Принцип насоса

Насосы, как оборудование для транспортировки различных типов жидкостей, в зависимости от принципа работы активно используются в промышленности и в других сферах экономики уже более двух столетий. Изначально это были насосы поршневого типа, как более простые по конструкции. Однако, в течение последующих десятилетий были разработаны и запущены в массовое производство насосы других разновидностей.

В этой статье мы расскажем Вам как работает оборудование каждого типа и подробно опишем насосы и принцип их работы.

Принцип работы насосов основных типов

Принцип насоса при этом может серьезно различаться один от другого, но в любом случае, насосное оборудование проектируется таким образом, чтобы наиболее оптимально решать поставленные перед ним задачи, будь это подъем воды из глубины скважины, перекачка легко воспламеняемых жидкостей на лакокрасочном производстве или дозирование вязких веществ при изготовлении лекарственных препаратов.

Принцип работы насосов основных типов

Сегодня существует огромное количество типов насосов, которые значительно различаются друг от друга не только размерами, мощностью и производительностью, но и принципом работы насоса, назначением и видом перекачиваемой жидкости.

Из всего многообразия насосов можно выделить три основные группы, различающиеся принципом действия:

• насосы возвратно-поступательного действия;
• динамические;
• роторные.

Принцип работы насоса непосредственно сказывается на выдаваемых им расходе, напоре и мощности. Подробнее об этом описано в статье про характеристики насоса.

Принцип работы центробежного и теплового насосов

Принцип центробежного насоса

Принцип насоса динамического действия основан на передаче кинетической энергии вращения рабочего колеса перекачиваемой жидкости. Это, прежде всего, центробежные насосы и вихревые насосы.

Принцип центробежного насоса заключается в том, что при вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом.

Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая её давление и скорость, т.е. механическую энергию. Приращение энергии в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, т.е. от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса. При постоянном числе оборотов каждому значению подачи лопастного насоса соответствует определенный напор. Зависимость напора от подачи графически выражается плавной кривой.

Подробнее о принципе работы центробежного насоса с видео в этой статье

Центробежный насос может использоваться в составе оборудования станции. Отличие насоса от насосной станции состоит в том, что последняя представляет собой небольшую систему, состоящую из нескольких элементов, таких как гидробак и реле давления, среди которых главное место занимает насос. А предназначено такое оборудование для обеспечения автоматической подачи воды с постоянным давлением.

Принцип действия теплового насоса

Принцип теплового насоса основан на работе в замкнутой системе отопления. Работа теплового насоса опирается на эксплуатацию естественных источников тепла из окружающей среды.

Такими источниками тепла могут быть:

• наружный воздух
• тепло водоема (например, озера)
• тепло грунта или грунтовых вод.

Принцип теплового насоса заключен в следующем. Тепловой насос монтируется в систему отопления, которая состоит из нескольких контуров.

1 внешний контур – по этому контуру циркулирует незамерзающий теплоноситель, который берет тепло из окружающего пространства

2 контур с тепловым насосом – теплоноситель отдает свое тепло, а это примерно 4 -7 градусов хладагенту теплового насоса. Температура кипения хладагента составляет минус 10 градусов. Получая тепло хладагент закипает и переходит в газообразное состояние. Закипевший газообразный хладагент поступает в компрессов. Компрессор сжимает хладагент до высокого давления, тем самым повышается его температура. Горячий газ попадает в конденсатор, где отдает свое тепло внутреннему контуру отопления. Отдав тепло сконденсировавшийся хладагент идет дальше по контуру повторяя цикл.

3 контур – внутренний контур отопления получает тепло от горячего хладагента в конденсаторе и использует его для обогрева помещения. Обогрев помещения в этом случае может осуществляться как естественной циркуляцией, т.е. движение жидкости за счет разности давления горячей и холодной воды. Так и принудительно – за счет установки насоса для отопления.

Принцип работы вакуумного и водокольцевого насоса

Принцип вакуумного насоса

Вакуумные насосы забирают газы, пары и воздух из объема рабочей камеры, которая обладает таким свойствами как замкнутость и герметичность. По мере того, как газы, пары и воздух постепенно удаляются, объем полостей изменяется в следствии чего, молекулы откачиваемого вещества перераспределяются в нужном направлении.

Вакуумные насосы для воды очень прочные и могут применяться в области максимально высоких температурах. В основном такие насосы используются для откачки пара, газа и воздуха.

Принцип насоса вакуумного типа зависят от типа конкретного агрегата.

Основной принцип работы вакуумного насоса - это работа по вытеснению среды. Величина полученного вакуума напрямую зависит от качества герметичности рабочего пространства, которое создается рабочими органами насоса: пластинами, золотниками и колесами совместно с жидкостью.

Для предотвращения утечек через зазоры деталей при эксплуатации, используют масло для вакуумных насосов. С помощью масла уплотняются зазоры, что позволяет полностью их перекрыть утечки. Исходя из этого следует, что насосные агрегаты, в которых используют вакуумное масло, называются масляными. А насосы, в которых такое масло не применяют, называют сухими.

Принцип вакуумного насоса должен обеспечить два основных условия:

• Снизить давление в замкнутом пространстве до минимального требуемого значения
• Осуществить данную операцию за определенный промежуток времени

Принцип водокольцевого насоса

Принцип работы водокольцевого насоса состоит в следующем. Ротор с закрепленными на нем лопастями вращается в корпусе, в котором находится жидкость.

