1 Как устроен роторный насос?
Проточная часть роторного аппарата оснащена одним полым диском, который вращается. Этот диск совершает вращательные движения, благодаря чему, перекачиваемая жидкость передвигается от всасывающего до выходного патрубка.
Роторные насосы, оборудованные одним диском, применяют тогда, когда необходима перекачка жидкости, в которой есть твердые частицы. При этом устройства данного типа имеют низкую скорость вращения, что способствует повышению эксплуатационного срока и снижает вероятность поломок. Нередко можно встретить и роторный насос с несколькими дисками, установленными внутри проточной части.
Принцип работы роторного насоса
Насос роторный, благодаря своим конструкционным особенностям, имеет несколько значимых преимуществ:
- его работа знаменуется повышенным уровнем коэффициента полезного действия. При этом КПД не имеет зависимости от степени вязкости перекачиваемой жидкости;
- работа диска способствует эффективному всасыванию твердых частиц вместе с жидкостью;
- устройство способно работать без жидкости, если этому способствуют определенные обстоятельства;
- аппарат запускается даже при условии отсутствия жидкости внутри рабочей камеры;
- эти приборы подходят для очищения нисходящих труб от находящейся в них жидкости. Данная операция возможна, благодаря функции обратного потока, что лишает необходимости, применять второй насос, либо переключать патрубки;
- характеризуются роторные насосы универсальностью. Она обусловливается способностью перекачивать жидкость разного состава, включая воду, загрязненную твердыми частицами и химическими веществами.
Роторный агрегат работает на основе вращения диска, имеющего пологую форму. Диск, которым оборудован насос роторный, соприкасаясь с внутренними стенками устройства, вращается, при этом вращение производится на низких оборотах.
Эта процедура воспроизводит всасывающую линию, и жидкость начинает передвигаться по трубам системы. Управление диском осуществляется за счет мембраны. Проще говоря, диск своими вращениями создает две герметичных камеры, которые разделены между собой. В первую из камер жидкость всасывается и передается во вторую, из которой выталкивается по выходному патрубку к «финишной прямой».
Высокая устойчивость к износам обусловлена в том числе тем, что устройство роторно пластинчатых насосов, сам по себе, не содержит большого количества деталей и элементов. При этом все части можно легко отремонтировать или заменить, так как разобрать и собрать прибор смогут многие. При всем этом насос для воды с ротором способен работать с пятью видами жидких веществ:
- Вязкие и летучие.
- Смазочные масляные вещества и жидкость, состав которой отличается высоким уровнем сухости.
- Жидкие вещества, вызывающие коррозию, так называемая агрессивная жидкость.
- жидкие отходы промышленной деятельности.
- Жидкие составы, содержащие вещества абразивного вида.
что это такое и принцип работы. Ротационные насосы.
С давних времен стояла задача подъема и транспортировки воды. Самыми первыми устройствами такого типа были водоподъемные колеса. Считается, что их изобрели Египтяне. Водоподъемная машина представляла собой колесо, по окружности которого были прикреплены кувшины. Нижник край колеса был опущен в воду. При вращении колеса вокруг оси, кувшины зачерпывали воду из водоема, а затем в верхней точке колеса, вода выливалась из кувшинов в специальный приемный лоток. для вращения устройства применялать мускульная сила человека или животных.
Архимед (287–212 гг. до н. э.), великий ученый древности, изобрел винтовое водоподъемное устройство, позже названное в его честь. Это устройство поднимало воду с помощью вращающегося внутри трубы винта, но некоторое количество воды всегда стекало обратно, т. к. в те времена эффективные уплотнения были неизвестны. В результате, была выведена зависимость между наклоном винта и подачей. При работе можно было выбрать между большим объемом поднимаемой воды или большей высотой подъема. Чем больше наклон винта, тем больше высота подачи при уменьшении производительности.
