Классификация насосов по принципу действия, устройству и среде

Преимущества оборудования

В соответствии с указанными выше свойствами объемных насосных установок можно выделить их преимущества перед динамическими машинами:

• поскольку всасывающая и напорная магистрали жестко разграничены, обратный ток продукта исключен;
• за счет самовсасывания аппараты способны забирать жидкость из водоемов, которые расположены ниже уровня насоса;
• агрегаты работают в том числе с очень вязкими жидкостями;
• в напорном патрубке поддерживается постоянное давление (исключение составляют поршневые и мембранные насосы, функционирующие в импульсном режиме);
• при малой мощности можно добиться высоких технических показателей аппарата — давления и напора;
• насосы обладают высоким КПД.

Минусами объемного насосного оборудования считаются неравномерная подача продукта в отдельных типах аппаратов, небольшая его подача (в сравнении с динамическими машинами). Кроме того, объемные насосы чаще всего имеют сложную конструкцию, что отражается на их стоимости, затратах на ремонтные работы, выдвигает повышенные требования к процессу сборки и эксплуатации.

Мембранные устройства

Мембранный насос – это относительно новый вид оборудования для перекачивания жидкостей и прочих веществ. Данный тип оборудования способен работать с газообразной средой и делает это за счет специальной мембранный или диафрагмы. Она совершает возвратно-поступательные движения и с заданной цикличностью меняет объем рабочей камеры.

Конструкция устройства включает:

• мембрану;
• рабочую камеру;
• шток для соединения диафрагмы с валом привода;
• кривошипно — шатунный механизм;
• клапаны для защиты от поступления вещества назад;
• входной и выходной патрубок.

Работа осуществляется следующим образом: при запуске шток выгибает мембрану, что увеличивает объем камеры и создает в ней эффект вакуума. Это явление обеспечивает всасывание перекачиваемой среды. После заполнения камеры шток возвращает мембрану на место, объем резко уменьшается, и вещество выталкивается через выходной патрубок. При этом для того, чтобы жидкость или газ не попали обратно в момент возвратного движения, вход автоматически перекрывается специальным клапаном.

Существуют модели с двумя клапанами, расположенными параллельно друг другу. Здесь процесс осуществляется аналогично, только рабочих камеры две, и при каждом движении из одного вода выходит, а в другой входит. Такие устройства считаются более эффективными.

Преимущества мембранных насосов:

• могут работать с любой средой;
• небольшой размер;
• тихая работа;
• отсутствие вибрации;
• простота и надежность конструкции;
• экономичность по энергопотреблению;
• поддержание высокой чистоты перекачиваемого вещества;
• невысокая цена;
• длительный срок службы;
• не требуют особого или частого ухода, им не нужна смазка;
• заменить испорченные детали сможет человек без специального образования;
• обладают высокой универсальностью.

При таком обилии плюсов существенных минусов не выявлено.

Мембранный насос широко применяется в медицине и фармацевтике, в фермерских хозяйствах (в доильных аппаратах). Их используют для производства продуктов питания, в атомной сфере. С их помощью делают насосы-дозаторы для использования на производстве лаков и красок, они применяются в полиграфии и в различных местах, где есть потребность работы с ядовитыми и опасными веществами. Работать с последними можно безопасно, так как мембранные насосы имеют высокую герметичность.

Последовательность действий при работе с насосом

Виды пожарных насосов и их классификация важны при техническом обслуживании, но не влияют на порядок работы с оборудованием:

• поскольку ПН не является самовсасывающим устройством, перед пуском его следует заполнить, из автоцистерны это выполняется без создания разряженного пространства посредством открывания арматуры;
• при заборе жидкости из водоема потребуется вакуумный насос, чтобы заполнить ПН.

