Что такое вихревой насос

Вихревые насосы что это?

Большой популярностью в быту и промышленности пользуются вихревые насосы; что это за конструкция, понять несложно – такие устройства представляют собой разновидность лопастного оборудования для перекачки жидкостей. Основным элементом является рабочий стальной диск с пазами, создающими укороченные лопаткообразные выемки, в верхней части располагаются патрубки для всасывания воды. Отливной канал направлен по вектору вращения и ведет к напорному патрубку, полости для напора и всасывания отделены друг от друга специальной перемычкой.

Принцип работы
Вихревые насосы действуют по принципу центробежной силы, которая возникает в ходе вращения рабочего диска. При этом жидкость попадает в пазы колеса и движется в центральную часть, затем проходит вдоль по выемкам и под воздействием энергии скорости отбрасывается в отливной канал. Там вступает в действие энергия давления, и жидкость снова попадает в выемки, после чего цикл повторяемся многократно. Благодаря постепенному наращиванию энергии вихревой насос позволяет развить вдвое больший напор, чем центробежный аналог, что делает его более производительным и мощным.

По конструкции различают две разновидности устройств:

• Открытые. Для них характерна увеличенная крыльчатка с малым диаметром и сведение только напорного патрубка с кольцевым каналом.
• Закрытые. В таких насосах ставится более короткая крыльчатка, а кольцевой канал соединен с обоими патрубками.

Область применения вихревых насосов

Чаще всего такое оборудование применяется в следующих сферах деятельности:

• Химическая промышленность. Вихревые насосные устройства служат для перекачки и транспортировки кислотных, щелочных составов, агрессивной химии.
• Оснащение автозаправок и техники, предназначенной для заливки топлива (цистерны и пр.).
• Обустройство компактных насосных станций, функционирование которых происходит автоматически.
• Коммунальная сфера, в которой необходимо закачивать жидкость под большим напором, но в малых объемах (например, водоснабжение).
• Обслуживание компрессорного оборудования.
• Оборудование для котельных установок, служащих для отопления жилых и технических помещений.

Плюсы и минусы вихревых насосов

К достоинствам устройств этого типа относят следующие свойства:

• Увеличенная сила напора, за счет чего при высоком уровне производительности (до 12 л/мин) насос обладает небольшими размерами.
• Ряд вихревых моделей имеет самовсасывающую конструкцию, поэтому их запуск возможен даже в случае, когда трубопровод не заполнен жидкостью.
• Устройство вихревого оборудования позволяет применять его для перекачки чистых жидкостей и составов с включениями газа.
• Оборудование подходит для оснащения бытовых и коммерческих скважин глубиной до 20 м.
• Простое строение, за счет чего насосным устройствам такого типа редко требуется плановый ремонт, к тому же они не так часто ломаются.
• Сравнительно невысокая цена, за счет чего можно сэкономить при покупке. Это особенно актуально для владельцев небольших домов и коттеджей, которым нужно купить оборудование для колодца или неглубокой скважины.
• Конструкция практически не зависит от силы противоположного давления в водопроводной системе.

Минусы у таких устройств также есть, но их намного меньше. В частности, вихревые насосы имеют невысокий КПД – всего около 45%. Кроме того, это оборудование нежелательно применять для транспортировки жидкости с абразивными добавками, поскольку интенсивный контакт с ними приводит к ускоренному износу и постепенному снижению давления.

Принцип работы вихревых насосов

Вихревой насос-это насос динамического действия, в котором среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. Такой насос позволяет перекачивать среду без пульсаций.

К преимуществам насосов данного типа относят большую производительность, стабильную работу, долговечность и экологичность. Из-за особенности конструкции, вихревой насос не может создавать высокое давление (разряжение), но производительность может быть от 40 до 2200 м 3 /ч. Стабильная и долговечная работа обеспечена простотой конструкции.

Рабочее колесо насоса установлено непосредственно на валу электродвигателя, такое решение позволило избавиться от муфт и редукторов, что существенно увеличило срок службы и снизило стоимость. В конструкции насоса нет трущихся деталей, что позволило избавиться от вакуумного масла в рабочей камере насоса, которое могло бы загрязнять откачиваемую среду.

Некоторые вихревые вакуумные насосы с высоким уровнем герметичности используются при перекачке паров и агрессивных газов. По специальному заказу изготавливаются модели, способные перекачивать природный газ и биогаз. Для работы с коррозионно-активными смесями используются агрегаты, которые имеют дополнительное защитное покрытие.