Первый поршневой насос для тушения пожаров, изобратенный древнегреческим механиком Ктесибием, был описан еще в 1 веке до н. э. Эти насосы, по праву, можно считать самыми первыми насосами. До начала 18 века насосы этого типа использовались довольно редко, т.к. изготовленные из дерева они часто ломались. Развитие эти насосы получили после того, как их начали изготавливать из металла. С началом промышленной революции и появлением паровых машин, поршневые насосы стали использовать для откачки воды из шахт и рудников. В настоящее время, поршн
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 центробежных насосов
Существуют различные виды центробежных насосов, для классификации используются различия в конструкции корпуса и числе ступеней нагнетания жидкости в напорный рукав. Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом. Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа. Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.
Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.
По расположению патрубков насосов
В зависимости от расположения патрубков помпы центробежного типа делятся на 2 категории:
- 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.
- 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.
Деление насосов с ротором на типы
Всё насосное оборудование с ротором можно поделить на два вида:
- Агрегаты с «мокрым» ротором;
- Насосы с «сухим» ротором.
В первом случае речь идёт о механизме, ротор которого не имеет прямого контакта с перекачиваемой водой. Обособленность ротора в механизме помпы поддерживают специальные керамические или металлические уплотнители в виде колец. Они-то и защищают ротор от прямого контакта узлов с перекачиваемой средой. Но здесь принцип работы устройства с мокрым ротором заключается в том, что между трущимися друг о друга защитными кольцами располагается тонкий, еле заметный водяной слой. Он способствует поддержанию разности давления в системе отопления и в рабочей камере, а значит, обеспечивает герметичность роторного отсека. При этом в моменты работы кольца -уплотнители притираются друг к другу сильнее, что обеспечивает еще большую герметичность устройства.
Принцип работы циркуляционного насоса
Кроме того, принцип работы помпы с «мокрым» ротором заключается еще и в том, что смазывание и охлаждение двигателя устройства происходит за счёт воды, которую насос перекачивает.
Благодаря именно таким принципам работы агрегат с «мокрым» ротором отличается целым рядом преимуществ:
- Низкий уровень шума при перекачивании воды по системе;
- Скромный вес и небольшие габариты;
- Возможность длительной эксплуатации без остановок;
- Экономичное энергопотребление;
- Простота монтажа, настройки, обслуживания и ремонта.
При этом большей популярностью у современного потребителя пользуются именно моноблочные устройства с «мокрым» ротором.
Если же говорить о водоподающих насосах с ротором «мокрого» типа, то и здесь устройства будут немного уступать своим собратьям с «сухим» ротором. Но это относится только к поверхностным агрегатам.
Применение тепловых насосов в автономных системах отопления
Устанавливается оборудование на трубе обратной циркуляции теплоносителя. Если строение 2-3 этажное, то для подачи воды на каждый этаж нужно интегрировать еще один прибор. Различаются особенности применения насосов по типу схемы магистрали.
Закрытая система отопления
Особенность закрытой схемы в герметичности. Теплоноситель не контактирует с кислородом, сохраняется определенное давление в трубах (выше атмосферного). Расширительный бак герметичный, разделен мембраной – одна половина для воды, другая для воздуха. Такая конструкция поддерживает оптимальное давление в системе.
К плюсам закрытой схемы относят низкий уровень заиливания, завоздушивания магистрали и возможность использования антифриза в качестве теплоносителя. Для регулировки контуров устанавливаются краны Маевского, но можно обойтись без системы для стравливания воздуха и предохранителей перед тепловым насосом.
Система отопления открытого типа
При формировании контуров нужно соблюдать определенные правила:
- Участок трубопровода от котла должен быть самым длинным и прямым. Это разгонный трубопровод, который нужен для подъема нагретой жидкости.
- Трубы для обратной циркуляции всегда укладываются с уклоном.
- Открытый расширительный бак устанавливается в верхней точке схемы. Крышки нет, потому антифриз в систему не запускается. Хозяину нужно регулярно замерять количество воды и при необходимости доливать ее в расширительный бак.
- Давление в системе равно атмосферному.
- Чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя, в схему с поворотами и изгибами также встраивается тепловой насос.
Контуры теплых полов
Теплые полы без насосов не выкладываются, горизонтальный контур не позволяет жидкости стекать самотеком, поэтому без принудительной циркуляции схема работать не будет.