Во втором случае время заполнения измерительный прибор показывает избыточные параметры давления. Затем в агрегате открывается арматура, и вода направляется в напорные рукава. Когда жидкость избавится от воздуха, насос готов к эксплуатации. Всасывание осуществляется с высоты до 7,5 метров. Увеличение параметров чревато нестабильным функционалом, появлением кавитации и срывом потока

Для производительной работы важна герметичность камер, поэтому важно регулярно проверять их. При максимальных значениях разрежённости нужно закрыть кран между ПН и вакуумной помпой

Коммутация с рукавами

Пожарные насосы: устройство, принцип работы, особенности применения

Пожарные насосы – это оборудование, которое преобразует энергию источника питания в механическую, и использует ее для перекачки жидких или газообразных рабочих сред. Этими установками комплектуются автомобили. Основное назначение ПН — обеспечение подачи веществ к очагу возгорания, работы гидравлического оборудования, вакуумных устройств. Функционал ограничен 2-мя операциями: засасывание рабочей среды и ее нагнетание. Каждое устройство характеризуется такими ключевыми параметрами:

• величина подачи, то есть объем рабочий среды, который проходит через установку за отчетное времени;
• показатели напора – это разность величины энергии рабочей среды до входа в агрегат и после него;
• высота всасывания;
• показатели КПД.

Насос сформирован несколькими рабочими модулями: входной патрубок, задвижка для изменения напора, коллектор, соединительный элемент для . В подразделениях пожарной охраны преимущественно используются следующие модели: ПН-40У, PN40, ПН-40УА и ПН-40УВ.

Мотопомпа

Пластинчатый насос: конструкция, преимущества, принцип действия, цены. Насос вакуумный пластинчато-роторный

За счет отличительных показателей и удобной конструкции пластинчатый насос приобрел широкое распространение в различных промышленных сферах. Он используется в фармацевтической, химической, косметической отрасли, а также в пищевой — для перекачки сгущенного молока, патоки, глазури.

В конструкции присутствует рубашка обогрева для перекачки веществ, приобретающих густую консистенцию при низкой температуре. Пластинчатый насос применяется для перемещения множества типов жидкостей: кашеобразных, абразивных, с наличием посторонних мелких частиц, а также смол и клейких масс на их основе. Возможно использование для выкачки через шланг, за счет опускания в емкость вбирающих патрубков. Данное устройство, в отличие от иных видов, имеет повышенную способность всасывания и работает с равным усилием в обе стороны.

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы классифицируют по :

• Количеству ступеней (колёс); одноступенчатые насосы могут быть с консольным расположением вала — консольные;
• По расположению оси колёс в пространстве (горизонтальный, вертикальный)
• Давлению (низкого давления — до 0,2 МПа, среднего — от 0,2 до 0,6 МПа, высокого давления — более 0,6 МПа);
• Способу подвода жидкости к рабочему колесу (с односторонним или двухсторонним входом — двойного всасывания);
• Способу разъёма корпуса (с горизонтальным или вертикальным разъёмом);
• Способу отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса (спиральный и лопаточный). В спиральных насосах жидкость отводится сразу в спиральный канал; в лопаточных жидкость сначала проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);
• Коэффициенту быстроходности ns (тихоходные, нормальные, быстроходные);
• Функциональному назначению (водопроводные, канализационные,пожарные, химические, щелочные, нефтяные, землесосные и т. д.);
• Способу соединения с двигателем: приводные (с редуктором или со шкивом) или соединения с электродвигателем с помощью муфт.

КПД насоса зависит от коэффициента быстроходности ns, режима работы, конструктивного исполнения. При оптимальном режиме работы КПД крупных насосов может достигать 0,92, а малых около 0,6-0,75.

По расположению патрубков насосов

В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:

1. Классического или консольного типа, компоновочная схема предусматривает расположение входной магистрали по центру оси ротора. Выходной патрубок размещается на верхней части корпуса, угол между каналами составляет 90°. В конструкции используется силовой привод с горизонтальным расположением вала.
2. Схема In-Line, отличающаяся расположением всасывающего и напорного каналов на одной горизонтальной или вертикальной оси. Оборудование предназначено для размещения на прямолинейных участках трубопровода, двигатель устанавливается вертикально.

По количеству ступеней насоса

Одноступенчатый насос

Классические центробежные помпы оборудованы 1 рабочим колесом, устройства применяются для подачи жидкости под низким давлением. Для обеспечения повышенного давления используются помпы с последовательной установкой 2 или 3 роторов, расположенных на одной оси.

Многоступенчатый насос

Каждое рабочее колесо оборудовано индивидуальной камерой, жидкость переходит из одного отсека в другой, последовательно набирая давление. Давление на выходе равно сумме давлений, обеспечиваемых ступенями помпы (с учетом потерь при перекачке жидкости внутри устройства).