Принцип действия вихревых насосов схож с принципом действия центробежных насосов. Вихревые насосы работают благодаря повышению давления входящего газа путем формирования в кольцевом канале вихревого движения под действием центробежного усилия, создаваемого ротором с лопастями (импеллера). Вращение лопастей проталкивает газ вперед, одновременно закручивая его. В результате газ движется винтообразно, все более сжимаясь под действием центробежной силы. При этом давление в кольцевом канале линейно возрастает.

Вихревые насосы подходят, как ничто лучше, в тех случаях, когда нужно обеспечить большой расход газа при относительно маленьком уровне давления. Насосы данного типа различают по давлению, производительности и количеству ступеней. Вихревые насосы выпускают в разных модификациях, с горизонтальным и вертикальным монтажом. Многоступенчатые установки могут выполняться в виде трех последовательных либо двух параллельных блоков.

• предприятия химической, фармацевтической,
• пищевой промышленности;
• очистные станции и установки водоподготовки;
• пневматические конвейеры;
• стоматологические установки;
• ванны для гальваники;
• установки для упаковки товаров, подачи воздуха и т.д.

• изнашиваемыми являются только подшипники;
• низкий уровень шума;
• компактные размеры;
• отсутствует риск загрязнения перекачиваемого потока;
• легкость монтажа и простота технического обслуживания.

Оборудование позволяет решить ряд задач:

• нагнетание воздуха (подача газов на хим. производстве, аэрация воды);
• перемещение на промышленных объектах сыпучих веществ (системы пневмотранспорта);
• вакуумирование (при упаковке продукции);
• сдувание мусора с производственных станков и / или агрегатов (к примеру, когда необходимо устранять пыль, крошки, металлическую стружку и опилки);
• перемещение в промышленности газов;
• формирование воздушной подушки (к примеру, для предотвращения склеивания слоев бумаги при перемотке), а также другие.

Особенности применения вихревых насосов

Насосы используются для самых разных задач: в бытовой сфере для организации полива или водоснабжения на участке, в промышленности для откачивания воды из скважин, для перекачки газообразных и летучих веществ, в коммунальных хозяйствах в качестве насосов в небольших котельных. Все насосное оборудование можно поделить на несколько видов, которые отличаются устройством, назначением и характеристиками. Ниже будут рассмотрены особенности вихревых насосов, получивших довольно широкое распространение.

Где применяют вихревой насос

Вихревой насос главным образом выполняет задачу перекачивания воды, но может быть использован и для транспортировки газообразных веществ. Существует несколько подвидов устройств, но одинаковым элементом у всех будет рабочее колесо со специальными лопатками. Принципиальным отличием вихревых насосов является возможность работы с малым количеством воды, при этом они способны обеспечить достаточно сильный напор.Соответственно, основная сфера применения – места, где нужно обеспечить большой напор воды при незначительных ее объемах. Водяной насос вихревого типа применяется для бытовых или производственных целей. Их используют в автоматических системах подачи воды, для орошения, они подходят для подачи жидкостей того или иного типа, могут выступать в качестве компрессора для повышения давления в системе водоснабжения. В частности, назначение такого насоса следующее:

• водоснабжение загородных домов при помощи автоматизированной насосной станции;
• перекачка бензина и керосина на АЗС;
• питание маломощных котельных установок и др.

Часто насосы этого типа применяют в химической промышленности для перекачки химически агрессивных веществ. Благодаря простоте конструкции в качестве материалов для изготовления вихревых насосов применяют химически стойкие сплавы, с трудом поддающиеся фигурному литью.

Устройство и принцип работы

Как было упомянуто выше, основной рабочий элемент данного типа устройств – это колесо (крыльчатка) с лопатками, которые выступают в роли лопастей. Лопасти по направлению к оси колеса располагаются радиально или наклонно. Сама по себе крыльчатка является стальным диском, по его внешней окружности вырезаны ямки, которые и формируют лопасти.

Колесо с лопастями вращается внутри цилиндрического корпуса, при этом расстояние от торца лопатки до стенки минимально. Принцип действия вихревого насоса заключается в том, что вода всасывается во входное отверстие и закручивается в вихрь благодаря крыльчатке. При небольших энергозатратах мощность потока увеличивается в разы, и жидкость с большим давлением выбрасывается из выходного патрубка.

Стоит отметить, что входной и выходной патрубки находятся в верхней части насоса. Такая конструкция обеспечивает самовсасывание жидкости при старте работы оборудования.