Правила монтажа:
- На патрубок входа подается теплоноситель, разогретый до высоких температур. Чтобы снизить уровень нагрева, в блоке смесителя подача смешивается с обраткой.
- Подающий коллектор нужно соединить с выходным патрубком, а на входе насоса установить терморегулятор. Это позволит управлять смесительным блоком.
- После смешивания в подающий коллектор жидкость поступает в нужном режиме нагрева, после чего направляется по контуру теплых полов. Охлажденная обратка направляется в смеситель для снижения температуры подаваемого теплоносителя.
Циркуляционный насос обеспечивает движение воды в теплых полах, если электричества не будет, система не заработает – это нужно учитывать при обустройстве контуров в загородных домах.
Лучшие производители центробежных насосов для подачи воды
Для систем водоснабжения или откачки грунтовых вод используется оборудование, разработанное компаниями Grundfos, Wilo, KSB. Например, помпа NL 40/200B-11/2 от компании Wilo оборудована 3-фазным электрическим двигателем, соответствует классу защиты IP55.
Оборудование комплектуется переходными фланцами, позволяющими подключать трубопроводы диаметром от 32 до 150 мм. Давление в напорной магистрали достигает 16 атмосфер. Приобрести в Москве насос для воды производства Wilo можно у официальных представителей, стоимость зависит от состава комплекта.
Производитель Grundfos поставляет самовсасывающие помпы центробежного типа, примером установки является насос JP PT-H для бытового водоснабжения. Корпус изделия выполнен из нержавеющей стали, для изготовления ротора применены композитные материалы.
За счет установки эжекторного блока допускается подача воды из скважин глубиной до 8 м. Для привода ротора используется 1-фазный электродвигатель, предусмотрен термический защитный предохранитель. Перед пуском владелец заливает рабочую полость и всасывающий рукав водой.
Оборудование для нефтехимических предприятий производится компаниями Sulzer, Ruhrpumpen. Установки подбираются специалистами заводов в зависимости от требований заказчика. Предприятия поставляют помпы с различными типами двигателей, предусмотрено автоматическое управление с защитными блоками.
Аналогичным образом поставляются насосные станции для химических предприятий и горнодобывающей отрасли. Выпуском изделий занимаются заводы компаний Munsch, Warman, Krebs и ряда других европейских и американских фирм.
Монтаж
Монтаж циркуляционного насоса для системы отопления, как и любого другого отопительного оборудования, должен осуществляться согласно руководству по монтажу, а также в соответствии с проектом отопительной системы. Однако можно выделить некоторые общие требования по установке циркуляционного насоса:
Принцип работы циркуляционного насоса.
- Направление движения теплоносителя должно совпадать с направлением, указанным стрелкой на корпусе;
- Насос должен устанавливаться между котлом и отопительным контуром (но никак не между радиаторами). Он может монтироваться как на подаче, так и на обратке, однако предпочтение отдается обратному трубопроводу. Конкретное место монтажа должно быть легкодоступным, т.к. в процессе эксплуатации может потребоваться его обслуживание или замена в случае выхода из строя;
- Запрещается ставить теплоизоляцию на моторный отсек;
- После циркуляционного насоса с мокрым ротором рекомендуется установить обратный клапан, который в случае нештатной ситуации, предотвратит движение теплоносителя в обратном направлении;
- Перед и после насоса необходимо установить запорные краны. В случае поломки, запорная арматура позволит снять/заменить устройство без слива теплоносителя из системы;
- Перед и после него рекомендуется поставить антивибрационные вставки. Это не касается небольших насосов;
- После монтажа, корпус не должен испытывать давление от подсоединенных труб. При установке циркуляционного насоса на относительно протяженных трубопроводах, рекомендуется зафиксировать как сами трубы, так и насос. Это позволит уменьшить негативное воздействие вибрации;
Unipump.
Примечание! Перед насосом обязательна установка сетчатого фильтра, который позволит снизить вероятность повреждения механизмов различными механическими частицами (песок, ржавчина, окалина или другой шлам). Помимо этого, избежать загрязнения такими частицами, позволит его правильное месторасположение, он не должен быть установлен в самом нижнем участке отопительной системы.