По типу уплотнения вала

В зависимости от конструкции узла установки разделяются на следующие типы:

• оборудование с сальниковой набивкой;
• устройства с торцевыми уплотнительными кольцами (одинарного или двойного типа);
• изделия герметичного типа с мокрым ротором;
• оборудование с уплотнением вала обратным давлением (динамический тип).

По типу соединения с электродвигателем

Обычная муфта

Стандартные установки оснащаются помпой и двигателем с раздельными валами, которые оснащаются фланцами. Элементы фиксируются на поверхности с помощью шпонок, фланцы соединяются резиновыми муфтами, снижающими вибрации

Муфта с промежуточным элементом

Для ускорения процедуры обслуживания насосного оборудования используется конструкция с промежуточной вставкой. Элемент позволяет производить замену набивок насоса без снятия электрического двигателя с рамы.

Центробежный насос с глухой муфтой

Для снижения размеров и устранения вибраций, связанных с несоосностью валов, используются помпы моноблочного типа. Рабочее колесо устанавливается на удлиненный вал ротора электродвигателя. К моноблочным конструкциям относятся изделия, оборудованные неподвижной муфтой глухого типа. Установка подобной соединительной детали требует предварительного совмещения осей вращения роторов.

По назначению

Назначение центробежных насосов позволяет разделить оборудование на несколько категорий:

• для подачи воды из колодцев и скважин (дренажные и скважинные установки);
• помпы для откачки отходов жизнедеятельности (фекальные устройства и илососы);
• шламовые помпы, позволяющие откачивать смесь жидкостей и твердых компонентов;
• оборудование для пищевого производства;
• пожарные насосы, отличающиеся повышенной надежностью и производительностью.

Классификация насосов по типу перекачиваемой среды

Химические насосы

Химические насосы предназначены для перекачки различных агрессивных жидкостей, поэтому основными областями их применения являются химическая и нефтехимическая промышленность (перекачивание кислот, щелочей, нефтепродуктов), лакокрасочная промышленность (краски, лаки, растворители и др.) и пищевая промышленность.

Химические насосы предназначены для перекачки агрессивных жидкостей (кислот, щёлочей), органических жидкостей, сжиженных газов и т. п., которые могут быть взрывоопасны, с различной температурой, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворённых газов. Характер перекачиваемых жидкостей обуславливает то, что детали химических насосов, соприкасающихся с перекачиваемыми жидкостями изготавливаются из химически стойких полимеров или коррозионностойких сплавов, либо имеют корозионностойкие покрытия.

Фекальные насосы

Фекальные насосы используются для перекачки загрязненных жидкостей и сточных вод. Они рассчитаны на бо́льшую вязкость перекачиваемой среды и содержание в ней взвешенных частиц, в том числе, малых и средних абразивных частиц (песка, гравия). Фекальные насосы могут быть погружными или полупогружными, также их конструкция может снабжаться режущим механизмом для измельчения крупных твёрдых кусков, переносимых потоком жидкости. Современные модели таких насосов иногда имеют поплавок автоматического включения/выключения насоса.

Основная среда применения — на канализационных станциях.

Мембранные насосы

Такой вид насосов появился на рынке относительно недавно. Мембранные насосы используют для перекачивания жидкостей разной степени вязкости. Они способны работать с газообразной средой благодаря своим конструктивным особенностям. Встроенная мембрана или диафрагма обеспечивает поступление и обратное движение жидкости, что приводит к изменению объема камеры.

Диафрагмы приводятся в действие качающимся поршнем или плунжером через гидравлическую жидкость. Во время обратного движения поршня жидкость поступает в камеру насоса через открытый всасывающий клапан. Движение поршня или плунжера вперед активизирует диафрагму.

В мембранных моделях часто используют двушланговый насос. Это герметичный, выкачивающий насос с уплотнителем по диаметру со стороны гидравлического привода. Шланговые диафрагмы располагаются друг в друге. Жидкость поступает в насос по линейному пути. За счет герметичности диафрагм жидкость касается только шланги-диафрагмы и обратных клапанов.