В вихревом насосе есть специальный отливной канал, который соединяет выходной патрубок с входным отверстием, при этом между собой они разделены специальной перегородкой. Она перекрывает минимум две лопасти, и между ней и колесом расстояние составляет не более 0,2 мм. Таким образом, движение перекачиваемой воды и крыльчатки создает центробежную силу, что и усиливает напор. За счет такой конструкции удалось добиться не только повышение давления на выходе, но и обеспечить возможность перекачивать газожидкостные вещества.

Благодаря конструктивным особенностям при одинаковых размерах крыльчатки и равной частоте совершаемых оборотов, работа вихревого насоса приблизительно в 7 раз эффективней, чем центробежного.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревые насосы имеют своим плюсы и минусы. К достоинствам можно отнести большой напор на выходе, функцию самовсасывания воды, возможность перекачивать не только жидкость, но и летучие вещества, а также структуры с газом. С помощью таких устройств можно осуществлять не только перекачивание, но и транспортировку воды по трубам. Использовать насосы погружного типа с вихревой системой работы можно на глубине до 20 метров.

Основной минус – это низкий коэффициент полезного действия. Он составляет порядка 45%, при необходимости обеспечения высоких производственных мощностей лучше выбрать центробежный насос, так как экономически он будет более выгоден. На крупных предприятиях рассматриваемые модели используют только по причине невозможности использовать центробежные. Еще один серьезный недостаток – вихревой насос не может перекачивать воду, в которой есть вкрапления твердых частиц. Также такие устройства не подходят для вязких веществ.

Классификация

Вихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:

• открытой и закрыто — вихревые;
• погружные и поверхностные;
• комбинированные.

Каждый из них имеет разное назначение и строение

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Открыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие.

Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор.

Погружные и поверхностные модели

Отличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде, поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.

Комбинированные варианты

Свободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении.

Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно.

Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный

Чтобы ответить на вопрос, что лучше, вихревой или центробежный насос, следует внимательно посмотреть на характеристики вихревых насосов:

• небольшой размер и меньшая цена в сравнении с центробежными;
• способность создать высокое давление;
• работа с чистыми веществами;
• достаточно высокий уровень шума.

В настоящее время вихревые насосы обеспечивают производительность от 8 до 60 кубических метров в час, а напор варьируется от 25 до 250 метров.

Исходя из характеристик вихревых моделей, можно сделать вывод, что они более пригодны в промышленности, так как способны перекачивать не только жидкости. По причине высокого шума они не подходят для работы в жилых помещениях или расположенных в непосредственной близости рядом с домом. Благодаря цене и компактным размером их целесообразно применять на небольших насосных станциях, ведь они могут работать с малой подачей, но большим напором. Они подходят для фермерских хозяйств в качестве снабжения системы орошения водой. Такие насосы отлично подходят для вспомогательных котельных станций, а также в качестве компрессора для обеспечения циркуляции воды. Еще одним плюсом является простота конструкции и ремонта.

Совет! Купить такие насосы лучше всего для небольших хозяйств или химической промышленности. В любой другой сфере они окажутся менее эффективными, нежели центробежные варианты.

Вихревой насос: устройство, принцип действия, виды и сфера применения

При огромном разнообразии насосного оборудования, представленном на рынке, правильно подобрать агрегат оказывается непросто. Вихревой насос владеет особыми техническими параметрами. Существует разнообразные типы транспортирующего оборудования. Изучение тонкостей и видов функционирования насосов вихревого типа поможет правильно подобрать его.

Основные компоненты вихревого центробежного насоса

Вихревые насосы – принцип действия

При функционировании вихревых насосов передача энергии от рабочего колеса к жидкости и создание напора происходит при помощи энергии вихревого движения. После запуска мотора вал начинает вращаться. Производимый напор частично обеспечивается центробежными силами, но большая его часть создается энергией вихрей.

Обустройство насосов вихревого типа

Наименование вихревые устройства получили за особую конструкцию рабочего колеса с загнутыми лопастями, отдающие энергию перекачиваемой жидкости. Этот механизм имеет форму плоского диска из стали с небольшими прямолинейными лопастями, расположившимися на периферии колеса. Двигатель отделен от мокрой части перегородкой и дополнительно охлаждается вентилятором.

Функционирующее колесо вихревого насоса

Крыльчатка крутится в корпусе, имеющем цилиндрическую форму. В нём есть канал кольцевой с нагнетательным патрубком на конце. Область входного окна и напорный отвод разделен уплотнительным участком корпуса. На данной площади расстояние между корпусом и клетчаткой сведено к минимуму. То есть, создается уплотнение, ограничивающее перетекание жидкой среды из пазухи нагнетания в пазуху забора насоса. Жидкость поступает сквозь окно к лопастям, откидывается центробежной силой в кольцевой канал, где получает большую окружную скорость, а затем движется вдоль канала к выходному патрубку. На этом дистанции жидкость неоднократно попадает в промежуток между лопастями, где она дополнительно получает механическую энергию.

