Основные типы и виды насосов, их характеристики

Насосом называется гидравлическое устройство, предназначенное для всасывания, напорного перемещения или нагнетания жидкости посредством сообщения ей внешней кинетической или потенциальной энергии.

Виды насосов для воды различают по имеющимся у них техническим параметрам, к которым относят:

• количество жидкости, которое перемещает насос в единицу времени;
• развиваемое давление или максимальный напор;
• КПД;
• мощность.

История изобретения

Первые виды насосов появились еще в 1-м веке до н. э. Они помогали в тушении пожаров. Однако вплоть до 18-го в. подобные устройства использовались крайне редко.

Все изменилось после изобретения паровой машины и увеличения потребности в воде. Различные виды насосов стали вытеснять водоподъемные устройства и нашли широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Со временем требования к гидравлическим механизмам становились все более разнообразными. С развитием технической мысли наметились и основные виды насосов. В их число входили поршневые, вращательные, а также машины, не имеющие движущихся рабочих органов.

Достижения науки и техники привели к тому, что на сегодняшний день существует множество различных видов насосов. Что они представляют собой, каково их основное предназначение, рассмотрим в данной статье.

Бытовые и промышленные гидравлические машины

Существующие на сегодняшний день виды насосов имеют различную классификацию. Одна из них касается сферы применения подобных устройств и выделяет из них бытовые и промышленные. Первые из этих машин применяются для канализации, отопления и водоснабжения в жилых и производственных помещениях.

Промышленные насосы предназначаются для использования в различных системах и установках. Их применяют для подачи воды, перекачки нефтепродуктов и агрессивных веществ, а также для осуществления многих других специфических действий.

Насосы объемного действия

Еще одна классификация гидравлических машин учитывает их конструктивные особенности и принцип действия. Какие виды насосов в этом случае являются основными? Это объемные и динамические гидравлические машины.

В первых из них рабочим органом служит камера. Под действием возникающих сил давления она изменяется в объеме, что и приводит к принудительному перемещению вещества.

Все объемные насосы (виды, типы мы рассматриваем) предназначены для подачи вязких жидкостей. Принцип действия подобных устройств основан на преобразовании энергии. Она передается от двигателя к перекачиваемой жидкости.

Объемные насосы являются высоконапорными. В процессе их работы возникает значительная вибрация, для гашения которой устройство ставится на массивный фундамент. Однако преимущество данных насосов кроется не только в их большой мощности. Подобные устройства способны осуществлять сухое всасывание.

Типы объемных насосов

Существуют различные устройства, в которых рабочий орган представляет собой камеры. Среди них такие агрегаты:

1. Роторные. Это насосы, имеющие фиксированный корпус, в котором заключены лопатки, лопасти и другие похожие детали. Перемещению жидкости в данном случае способствует движение роторов.
2. Шестеренные. Это наиболее простой тип насосов, имеющих принудительное смещение. Данные устройства перемещают жидкость в процессе изменения объемов полостей шестерен, сцепленных между собой.
3. Импеллерные. Если посмотреть на такой насос в разобранном виде, то можно увидеть рабочее колесо, лопасти которого выполнены из эластичного материала. Оно находится внутри эксцентрического корпуса. Что происходит при работе подобного устройства? Лопасти сгибаются и, вращаясь, вытесняют жидкость.
4. Кулачковые. В этих насосах происходит вращение двух независимых роторов, что и способствует перемещению жидкости по рабочей камере. Кулачковые механизмы находят широкое применение при изготовлении молочных продуктов, напитков, джемов и т. д. И все это благодаря их возможности перекачивания жидкости, имеющей большие включения. Также подобный тип насосов находит применение в фармакологической промышленности.
5. Перистальтические. В этих насосах основной рабочей деталью служит многослойный гибкий рукав, изготовленный из эластомера. При включении двигателя в таком устройстве начинает вращаться вал с роликами. Они пережимают рукав, способствуя перемещению жидкости, находящейся внутри него.
6. Винтовые. В корпус этих насосов вставлен выполненный из эластомера статор. В нем находится металлический ротор, имеющий винтообразную форму. Каким образом в данном случае будет происходить перекачка жидкости? После включения мотора начинает вращаться ротор, изменяя объем внутренних полостей. При этом и происходит перемещение жидкости.

