоче колесо. До нього кріпляться лопатки, які можуть перебувати у радіальному або похилому положенні

Головний робочий механізм будь-якого вихрового насоса – робоче колесо. До нього кріпляться лопатки, які можуть перебувати у радіальному або похилому положенні. Це колесо встановлено і обертається в циліндричному корпусі, в якому торцеві зазори мінімально зменшені. Водне середовище спочатку всмоктується через вхідний отвір, переміщується всередині агрегату і викидається під тиском з вихідного отвору.

Робоче колесо цих агрегатів – це масивний диск із сталі з пазами, які виконані методом фрезерування по колу. У підсумку ці пази утворюють прямолінійні лопатки. Як правило, напірний і всмоктуючий патрубок знаходяться у верхній частині корпусу. Це забезпечує самовсмоктування рідини після заливу води при першому запуску обладнання.

Пристрій насоса виконано так, що розташований концентрично до осі вала відливної канал йде по напрямку обертання від всмоктувального до вихідного патрубка. Між цими патрубками встановлена спеціальна перемичка, прижимающаяся до робочого колеса з мінімально можливим зазором 0,2 мм. При цьому ця перемичка перекриває не менше двох лопаток на робочому колесі. Вона потрібна для відділення усмоктувальної порожнини від напірної камери.

Важливо: вихрові агрегати для свердловини здатні створювати тиск у 7 разів перевищує аналогічний показник у приладів відцентрового типу з такою ж частотою обертання робочого колеса і аналогічними габаритами. Крім самовсасывающей здібності насоси вихрового типу можуть працювати не тільки з водним середовищем, але й з газо-водною сумішшю.

Схема пристрою

пристрій вихрового насоса

Щоб зрозуміти принцип дії вихрового агрегату, необхідно представити його схему, яка виглядає як робоче колесо, закріплене на валу. До цього робочого колеса кріпляться лопаті

Щоб зрозуміти принцип дії вихрового агрегату, необхідно представити його схему, яка виглядає як робоче колесо, закріплене на валу. До цього робочого колеса кріпляться лопаті. Оскільки розташування колеса в корпусі є ексцентричним, це сприяє мінімального зазору між ним і корпусом агрегату.

Якщо порівняти принцип дії вихрового насосного обладнання з іншими агрегатами самовсасывающей групи для свердловини (відцентровими та осьовими), то пристрій приладу виконано так, що рідина, що надходить у кожух, просувається по дотичній осі щодо розташування робочого колеса. По мірі руху води в корпусі на неї діють відцентрові сили, що утворюються в ході її обертання в парі з робочим колесом.

робота насоса

Звідси стає зрозуміло, що робоче колесо (1) встановлено в корпусі (2) з мінімальними зазорами. У корпусі насосного обладнання виконано спеціальний канал (3), який проходить вздовж всієї окружності лопаток робочого колеса. Цей канал тягнеться від всмоктувального патрубка (5) до напірного патрубка (4). Канал поділений ущільнюючим виступом (6), який потрібен для того, щоб рідина не могла перетікати з напірної зони у всмоктувальну камеру

Пристрій вихрового насосного обладнання добре видно на схемі.

Звідси стає зрозуміло, що робоче колесо (1) встановлено в корпусі (2) з мінімальними зазорами. У корпусі насосного обладнання виконано спеціальний канал (3), який проходить вздовж всієї окружності лопаток робочого колеса. Цей канал тягнеться від всмоктувального патрубка (5) до напірного патрубка (4). Канал поділений ущільнюючим виступом (6), який потрібен для того, щоб рідина не могла перетікати з напірної зони у всмоктувальну камеру. Завдяки лопаток на робочому колесі водному середовищі передається енергія, яка дозволяє рідині під впливом інерційних сил просуватися від вхідного до вихідного отвору.

Принцип роботи

вихрові насоси принцип роботи

Принцип дії вихрового насосного обладнання так само, як і в приладах відцентрового типу, заснований на використанні відцентрового зусилля, яке виникає при обертанні робочого колеса

Принцип дії вихрового насосного обладнання так само, як і в приладах відцентрового типу, заснований на використанні відцентрового зусилля, яке виникає при обертанні робочого колеса. Однак на відміну від відцентрових аналогів вихрові насоси мають свої особливості роботи, які полягають у наступному:

  1. Під час обертання робочого колеса насосного обладнання невеликий об'єм води з всмоктувального трубопроводу потрапляє в пази на робочому колесі.
  2. В результаті вона просувається від периферії до центру агрегату, що не схоже на роботу відцентрового насоса.
  3. Після цього цей обсяг води під впливом зусилля відцентрового починає просуватися вздовж лопаток від центральної частини до периферії.
  4. В результаті вода отримує прискорення і викидається в вихідний отвір.
  5. Тут швидкісна енергія води переходить в енергію тиску.
  6. Під впливом тиску і всмоктуючого дії лопаток новий об'єм рідини знову потрапляє на лопатки і відбувається повторення циклу.

