Виды поверхностных насосов, принцип их работы

Создание системы водоснабжения частного дома с забором воды из скважины сегодня реализуется несколькими способами, в том числе и при использовании поверхностных насосов. Вариант расположения рабочего агрегата на поверхности позволяет сегодня решить проблему обслуживания оборудования и контроля его состояния. Нахождение насоса на поверхности обеспечивает и более легкую замену агрегата в случае его поломки. Правда, при этом стоит ориентироваться в том, какой именно тип насосов нужно использовать.

Принцип работы поверхностного насоса

Учитывая, что сам насос располагается на поверхности важно понимать сам принцип, по которому работают насосы, относящиеся к классу поверхностных. В схеме водоснабжения основанной на установке насоса на поверхности и забором воды из скважины важную роль кроме мощности электродвигателя и объема перекачиваемой жидкости играет наличие других устройств. Так поверхностный насос при работе создает разрежение в объеме насосной камеры и через входное окно всасывает в полость жидкость.

Забор воды из скважины ведется с глубины водоносного горизонта, обычно для бытовых насосов максимальная глубина составляет 10-12 метров. Учитывая разницу в 10-12 метров между насосом и водой создать такое разрежение довольно сложно. Поэтому, чтобы насос не работал вхолостую, и всасывание воды осуществлялось быстрее, в систему устанавливается обратный клапан. Запитая обратный ход воды с поверхности до водяного горизонта в объеме подающей трубы, создается необходимый резерв жидкости для быстрого всасывания в полость насоса.

Типы поверхностных насосов

В качестве приводов для работ агрегатов этого типа используются электрические двигатели, это обычные электромоторы с ротором и статором, в итоге работы которого возникает вращательное движение вала. А вот уже сами насосы имеют разные виды конструкции и принципы работы.

Для обеспечения работы системы в качестве поверхностных насосов используются:

Центробежные;
Вихревые;
Винтовые насосы.

Каждый из этих видов агрегатов имеет свои специфические качества, которые находят применение в системах перекачки жидкости, в том числе и в насосных станциях. Но при этом принципиального различия в том, какой тип использовать на скважинах с глубиной горизонта до 5 метров нет, а вот на более глубоких горизонтах тип насоса имеет большое значение.

Центробежный тип насосного оборудования

Стоит отметить, что центробежный тип оборудования самый популярный среди поверхностных насосов. Именно этим типом устройств обеспечиваются почти 90% выпускаемых бытовых насосов. А секрет здесь довольно прост — конструкция имеет небольшое количество деталей, производство которых не требует высокоточной подгонки. И хотя по многим параметрам этот агрегат проигрывает конкурентам, именно он сегодня лидер популярности.

Принцип работы центробежного насоса состоит в использовании центробежной силы для прокачки воды. Конструкция насоса состоит из:

Корпуса;
Центрального вала;
Одного или нескольких зубчатых колес;

Центральный вал соединен с валом электродвигателя и после его включения передает вращение на зубчатые колеса. Корпус имеет входное и выходное отверстие. К входному подключается всасывающая труба, обеспечивающая подачу воды из скважины. К выходному подключен шланг или трубопровод, по которому вода поступает в систему. Входной и выходной патрубки разнесены между собой для более эффективной работы оборудования.

Принцип работы заключается в следующем:

До начала работы полость с зубчатыми колесами заполнена водой;
После включения электродвигателя начинают вращаться зубчатые колеса;
Вода, находящаяся в полости, начинает разгоняться и под действием центробежной силы выталкиваться от центра зубчатого колеса к корпусу насоса;
Созданное избыточное давление направляет воду к выходному патрубку, при этом, в полости насоса создается разрежение;
Под действием разрежения вода всасывается из скважины в полость насоса.

При столь простой схеме работы следует отметить, что центробежные насосы работают в условиях большого дебета скважины, но небольшой глубины. 7-8 метров, это оптимальная глубина подъема воды, а вот 10 или 12 метров требуют прежде всего более мощных электродвигателей.