Динамические насосы

Для этих устройств характерно двойное преобразование энергии. Вначале она передается жидкости в кинетической форме. При этом перемещающийся внутри насоса поток увеличивает свою скорость. Далее происходит частичное преобразование энергии жидкости в статическую форму. При этом скорость потока уменьшается при возрастающем давлении. Подобные устройства, в отличие от объемных, не способны производить сухое всасывание.

Центробежные гидравлические машины

Рассмотрим виды насосов динамического типа. Самыми распространенными из них являются центробежные устройства. Эти насосы используются для подачи горячей или холодной воды, а также для перекачки агрессивных и вязких жидкостей, сточных вод и смесей воды со шлаками, с грунтом, торфом и т. д.

Как же происходит работа центробежного насоса? Находясь между лопастями вращающегося рабочего колеса, частицы жидкости получают от него кинетическую энергию. При этом возникает центробежная сила. Она перемещает жидкость далее в корпус мотора. Такая работа происходит непрерывно благодаря давлению, обеспечивающему постоянную подачу в насос новых частиц жидкости.

По своему назначению центробежные насосы классифицируются на:

• используемые в работе эксплуатационного оборудования ТЭС;
• различного технического назначения.

Какие бывают виды центробежных насосов, относящихся к первой группе? Устройства, используемые для циркуляции воды, подразделяют на циркуляционные и рециркуляционные. Насосы, устанавливаемые для теплопередачи, делятся на бойлерные и сетевые. При приготовлении питьевой воды используются конденсатные центробежные насосы, а в системе подпитки серводвигателей паровых турбин – нагнетательные.

Какие устройства применяют для различных технических целей? Это такие виды центробежных насосов как хозяйственные, пожарные, дренажные и т. д.

В последнее время появились новые разработки подобных устройств. Среди них особой популярностью пользуются песковые центробежные насосы. Они применяются для перекачки гидросмесей. Именно поэтому подобные насосы устанавливают в тех местах, где в воде имеется песок, а также всевозможные твердые вещества промышленного происхождения.

Вихревые гидравлические устройства

Эти динамические насосы аналогичны по своим характеристикам центробежным, но, в отличие от них, имеют меньшую массу и габариты. Из недостатков вихревых насосов можно выделить низкий КПД, который в рабочем режиме не превышает пятнадцати процентов. Кроме того, подобные механизмы не способны перекачивать жидкость, содержащую абразивные частицы, так как это приводит к быстрому изнашиванию внутренних деталей.

Струйные гидравлические устройства

Эти насосы, в отличие от множества других подобных машин, не способны создать на выходе избыточного давления. Их принцип работы сводится к превращению потенциальной энергии жидкости в кинетическую. При этом в струйных насосах нет никаких движущихся деталей. Основной рабочий механизм в устройствах подобного типа – струя жидкости или газа.

Такие насосы могут быть водоструйными (например, гидроэлеваторы). В них рабочая жидкость передает свою кинетическую энергию перекачиваемому веществу. Среди струйных насосов есть и эрлифты. В них компрессором подается сжатый воздух. Далее водовоздушная смесь приводится в движение подъемной силой пузырьков воздуха.

Водные насосы

Эти устройства имеют множество видов. Но в основном специалисты классифицируют их по назначению. Так, существуют следующие виды насосов для воды:

• циркуляционные, используемые для принудительного движения жидкости в системах кондиционирования, горячего водоснабжения и отопления;
• водоподъемные, необходимые для извлечения жидкости из колодцев и скважин, которые бывают погружными и поверхностными;
• дренажные, применяемые для откачивания воды из колодцев, канализации и подвалов.

Виды насосов для воды поверхностного типа специалисты подразделяют на используемые для:

• повышения давления;
• холодного водоснабжения;
• систем пожаротушения.

Выбирая насосы, виды, характеристики и другие параметры устройств необходимо учесть в зависимости от их предназначения. Так, иногда машине придется работать в автономных условиях. А в некоторых случаях будет обеспечен ее доступ к электрической сети.