Выделяют несколько преимуществ мембранных насосов:

• простая конструкция с минимальным количеством элементов;
• повышенная безопасность;
• изобилие материалов насосов;
• низкие расходы энергии;
• максимально контролируемый поток жидкости через насос;
• тихий режим работы без вибрации;
• компактные размеры;
• относительно невысокая стоимость;
• надежность и длительная эксплуатация;
• простота замены деталей;
• универсальность, поскольку могут использоваться в любой среде.

Технические параметры ПН

Классификация пожарных насосов предполагает, что каждому виду устройств присущи определенные технические характеристики. При выборе модели следует рассматривать такие ТТХ:

• рабочая подача огнетушащего вещества;
• напор в рабочем режиме;
• уровень дозирования образователя пены;
• мощность в рабочем режиме;
• наибольшая подача;
• параметры КПД;
• кавитационный запас;
• температурный диапазон рабочей среды;
• максимальные размеры и концентрация твердых веществ;
• рабочая частота вращения вала привода;
• время, за которое насос заполняется рабочей средой;
• габариты и вес;
• комплектация.

Эксплуатация и обслуживание пожарного насоса предполагают определенный порядок. Не выполнение требований увеличивает риски появление неисправностей, потерю работоспособности и преждевременную выработку ресурса.

Работа с помпой

Устройство центробежного насоса

Центробежный насос, оптимальное назначение которого заключается в создании постоянного потока жидкости без ее обратного движения — популярное у потребителей устройство. Его конструкция состоит из нескольких крупных функциональных блоков.

1. Узел привода, роль которого состоит в создании крутящего момента. В качестве силового агрегата для решения такой задачи может выступать электродвигатель (с питанием от переменного однофазного, трехфазного напряжения, постоянного тока), двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизель).
2. Силовой вал, передающий момент на рабочий орган.
3. Колесо турбины, оснащенное расположенными под наклоном лопатками, являющееся основным рабочим органом.
4. Защитный корпус, который может выполнять функции силового элемента для крепления всех частей конструкции.

В оснащение центробежного насоса также входят подшипники, обеспечивающие плавное вращение, снижение потерь на трение, повышение надежности, а также разнообразные уплотнительные устройства. Характер последних может меняться в зависимости от типа жидкости, для работы с которой создавалась установка.

Принцип работы

Принцип работы центробежного насоса — это забор воды в результате снижения давления во входном патрубке и выброс жидкости с напором из выходного патрубка. Это реализовано благодаря физическому явлению центробежной силы. Чтобы понять, как все работает, нужно пошагово проиллюстрировать принцип действия установки и происходящие процессы.

1. При пуске привода начинается вращение рабочего органа — колеса турбины с наклонными лопатками.
2. Входной патрубок подает воду в зону оси турбины.
3. Захватываясь лопастями, жидкость начинает круговое движение вместе с ними.
4. Благодаря наклону лопаток осуществляется быстрый отвод воды к краю круговой области рабочей зоны. Это происходит как под действием центробежной силы вращения, так и из-за силовой механики, обусловленной углом наклона лопасти.
5. При движении жидкости от точки отбора происходит падение давления, что обуславливает естественный забор воды из входного патрубка.
6. Заканчивая свое движение на краю круговой зоны турбинного колеса, вода перемещается с большой скоростью, создает значительное давление и выбрасывается естественным образом через выходной патрубок.

Такая физика процесса позволяет объяснить, почему центробежный насос способен не только перекачивать воду с поверхности, но и поднимать ее из скважин. При определенных соотношениях габаритов колеса, его оборотов, мощности привода достигаются настолько высокие показатели всасывающей силы, что жидкость легко поднимается из глубины в несколько метров.

Дополнительные элементы конструкции

Если приведенная выше функциональная схема содержит малое число значимых узлов, реальное устройство центробежного насоса включает дополнительные конструкционные элементы:

• передающий трубопровод, по которому жидкость поступает к точке отбора;
• фильтры грубой очистки, решающие задачу недопущения присутствия механических взвесей в турбинной камере;
• системы клапанов, блокирующих нештатное обратное движение жидкости;
• измеритель давления, контролирующий показатели внутри рабочей камеры;
• манометр для контроля выходного потока, поступающего в систему водоснабжения.

