Принцип работы и устройство насосов

Принцип работы насоса сводится к тому, чтобы создать перепад давления, при котором жидкость пойдет из точки А в точку Б. Способов создать этот перепад много – отсюда и десятки конструкций: центробежные, вибрационные, мембранные, поршневые. Понимание конструкции насоса помогает в двух ситуациях: при выборе модели под задачу и при сервисе. Например, центробежный нельзя пускать «всухую» – сгорит уплотнение. Вибрационный, наоборот, простит грязную воду, но не вытянет с большой глубины.  В этой статье разбираем устройство и принцип работы насоса по основным бытовым типам.

Что такое насос и для чего нужен

Насос – устройство, передающее энергию двигателя жидкости через рабочий орган: крыльчатку, мембрану, поршень или винт. На выходе – повышенное давление и поток воды (или другой жидкости).

Применений в быту – десятки:

• Подача воды из скважины или колодца в дом;
• Циркуляция теплоносителя в системе отопления;
• Откачка талых, грунтовых или канализационных стоков;
• Повышение давления в водопроводе;
• Перекачка из бочки или резервуара для полива.

Под каждую задачу – своя конструкция и типовая схема. Дальше посмотрим, из чего состоит насос в общем виде, и разберем основные типы.

Общее устройство насоса – основные узлы

Базовое устройство насоса с центробежной схемой – это пять узлов: корпус, рабочее колесо, привод, уплотнения и патрубки. У большинства бытовых моделей одинаковый набор:

• Корпус (улитка) – задает направление потока, удерживает жидкость;
• Рабочий орган – крыльчатка (центробежные), мембрана (вибрационные), поршень (поршневые), винт (винтовые);
• Вал – передает вращение от двигателя к рабочему органу;
• Электродвигатель – источник энергии, обычно асинхронный, реже постоянного тока;
• Уплотнения – сальники или торцевые узлы; разделяют воду и сухую часть привода;
• Подшипники – держат вал, обеспечивают плавное вращение;
• Всасывающий и нагнетательный патрубки – вход и выход жидкости.

В скважинных и циркуляционных моделях электродвигатель и насосная часть собраны в одном герметичном корпусе. У поверхностных – двигатель сверху, насос снизу, между ними муфта.

Принцип работы центробежного насоса

Принцип действия центробежного насоса – простой. Внутри корпуса вращается крыльчатка – колесо с лопатками. При вращении она разгоняет воду от центра к стенкам корпуса. Возникает центробежная сила, вода прижимается к улитке и направляется в нагнетательный патрубок. В центре крыльчатки одновременно создается разрежение – туда подсасывается новая порция воды через всасывающий патрубок.

Есть один нюанс: перед первым пуском корпус нужно полностью заполнить водой. Иначе крыльчатка крутит воздух, перепада давления не возникает, всасывание не запускается. Сухой ход для центробежника – критичен: без воды нет охлаждения и смазки уплотнения, оно может сгореть за минуты. Поэтому ставят защиту от сухого хода – реле или поплавок.

На центробежной схеме работает большинство бытовых моделей: поверхностные, скважинные, циркуляционные, дренажные, фекальные. Меняется только количество ступеней, материалы и форма крыльчатки. Принцип работы насоса от этого не меняется – вращение, центробежная сила, нагнетание.

Принцип работы вибрационного насоса

«Малыш», «Ручеек» и им подобные – это вибрационные модели. Внутри корпуса – электромагнит, к нему примагничен якорь со штоком. Электромагнит включается 50 раз в секунду (частота сети 50 Гц), шток дергается, передавая колебания на резиновую диафрагму. Диафрагма разделяет рабочую камеру и попеременно увеличивает-уменьшает ее объем.

Когда объем растет – через всасывающий клапан в камеру засасывается вода. Когда уменьшается – клапан закрывается, открывается нагнетательный, вода идет наверх по шлангу. Как работает насос такого типа? Его слышно: характерное гудение и небольшая вибрация на корпусе.

Плюс вибрационных – терпимы к мутной воде, дешевы, надежны. Минус – ограниченный напор (обычно до 40–60 м) и быстрый износ диафрагмы при песке в воде. Устройство и принцип работы насоса такого типа предельно простые – поэтому он популярен на дачах.