Важливо: за один оборот робочого колеса цикл виникнення тиску і підсмоктується дії лопаток повторюється багато разів, що сприяє збільшенню енергії і збільшення напору.

Різновиди

принцип дії вихрового насоса

Відкрито-вихрові агрегати

Насосне обладнання вихрового типу можна розділити на два види:

  • відкрито-вихрові агрегати;
  • закрито-вихрові насоси.

Їх принцип роботи трохи відрізняється, оскільки насоси першого типу мають:

  • подовжені лопатки робочого колеса;
  • зменшений діаметр робочого колеса в порівнянні з просвітом робочого каналу;
  • кільцевий канал в приладі з'єднаний з напірним отвором.

Закрито-вихрові агрегати відрізняються такою будовою:

  • укорочені лопатки, встановлені під різним кутом нахилу (нахил вперед, загин тому або під певним кутом назад або вперед);
  • діаметр робочого колеса дорівнює просвіту робочого каналу;
  • кільцевий канал має безпосереднє з'єднання з вхідним і вихідним отвором.

Принцип роботи у кожного різновиду відрізняється. Під час роботи відкрито-вихрового агрегату вода з вхідного патрубка через впускний отвір і робочу камеру з крильчаткою потрапляє в кільцевий канал. Тут робочий вихровий процес сприяє формуванню напірного потоку. Цей потік спрямовується через вихідний отвір в магістральний трубопровід.

В агрегатах закрито-вихрового типу водне середовище з всмоктуючого патрубка проникає через впускний отвір у кільцевий канал. Тут формується напірний потік і прямує через вихідний отвір в магістральний трубопровід.

Переваги та недоліки

вихровий насос принцип дії

На відміну від насосного обладнання відцентрового типу, яке не може працювати з повітрям у внутрішній камері, прилади вихрового типу можуть нагнітати тиск не тільки при роботі з водою, але і з газорідинного сумішами

До переваг вихрового насосного обладнання можна віднести наступне:

  • При тих же габаритах і частоті обертання робочого колеса вихрові насоси можуть створювати напір, у 7 разів перевищує цю величину у агрегатів відцентрового типу.
  • Багато вихрові агрегати для свердловини мають здатність до самовсмоктування.
  • На відміну від насосного обладнання відцентрового типу, що не може працювати з повітрям у внутрішній камері, прилади вихрового типу можуть нагнітати тиск не тільки при роботі з водою, але і з газорідинного сумішами. При необхідності вони навіть можуть створити потрібний напір з повітрям всередині.
  • Оскільки в подібному обладнанні використовується не крильчатка, а імпелер, це пристрій створює напір зразок ежекторного пристрою. Це сприяє тому, що агрегат може піднімати воду зі свердловини глибиною понад 15-20 м, чого не можна сказати про відцентровому насосі без ежектора.
  • Робота насоса створює настільки сильний напір води, що подібне обладнання за потужністю можна порівняти з насосними виробами промислового призначення.

Однак у даного устаткування є і свої недоліки, серед яких можна перерахувати наступні:

  • ККД вихрового насосного обладнання досить низький і становить 35-45 %. Саме тому вихрові агрегати високої потужності використовувати невигідно.
  • Такий виріб не може транспортувати робоче середовище з високою в'язкістю.
  • Крім цього вихровий агрегат дуже чутливий до забрудненої робочої середовищі, тобто води з великим вмістом домішок. Тому таке обладнання можна використовувати тільки для свердловини з чистою водою.

Важливо: з-за маленького зазору між лопатями робочого колеса і корпусом перекачування водного середовища з абразивними частинками може призвести до швидкого зносу механічних частин обладнання та його виходу з ладу.

Сфера використання

вихровий насос для свердловини принцип роботи

Якщо враховувати принцип роботи, переваги і недоліки даних агрегатів, то їх використання виправдано там, де потрібно створити великий напір у комплексі з невеликою подачею води

Якщо враховувати принцип роботи, переваги і недоліки даних агрегатів, то їх використання виправдано там, де потрібно створити великий напір у комплексі з невеликою подачею води. Наприклад, така ситуація може знадобитися для невеликої автоматизованої насосної станції для водопостачання заміського будинку.

Друга область використання такого обладнання пов'язана зі здатністю насоса перекачувати газожидкостную суміш. Саме тому насоси вихрового типу з успіхом використовуються для перекачування летких рідин, а саме гасу і бензину, на автозаправних станціях.

Варто знати: вихрові агрегати випускаються з продуктивністю рівній 8-60 кубометрів на годину і напором 25-250 м. Також у продажу є комбіновані відцентрово-вихровий вироби, які відрізняються поліпшеним ККД.