Схематическое изображение принципа работы

В некоторых видах вихревых помп возможно самовсасывание жидкости, благодаря, специально встроенному, воздушному клапану. После заполнения трубопровода и насоса жидкостью, клетчатка заводится (оборачивается). Вода вытесняется из-за центробежной силы, от центра к дальним участкам и далее выталкивает воду в напорную магистраль. Одновременно в центре рабочего колеса снижается давление, что вызывает подачу жидкости в корпус прибора через всасывающий водопровод. Устройства с такой особенностью обычно применяются для обустройства скважин.

Самовсасывающий вихревой аппарат.

Отсутствие энергии у вихревого насоса

Из-за появления многочисленных вихревых потоков, гидравлические потери в данном устройстве составляют более 30 %. Объемные потери достигают 20% из-за перемещения жидкой среды через разделительные зазоры. Причиной механических потерь является трение в уплотнительных соединениях и подшипниках. Итак, общая потеря коэффициента полезного действия довольно высока и составляет 30-40%.

Оборудование вихревого типа имеет такие разновидности

Разделяют вихревые насосы на виды по некоторым показателям. Основываясь на расположения по отношения к перекачиваемой жидкости выделяют:

Поверхностный вихревой насос.

Характеристика вихревого поверхностного насоса

Название агрегата говорит, что такие насосы устанавливаются на поверхности. Отличаются относительно небольшими габаритами. Благодаря этому удачно используются при оборудовании скважин. Могут подавать воду с глубины до 20 метров. Более подробно об особенностях конструкции такого оборудования можно узнать из видео:

Глубинный вихревой насос

Устанавливаются в жидкой среде. Позволяют обустраивать установку в колодце, диаметр которого составляет больше 10 см. Разделяют следующие совмещенные виды оборудований: Насосы свободно – вихревого типа. Предназначены для использования жидкостей, содержащих крупные включения. Устанавливаются на очистных сооружениях и канализационных насосных станциях. Центробежный вихревой насос. Конструкция этого агрегата решает вопрос кавитации. То есть, избавляет от образования пузырьков в жидкости, которые после формирования очень громко схлопываются, что сопровождаются гидравлическими ударами. Такие пузырьки могут содержать разреженный пар. Для этого на вал установлено дополнительное центробежное колесо, что позволило также увеличить КПД установки.

Вакуумный насос

• Насосы открыто-вихревого типа. Функционирующее колесико оснащено длинными лопастями, а также незначительный радиус. Жидкость попадает внутрь, в виде потока проталкивается в соединительный канал, где при помощи давления выходит через патрубок выхода.
• закрыто — вихревого типа. Строение прибора отличается укороченными лопатками, расположенными под разным углом. Размер рабочего колеса в диаметре и просвет рабочего канала одинаковые, поэтому вода сразу поступает в соединительный канал, где формируемый вихрь усиливает напор.

Сфера применения вихревого насоса

• в работе маломощных котельных станций;
• для автомоек;

Применение вихревых насосов на автомойках

• в компрессорных агрегатах;
• для перемещения топлива на АЗС;
• для пожарных насосов;
• в пищевой индустрии.

Вихревые насосы: плюсы и минусы

• при своих габаритах (небольших) такие установки способны образовывать большой напор жидкости в системе;
• много модификаций вихревого оборудования оснащены самовсасывающей опцией;
• позволяет перемещать не только жидкости, но и смеси с газообразными включениями;
• применение вихревых приборов при обустройстве колодцев способствует перекачиванию жидкости с глубины, которая может достигать 20 метров.

Sturm WP9705A (550 Вт)

• поверхностные виды насосов оснащены опцией образования слишком сильного напора перекачиваемой воды, на уровне с промышленными устройствами;
• вихревые насосы эксплуатируются для перекачивания жидких летучих смесей;

• достаточно низкий КПД;
• если увеличить силу подачи, напор может быстро снизить обороты;
• низкий уровень экономии, не выше пятидесяти процентов;
• жидкости с повышенным уровнем вязкости транспортировать через агрегат не разрешается;
• нельзя применять с загрязненными жидкостями.