Именно поэтому существуют такие виды водяных насосов, которые работают на двигателях внутреннего сгорания. Их называют мотопомпами. При этом они подразделяются на бензиновые и дизельные. Есть и электрические насосы. Их работа полностью зависит от напряжения в сети.

Однако основная классификация насосов касается определения того места, которое они занимают относительно источника подачи. По этому параметру их и подразделяют на поверхностные и погружные. Рассмотрим эти типы устройств подробнее.

Поверхностные насосы

Эти устройства получили широкое распространение в коттеджах, на дачах и в загородных домах. Их используют для повышения давления в сети водопровода, а также для полива и орошения земельного участка. С их помощью поднимают воду из колодцев, скважин и открытых водоемов, располагаемых на расстоянии до восьми метров от оси насоса.

Существует множество видов подобных устройств. Например, по способу перекачивания воды и внутреннему устройству они классифицируются на вихревые и бочковые, дренажные и циркуляционные, а также консольные (центробежные). Наиболее популярны у дачников последние два типа. Эти агрегаты просты в эксплуатации, компактны и экономичны, а при присоединении их к специальной системе автоматики получаются полноценные станции.

Поверхностные насосы состоят из следующих основных компонентов:

1. Шланг. Это своеобразный водоносный путь от места, где происходит непосредственный забор жидкости до самого насоса и далее до точек пересечения с водопроводной системой или до водоразбора.
2. Эжектор. Это специальное устройство, призванное улучшить циркуляцию и давление в насосе за счет увеличения глубины всасывания.
3. Корпус. Его чаще всего выполняют из композиционных материалов, чугуна, алюминия или нержавеющей стали. При работе агрегата в течение круглого года, в зимнее время корпус требует защиты от холода.
4. Двигатель. Он может быть внутреннего сгорания или электрическим. Все зависит от типа насоса.

Циркуляционные насосы

Эту разновидность поверхностных агрегатов отличает сложное устройство. Их, как правило, используют в автономных отопительных системах с целью принудительного перемещения воды в замкнутом контуре и поддержания в нем постоянной температуры.

По своей конструкции они имеют корпус со встроенным в него стальным или керамическим ротором, а также вал с лопастями.

На сегодняшний день существуют следующие виды циркуляционных насосов:

• с «мокрым» ротором;
• с «сухим» ротором.

Первые из них практически бесшумны, экономичны, дешевы и просты в эксплуатации. Их рабочий элемент сконструирован таким образом, что находится в воде, которая смазывает все детали и одновременно охлаждает двигатель. Но у подобных агрегатов имеется существенный недостаток. Дело в том, что при прекращении циркуляции жидкости двигатель может перегреться. Кроме того, КПД у таких агрегатов находится на крайне низком уровне.

Все виды тепловых насосов циркуляционного типа с «сухим» ротором имеют встроенный вентилятор. Их двигатель конструктивно изолирован от поступающей жидкости. При этом смазка всех движущихся деталей производится при помощи масла.

В свою очередь, подобные насосы подразделяют на:

• консольные, в которых двигатель располагается отдельно от корпуса;
• моноблочные, где корпус и двигатель также разделены, но находятся при этом в одном блоке;
• inline-насосы, отличающиеся от двух предыдущих своей повышенной герметичностью.

Погружные насосы

Подобные агрегаты незаменимы в тех случаях, когда пласты воды залегают на глубине, превышающей отметку 8 м. Погружные насосы опускают в скважину вместе с напорной трубой. Далее под давлением, созданным гидравлическим устройством, вода поступает в дом.

Все виды погружных насосов высокопроизводительны, кроме того, обладают эффективным и качественным охлаждением. По своему внутреннему устройству погружные насосы классифицируются на:

• центробежные, в которых вода вращается вместе с лопастями рабочего колеса и подается наружу под высоким давлением;
• вибрационные, в которых жидкость всасывается за счет вибрационного и электромагнитного механизма.

Состоят такие насосы из корпуса, двигателя и выключателя. В дренажных и канализационных насосах дополнительно устанавливается измельчитель или режущий механизм, предназначенный для недопущения нахождения в жидкости твердых веществ, размер которых превышает 5 см.