В оснащение любого бытового и особенно промышленного центробежного насоса входит запорная арматура. Она может быть ручной или автоматической. Задача узлов этого класса, без которых не обходится не один чертеж системы подачи жидкости — не только защищать насос от нештатных и аварийных ситуаций, но и при необходимости управлять входными и выходными потоками перекачиваемого тела

Проиллюстрировать важность работы запорной арматуры легко на примере дозаторов. Центробежные насосы такого типа действуют по следующей схеме:

• сигнал с управляющего устройства инициирует пуск;
• установленный на выходном патрубке датчик считает перекачанный объем;
• при достижении определенного порогового значения, сигнал счетчика поступает на электронно управляемый затвор выходного патрубка, который перекрывает поток;
• рост давления на выходе отслеживается датчиком, который и останавливает работу двигателя по достижении определенного значения параметра.

Вентиль ProFactor запорно-регулировочный

Газобалласт

В масляных насосах используются газобалластные механизмы для выброса влажного воздуха, которые подают атмосферный сухой воздух в объем сжатия. Балластный газ способствует тому, что открытие выпускного клапана начнется раньше, чем парциальное давление дойдет до точки росы, после чего происходит выброс как паров, так и газов. Газобалласт уменьшает предельный вакуум и снижает скорость действий, но при этом увеличивается спектр применения устройства.

Пластинчатый насос требует применения вакуумного специализированного масла, в котором отсутствуют низкокипящие фракции за счет использования вакуумной перегонки. В местах трения из-за перегрева в ходе работы начинается разложение масла, впоследствии возникают легкие углеводороды. Благодаря им уменьшается вакуум и повышается упругость паров.

Классификация насосов по отраслевому применению.

Из всего перечня насосного оборудования можно найти многочисленную номенклатуру
насосов, имеющих как специфику технологического производства, так и
область применения, близкого к гидравлическому и пневматическому
оборудованию. К таким насосам можно отнести: шестеренные маслонасосы,
циркуляционные, дозаторы, бытовые насосы, бочковые, пищевые, насосы
для криогенных жидкостей, насосы для производства химических нитей и
вакуумные насосы.

Видимо нецелесообразно приводить доводы в обосновании технологического сходства
вышеперечисленных насосов и гидропневматических установок, т.к. эту
информацию можно получить из обширного перечня технической
литературы.

Статья написана при участии особого конструкторско-технологического бюро ОАО «ОКТБ Кристалл».

Материальное исполнение насосов

Универсальность конструкции центробежных агрегатов предопределяет широкое распространение установок. Оборудование используется для перекачки очищенной воды, нефтепродуктов и жидкостей, смешанных с агрессивными или абразивными веществами. Для изготовления корпусов и роторов используются материалы, устойчивые к воздействию тех реагентов, для перекачки которых создана помпа. Дополнительно учитываются условия работы и длительность непрерывных рабочих циклов.

Металлическое исполнение

Стандартные устройства, используемые для перекачки воды и водных растворов, оснащаются корпусами из серого чугуна. В конструкции узлов применяются нержавеющая сталь и цветные металлы (для подшипниковых опор), роторы изготовлены из чугуна или углеродистой стали. Изредка используются установки, выполненные из титановых сплавов.

Футерованные и пластиковые исполнения

Если насос используется для перекачки агрессивных веществ (например, кислот или щелочей), то металлические компоненты разрушаются в результате коррозии. Применение нержавеющих или специальных сталей снижает степень износа, но приводит к росту стоимости конструкции. В этом случае целесообразно использовать компоненты, изготовленные из пластика или композитов. Тип материала, применяемого для производства деталей, указывается в технической документации (например, поливинилхлорид обозначается как PVC).

Встречается оборудование с корпусами из пластика, который проходит дополнительную механическую обработку. Но из-за сниженной механической прочности подобная конструкция используется для малогабаритных установок. Промышленные насосы для кислоты изготовлены из металла, который футерован слоем полимерного материала, предотвращающего коррозию

При изготовлении деталей важно обеспечить адгезию разнородных веществ и избежать трещин, через которые агрессивные растворы проникнут под слой пластика

Материалы уплотнительных колец

В зависимости от того, для чего планируется применение помпы, используются различные материалы для уплотнительных элементов. Наиболее часто встречаются детали, изготовленные из каучука на этилен-пропиленовой основе (код EPDM) и бутадиен-нитрильного типа (NBR). Каучук с фтором (Viton или FPM) или материал перфторированного типа используется в нагруженных установках для перекачки жидкостей с абразивной взвесью.