Выбор вихревого насоса на основании лучших моделей

Вихревая помпа Calpeda TM 70/A

Является одной их самых высокопроизводительных установок, наделенная мощностью 1300 Вт. Используется в системах кондиционирования и водоснабжения больших строений. Корпус выполнен из чугуна, вал изготовлен из хромовой стали, рабочее колесо отлито из латуни. Температурная норма жидкой среды в системе составляет от +1 до +90º. Вихревая установка способна создать напор до 59 метров. Поверхностный вихревой насос Aquatica775121 предназначен для подачи чистой воды. Используется для бытового водоснабжения, подъема воды в трубопроводах, в оросительных системах. Его особенность состоит в равномерности потока и отсутствие пульсации, при завышенном давлении. Мощность равна 0.37 кВт, напор достигает 40 м. Максимальный температурный показатель перекачиваемой жидкости + 50. Корпус изготовлен из чугуна с латунным рабочим колесом, пластины из сплава на основе меди, вал двигателя из нержавеющей стали. Двигатель – асинхронный закрытого типа.

Устройство Pedrollo PQm 80

Используется для перемещения жидкой среды без абразивных частиц, наделен мощностью 750 Вт. Такая установка способна создать напор до 66 м. Опора, выполненная из сплава латуни и алюминия, помогает легко запустить насос после долгого периода простоя агрегата. Акватик 777311 – погружной насос бытового назначения. С его помощью вода подается в автономную систему водоснабжения, применяется для различных оросительных работ. Высота создаваемого напора – 60 метров. Подходит для очень глубоких скважин. Максимально допустимая глубина погружения 30 метров. Конструкция установки: корпус и вал изготавливаются из нержавеющей стали, рабочее колесо и выходной фланец из латуни. Оснащен асинхронным электродвигателем мощностью 750 Вт. В обмотку двигателя встроена система термозащиты.

Вихревой поверхностный насос Grundfos PF 2-50

Имеет очень компактные габариты, позволяющее удобно поместить аппарат в котельной или санузле частного дома. Обладает мощностью 860 Вт. Помпа сделана в чугунном корпусе. Особое строение установки защищает мотор от перегрева, что дает возможность использовать установку круглосуточно. Самовсасывающая насосная установка Optima TPS60 используется для перекачивания воды из колодца, скважины либо другого источника. Установка способна показывать высокие напорные характеристики при экономном расходе электроэнергии. Потребляемая мощность – 370 Вт. Производительность 33 л\м. Оснащен чугунной насосной частью, рабочее колесо изготовлено из латуни. C подробной характеристикой погружного вихревого устройства вихрь сн-100b можно в следующем видео:

Какую модель вихревого насоса лучше всего выбирать

Такие установки имеют схожие принципы строения. Вода под воздействием центробежной силы, которую создают вращающееся рабочее колесо. В вихревом насосе установлено 1 колесо, в центробежном – 2 и более. Чтобы глубина всасывания была больше, центробежные помпы оснащены эжекторами.

Центробежный насос для воды

• Перед запуском агрегата, нужно заполнить его любой жидкостью, потому как незначительная действующая сила даст ей всасываться в патрубок.

• Одинаковые размеры и частота обращения вихревого насоса приводит к образованию давления во много раз больше, чем ЦНС.
• Для центробежных помп опасно проницание атмосферы в патрубки. Результатом может быть полное прекращение функционирование оборудования. Вихревые типы приборов владеют свойством транспортировки водянистого ресурса с воздухом.
• Вихревой насос имеет весьма заниженный показатель КПД (менее 45%).
• ЦНС в рабочем положении образовывает меньше шума в отличие от вихревого.
• Вихревые аппараты довольно сильно ощущают присутствие твердых частиц в перекачиваемой жидкой среде.
• Вихревые же установки также имеют преимущество благодаря своим компактным размерам.

И, все же, большое значение для правильного выбора вихревого насоса имеет планируемая область применения насосного оборудования. Важно определиться с габаритами оборудования, опираясь на диаметр рассматриваемой водной скважины. Отталкиваясь от уникальных характеристик конкретного водопровода, в частности уровень глубины, рассчитать требуемую мощность установки.

Коротко о главном

Насос вихревого типа нашел свое использование, как в индивидуальном хозяйстве, так и в сфере промышленного производства. Отличающей чертой вихревого прибора является движение одного и того же объема воды по винтовому вектору. Данные разновидности конструкций применяются в установках небольшой мощности для перекачивания маловязкой жидкой среды, без содержания абразивных примесей. Существуют различные виды таких конструкций, которые особенно актуальны для скважин и колодцев.

Хотелось бы узнать, приходилось ли вам применять на практике вихревые насосы? Сталкивались ли вы с проблемой выбора моделей устройств? Какие модели, по-вашему, лучше?