Гидротехнические средства пожаротушения

К насосам, используемым для локализации очагов возгорания, предъявляются особые требования. От их конструктивного совершенства и технических параметров во многом зависит успех борьбы с огнем.

Какие существуют виды пожарных насосов? Все зависит от условий тушения. Так, на пожарных автомобилях устанавливают агрегаты центробежного типа. Они подают огнетушащие средства без всяких пульсаций, не повышают давление при заломке или засоренности пожарного рукава, просты и надежны в эксплуатации.

Важно также и то, что центробежные насосы, установленные на пожарных автомобилях, не нуждаются в сложном приводе от двигателя и обладают сравнительно низкой массой и габаритами. Однако такие агрегаты имеют и ряд недостатков. Они не способны самостоятельно засасывать жидкость и готовы к работе только после того как будет наполнена водой всасывающая линия.

Какие еще существуют виды пожарных насосов? Это вспомогательные агрегаты. Их также устанавливают на пожарных автомобилях. Вспомогательные насосы позволяют заполнить корпус центробежного механизма и полость всасывающего рукава водой. Именно поэтому их работа является кратковременной. После запуска центробежного насоса они отключаются. В качестве вспомогательных устройств используются агрегаты ротационного типа и др.

Масляные насосы

Данные устройства предназначены для снижения сил трения, возникающих между движущимися частями двигателя. Все виды масляных насосов делят на два типа. Первый из них регулируемый. В таких насосах поддерживается постоянное давление путем изменения производительности. Второй тип масляных насосов – нерегулируемые. Они также поддерживают постоянное давление, но только с помощью редукционного клапана. Большинство современных двигателей оснащают насосами нерегулируемого типа.

Агрегаты для перекачивания масла классифицируются и по своей конструкции. Они бывают:

• шестеренными, с размещенными в корпусе ведущей и ведомой шестерней;
• роторными.

В первом из этих двух видов устройств масло попадает в корпус, где захватывается шестернями. Далее через нагнетательный клапан оно перемещается в систему.

Производительность такого насоса находится в прямой зависимости от той частоты, с которой вращается коленвал. После того как давление нагнетаемого в агрегат масла превысит определенный предел, в работу вступает редукционный клапан. Он пропускает определенную порцию масла на всасывающую лопасть или на картер двигателя.

Что касается роторных насосов, то они могут быть как с нерегулируемым, так и с регулируемым управлением. Первый тип подобных агрегатов имеет ведущий и ведомый роторы, которые помещены в его корпус. Эти детали служат для захватывания масла, поступающего в систему. Далее, как и в шестеренном насосе, для перемещения вещества открывается редукционный клапан.

Роторные насосы, имеющие регулируемое управление, обеспечивают постоянное рабочее давление, которое не зависит от частоты вращения их коленвала. Для осуществления этой функции в них предусматриваются регулировочная пружина и подвижный статор. Постоянное рабочее давление создается путем изменения объема той полости, которая находится между ведущим и ведомым роторами.

Топливные насосы

Эти агрегаты являются основными элементами, без которых невозможна работа любого двигателя внутреннего сгорания. Их основное предназначение заключается в доставке бензина или дизеля от бака до камеры сгорания.

Один или два топливных насоса – это обязательное оснащение каждого автомобиля. Данные агрегаты выполняют работу, принцип которой во многом зависит от особенностей их конструкции. Какие существуют виды топливных насосов? Основных из них два. Это:

1. Механический бензонасос. Данное устройство является частью карбюраторного двигателя. По своей конструкции он является классическим поршневым насосом. Основные детали такого агрегата - корпус, разделенный на две части диафрагмой, а также два клапана для подачи и приема топлива.
2. Электронасос. Такой тип агрегата находит свое применение в бензиновых двигателях, имеющих раздельный впрыск. Электронасосы устанавливают либо непосредственно в баке, либо в каком-либо месте топливопровода. Наибольшее распространение получили погружные топливные агрегаты. Их размещают на дне бака. В свою очередь, по типу нагнетания масла электрические насосы подразделяют на центробежные, шестеренные и роторные.

Видов насосов немало, и все подобные устройства получили широкое распространение в той или иной сфере.