Принцип работы скважинного насоса

Скважинный насос – это узкий многоступенчатый центробежник, который опускают прямо в обсадную трубу. Устройство насоса такого типа отличается от поверхностного:

• Корпус – цилиндрический, диаметром 75–110 мм под скважину;
• Несколько крыльчаток (ступеней) – каждая добавляет свой напор, в сумме выходит 40–150 м;
• Электродвигатель снизу или сверху, охлаждается потоком воды;
• Защитный фильтр на входе – не пропускает песок выше 0,5–2 мм.

Многоступенчатость нужна, чтобы поднять воду с большой глубины. Одна крыльчатка дает 8–12 м напора, поэтому ставят по 5–15 ступеней последовательно. Как работает насос в скважине: вода через нижний фильтр попадает на первую ступень, она разгоняет ее и передает на вторую, та – на третью, и так до выходного патрубка. Защита от сухого хода – обязательна: если уровень в скважине упадет, двигатель перегреется без охлаждения.

Принцип работы циркуляционного насоса

Циркуляционный – «сердце» системы отопления. По конструкции это центробежник с мокрым ротором: вал с крыльчаткой и ротор электродвигателя крутятся прямо в потоке теплоносителя, который их охлаждает и смазывает. Поэтому такой насос работает почти бесшумно и без обслуживания.

Задача – не поднять воду высоко, а прокачать ее по контуру. Поэтому напор небольшой (3–6 м), а производительность – умеренная (1–4 м³/ч). Включается циркуляционный насос постоянно, пока работает котел: если выключить – радиаторы остынут, теплоноситель пойдет сам только в гравитационных схемах с крупными трубами.

Современные модели идут с электронным управлением: датчики сами регулируют скорость вращения под нагрузку и экономят до 50% электричества. В каталоге насосы и мембранные баки есть и циркуляционные, и обвязочные комплектующие к котлам.

Дренажный и фекальный насос – как работают

У дренажных и фекальных моделей рабочая часть тоже центробежная, но крыльчатка – открытая или полуоткрытая, без узких каналов. Это позволяет пропускать включения 5–50 мм без забивания.

• Дренажный – пропускает примеси до 5–10 мм; качает чистую и слабозагрязненную воду;
• Фекальный – пропускает до 35–50 мм; некоторые модели идут с режущим механизмом, который измельчает крупные включения.

Поплавковый выключатель – обязательная часть конструкции. При наборе воды поплавок всплывает и замыкает контакт, насос включается. При откачке – опускается, контакт размыкается, насос выключается. Это позволяет ставить дренажник в подвал или септик и забыть о нем.

Что влияет на ресурс и КПД насоса

• Качество сборки – зазоры между крыльчаткой и улиткой, балансировка вала, посадка подшипников;
• Материалы крыльчатки и сальников – нержавейка, бронза, керамика дольше пластика и силумина;
• Наличие защит – сухой ход, перегрев, перепад напряжения, поплавковый выключатель;
• Режим работы – постоянный или цикличный; частые пуски-остановки нагружают подшипники;
• Чистота среды – песок и взвеси режут крыльчатку, на скважинах ставят фильтры;
• Своевременное обслуживание – чистка фильтра, замена сальника, проверка крепежа.

У качественных бытовых насосов ресурс – 8–15 лет при соблюдении этих условий. Принцип работы насоса один и тот же десятилетиями, а вот устройство насоса с электронным управлением и защитой постоянно совершенствуется – именно за счет этого продлевается жизнь оборудования.

Где купить надежный насос в Иваново

«Сан Cаныч» – магазин инженерного оборудования с шоурумом в Иваново и складом в Тейково. В каталоге насосы и мембранные баки – Grundfos, Wilo, Pedrollo, Джилекс, Aquario, Калибр, Унипамп. Поверхностные, скважинные, дренажные, фекальные, циркуляционные – на разные глубины, объемы и задачи.

Менеджеры подберут модель под ваш проект – посчитают напор, производительность и подскажут по обвязке. К насосу удобно сразу взять запорно-регулирующую арматуру, трубопроводные системы и автоматику и КИП.

Доставка по Иваново, Кохме, Шуе, Тейково, Вичуге и Фурманову – своим транспортом. По остальной России – ПЭК, СДЭК, КИТ. Самовывоз – со складов в Иваново и Тейково. Адреса – в разделе контакты.