Классификация ПН

Современные пожарные насосы, назначение и виды предполагают несколько модификаций. На практике преимущественно применяют объемные, струйные, центробежные модификации:

Струйный насос

Этот вид помп классифицируется по двум типам:

• Водоструйные. Этими установками комплектуется каждая спецмашина. Они разрешают брать воду из водоемов даже с берегами, поросшими водной растительностью, ими же удаляют воду после пожара из помещений. Это оборудование эжекторного типа, в котором потенциал трансформируется в кинетическую энергию.
• Газоструйные. Агрегаты используются для наполнения центробежных агрегатов и трасс всасывания. Использует отработанные среды ДВС. Проходя по корпусу, рабочая среда создает разряженную зону, которая и осуществляет функционал.

Объемный насос

Передвижение среды в таком агрегате осуществляется посредством изменения объема внутреннего отсека. Объемные устройства классифицируются на несколько групп:

• Поршневые. В таких модификациях трансформация объема выполняется посредством движений поршневого элемента. Их достоинства — в высоком КПД, отличной всасываемости, а недостаток в том, что подача слаба и ее нельзя регулировать.
• Пластинчатые. Здесь работает лопатка ротора, вращаясь, она прижимается к гильзе, и формирует полости, изменяющие объем рабочей камеры. Полости движутся в направлении выхода, проталкивая к нему жидкость.
• Шестеренные. В таких насосах работа выполняется посредством двух колес, одно из которых двигается принудительно, второе — в  сцепке с ним свободно.
• Водокольцевые. Изменения пространства камеры выполняет ротор, ее объем трансформируется до 2 раз. Этот вид характеризует низкий коэффициент полезного действия, а перед началом работы, в насос следует завивать жидкость.

Центробежный насос

Насосы центробежного действия устанавливают на различные виды пожарной техники. Максимально востребованы установки консольного типа с правым вращением. Центробежные агрегаты различаются по показателям давления:

• до 2,0 МПа;
• до 5,0 МПа;
• агрегаты способные создавать и то и другое давление.

Этот тип насосов принято классифицировать по нескольким параметрам:

• По количеству колес. Насосы бывают 1-ступенчатые, 2-ступенчатые и с большим числом колес.
• Расположение вала. Элемент может быть расположен под наклоном, вертикально или горизонтально.
• Максимальный напор. Эта характеристика может быть нормальной – до 100 метров, высокой – до 300 метров, комбинированной – установки способные создавать и нормальный и высокий напор.
• Размещение в спецмашине. Агрегат может размещаться в автомобиле спереди, посредине и сзади.

Внутри корпуса центробежного насоса есть колесо, которое при вращении передает жидкости энергию, при увеличении скорости повышается давление. «Зуб» направляет воду в диффузор. Так на входе формируется разряженная зона, а на выходе  — с избыточным давлением. Закручивание жидкости купируют разделители.

Центробежная модификация

Роторные устройства

Обзор водяных насосов открывают роторные устройства. Их принципиальное отличие — отсутствие клапана. Иными словами, роторный насос для воды перемещает воду путем ее выталкивания. Осуществляет этот процесс специальный рабочий элемент — ротор. Это реализуется следующим образом: вода поступает в рабочую камеру. Движение ротора вдоль внутренних стенок рабочей камеры образует изменение объема замкнутого пространства, и вода по законам физики выталкивается.

Достоинства роторных насосов:

• высокий КПД;
• самовсасывание воды;
• возможность обратной подачи воды;
• перекачивание веществ любой вязкости и температуры;
• низкий уровень шума;
• отсутствие вибрации.

За счет возможности работы с агрессивными и вязкими веществами роторные насосы используются в химической, нефтяной, пищевой, морской промышленности. Подвид роторных насосов – шнековые – активно применяют при добыче нефти. Еще одна сфера применения – коммунальный хозяйства, где с их помощью поддерживают давление в системе отопления, при этом насос не нуждается в смазке и охлаждении.