Вихревые поверхностные насосы

Вихревые виды насосов обеспечивают свою работу за счет использования рабочих колес несколько иного вида. Если в центробежном типе зубчатые колеса, соединенные лопастями, то в вихревых колесо имеет лопасти по наружному диаметру. Создаваемое движение жидкости таким колесом обеспечивает возникновение вихревого движения между зубчатым колесом и корпусом насоса.

За один оборот зубчатого колеса вихревого насоса обеспечивается выполнение нескольких циклов захвата жидкости и выталкивания ее в выходное отверстие. Таким образом вихревой тип оборудования повышает производительность в 6-7 раз в сравнении с обычным центробежным насосом. Правда, при этом КПД едва достигает 45-46%.

В основном этот тип оборудования устанавливается там, где необходимо создать большое выходное давление. На самом деле высокое выходное давление устройства не является результатом перекачки большого объема — как раз наоборот здесь небольшой объем вещества создает избыточное давление. Поэтому насос и применяется там, где водные горизонты не имеют большого ресурса.

Минусом конструкции данного типа выступает требование большой точности в подгонке всех деталей. Создать большое давление на выходе при относительно небольших показателях всасывающего требует, чтобы детали максимально отвечали качеству. Впрочем, это не самый главный недостаток. Вихревые насосы очень чувствительны к качеству перекачиваемой жидкости.

Вода не должна иметь нерастворимых вкраплений. В противном случае, когда фильтр не выполняет своей роли песок, частички глины или мелкие камешки буквально вычищают внутреннюю поверхность корпуса, значительно расширяя его, заодно, достается и зубчатому колесу — оно просто стачивается. В результате, буквально за 2-3 месяца будет ощутимо наблюдаться падение давления как на выходе из устройства, так и при всасывании воды.

Винтовые поверхностные насосы

В основу работы этого типа насосного оборудования положен принцип Архимедового винта. Здесь перекачивание жидкости достигается за счет перемещения ее в полости посредством шнека. Сам насос также состоит из небольшого количества деталей: корпус и спиральный вал.

Вал имеет действительно вид спирали, правда в отличие от обычного привычного винта с мелкой резьбой здесь весь вал имеет небольшое количество изгибов, так что сходство с резьбой болта и гайки здесь небольшое. Корпус насоса также имеет фигурную внутреннюю плоскость — и отдаленно напоминает гайку. Во время работы в полости между корпусом и валом создаются колебания которые приводят к избыточному давлению жидкости.

Благодаря спиральной форме вала и внутренней поверхности корпуса жидкость продвигается к выходному отверстию и выталкивается наружу. С другой стороны, на входном окне образуется разреженное пространство, которое заполняется водой из скважины.

В отличие от вихревого и центробежного вида насосного оборудования винтовые образцы обладают небольшой производительностью, и таким же небольшим напором на выходе. Но в том и положительная сторона винтового устройства, что он способен обеспечить стабильную работу на небольших по объему водных горизонтов. В отличие от центробежного и тем более от вихревого образцов у винтового нет высоких требований к условиям перекачиваемой жидкости — здесь достаточно очистка от больших вкраплений, мелкие с успехом прокачиваются через насос.

Общие рекомендации по использованию оборудования

Поверхностные насосы, обеспечивающие подачу воды из открытых или подземных источников, как и большинство оборудования, связанного с водоснабжением, требует соблюдения нескольких простых правил:

Установка каждой конкретной модели зависит от качественных характеристик скважины и источника водоснабжения;
Бесперебойная работа устройства обеспечивается, только когда максимально обеспечены все условия к первичной механической очистке воды;
Установка должна обеспечивать максимальную жесткость основания и закрепления насоса — излишняя вибрация приводит к быстрому выходу оборудования из строя;
Оборудование требует периодического технического обслуживания — очистки внутренней поверхности насоса и рабочих органов.