Если вращать ротор с большой угловой скоростью, то в результате действия центробежной силы вокруг ротора у стенок корпуса образуется водяное кольцо.

Если в крышке насоса сделать два отверстия, то через первое отверстие будет осуществляться всас воздуха, а через второе нагнетание.

Посмотрите целую статью про вакуумные водокольцевые насосы с интересными материалами и видео

Принцип работы мембранного, поршневого и плунжерного насоса

Поршневой насос - принцип работы

К первой группе относятся поршневые и мембранные насосы. Принцип насоса поршневого типа связан с движением жидкости вследствие перемещения поршня или мембраны вдоль оси насоса, причем работа таких насосов требует наличия всасывающего и нагнетательного клапанов, которые попеременно открывают то подводящий то, напорный трубопровод.

Поршневой насос по принципу работы представляет собой цилиндр с перемещающимся в нем поршнем. При перемещении поршня из правого крайнего положения в левое жидкость, занимавшая внутреннее пространство цилиндра, вытесняется в сторону нагнетания. При обратном движении поршня это пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей со стороны всасывания. Направление движения жидкости при всасывании и нагнетании определяется клапанами.

Принцип работы насоса плунжерного типа основан на таких же закономерностях.

Подробнее о принципе работы поршневого и плунжерного насоса с видео в этой статье

Подробнее о принципе работы мембранного насоса с видео в этой статье

Принцип действия вихревого, винтового, шестеренчатого и роторного насосов

Принцип работы вихревого насоса

Вихревые насосы обладают значительным преимуществом перед остальными насосами центробежного типа – это принцип самовсасывания жидкости. Для работы насоса в момент пуска он не обязательно должен быть заполнен жидкостью.

Принцип вихревого насоса основан на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости. Жидкость подается с боков корпуса к основаниям радиальных лопастей колеса. Вокруг периферии колеса в корпусе выполнен кольцевой канал, заканчивающийся напорным патрубком, по которому жидкость отводится из насоса. Область входных каналов отделяется от напорного патрубка участком, плотно прилегающим к колесу и служащим уплотнением. Жидкость, вошедшая через входное отверстие в насос, попадает в межлопастные пространства, в которых ей сообщается механическая энергия. Центробежные силы выбрасывают её из колеса.

В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через некоторое расстояние вновь попадает в межлопастное пространство, где снова получает приращение механической энергии.

Таким образом в корпуса работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, от которого насос и получил название вихревого.

Мы подготовили целую статью про вихревой насос с интересным материалом и видео.

Принцип винтового насоса

Принцип работы винтового насоса основан на создании определенного профиля винтов, линия зацепления между которыми обеспечивает герметизацию области нагнетания от области всасывания.

Когда насос включается в работу эта линия передвигается вдоль оси вместе с жидкостью. Жидкость, расположенная во впадинах винтов и ограниченная корпусом и линией зацепления винтов при вращении перемещается в область нагнетания

Винтовые насосы принято относить к объемному типу. Они перекачивают вязкие жидкости и жидкости с большим содержанием абразивных частиц.

Среди преимуществ выделяют:

• плавное перекачивание среды без резких скачков.
• возможность самовсасывания с глубины до 10 метров
• возможность перекачивать очень вязкие и агрессивные среды

Подробнее о принципе работы винтового насоса с видео в этой статье

Принцип шестеренчатого насоса

Шестеренчатые насосы конструктивно изготавливают с шестернями внутреннего зацепления и шестернями наружного зацепления.

Принцип шестеренчатого насоса состоит в следующем: шестерни постоянно находятся в зацеплении, при этом ведущая шестерня приводит в движение ведомую.

При вращении шестерен в полости всасывания насоса зубья выходят из зацепления и образуется область разрежение (область вакуума). За счет этого в полость устремляется жидкость, которая занимает все пространство между зубьями. Дальше за счет вращения шестерен с помощью зубьев жидкость перемещается вдоль корпуса насоса из области всасывания в область нагнетания. В области нагнетания зубья шестерен выходят из зацепления и выталкивают жидкость в трубопровод.

Подробнее о принципе работы каждого типа шестеренчатого насоса с видео в этой статье.

Принцип роторного насоса

Роторные насосы включают в себя большое количество разновидностей насосов: шестеренные, винтовые, роликовые, пластинчатые, коловратные. Их преимуществом являются компактные размеры, возможность обеспечивать высокий напор и без труда перекачивать вязкие и густые жидкости. Принцип насосов роторного типа – попеременное изменение объемов жидкости то со стороны подводящего, то со стороны напорного трубопровода.

Рабочий орган насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины, прижимаемые к статору центробежной силой.

Поскольку ротор расположен эксцентрично, то при его вращении пластины, находясь непрерывно в соприкосновении со стенкой корпуса, то входят в ротор, то выдвигаются из него.

Во время работы насоса на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Современные производители предлагают практически любые типы насосов способные удовлетворить ваши самые обширные потребности. Насосы различаются как конструкционным исполнением, так и техническими характеристиками, они классифицируются по целому ряду параметров, которые следует учитывать выбирая себе оборудования под определенные цели.