Установка циркуляционного насосв с мокрым ротором в наивысшей точке системы может привести к тому, что в него будет часто попадать воздух. Если все же в нем скопился воздух, необходимо при помощи отвертки или монетки медленно открутить винт спуска воздуха и дать теплоносителю вытечь в течении 2-4 секунд;
Для поддержания циркуляционного насоса для системы отопления запрещается использовать деревянные (или выполненные из любого другого пожароопасного материала) подпорки, т.к. во время работы корпус может нагреваться до температуры +124°C, таким образом возможно возгорание таких подпорок;
Примечание! Всегда следует помнить, что корпус работающего насоса нагревается до высоких температур и существует вероятность ожога при соприкосновении с ним.
- Если система отопления только что смонтирована, перед эксплуатацией рекомендуется ее промыть водой температурой 80-85°C, после чего слить воду и только после этого заполнять систему «постоянным» теплоносителем. Это позволит удалить все загрязнения, которые могли попасть в отопительный контур в процессе монтажных работ;
- Вал мотора должен всегда находиться в горизонтальном положении.
Насос Wilo на распределительном коллекторе теплого пола.
Монтаж
Компоновка
Действующие нормативы запрещают самовольное изменение параметров трубопровода ГВС. Циркуляционный насос монтируют в байпасе посредством «американок», параллельно подводкам полотенцесушителя, направление воды в ветках должно совпадать. Предпочтительно врезать обводку в обратку из полотенчика.
Обводной участок отсекают шаровыми кранами. Перед насосом устанавливают сетчатый фильтр-грязевик с сеткой 500 мкм. В промышленных установках за агрегатом расположен обратный клапан, препятствующий противоходу, для маломощных моделей — это лишнее сопротивление. При необходимости естественную циркуляцию восстанавливают, перекрыв запорную арматуру.
В вариантах с обратным клапаном или диффузором ток по основной магистрали восстанавливается после отключения двигателя. Первая компоновка отказывает при засорение, вторая – требует гидравлического расчета, сложная в изготовлении.
Нестандартное решение
Избежать проблем узоконивания изменений помогает устройство замкнутого контура из полотенчика и аппарата рубашечного типа, одетого на магистраль. Недостаток: разница нагрева стояка и полотенчика превышает 10 ºС. Помпа ускорит конвекцию, повысит эффективность теплообмена.
Самоделка:
Подключение, управление
Электроподключение выполняют по трехпроводной схеме с защитным проводником PE. Запитыват через УЗО, проводку, штепсельные розетки организуют согласно требований раздела 7 ПУЭ, инструкций производителя.
Защиту от холостого (сухого) хода, при отсутствии встроенной, реализуют посредством реле давления, протока. С обоих сторон устройства необходимы прямые участки длиной не менее трех внутренних диаметров.
Известны три метода управления помпой:
- Ручной – самый неудобный способ. Изделие работает до отключения автомата или извлечения сетевой вилки жильцом. Нужно вовремя реагировать на прекращение водоснабжения, защита мотора – только тепловая.
- Таймером. Пользователь практически подбирает интервалы включения. Обратной связи, оперативной реакции на изменения температуры полотенчика – нет.
- Терморегулятором. Простое устройство, представляет термовыключатель, встроенный в цепь питания, срабатывающий от температурного датчика в подающей или обратной линии. Продвинутые электронные девайсы интегрированы в управляющий модуль.
Реле времени Grundfos с суточной шкалой TS 2 N/T крепится на корпус, TS 3/T – на стену.
Настенный терморегулятор Grundfos ET 2 подключают к накладному или погружному термодатчику. Стоимость сопоставима с адаптивно регулируемым электронасосом ALPHA2.
Видео советы по подключению агрегата и термостата:
Ошибки
Направление потока должно совпадать со стрелкой на корпусе. Ось электродвигателя всегда располагают горизонтально. Изменение положения головки мотора выполняют по инструкции к изделию.
Избегайте заужений прохода на арматуре, соединениях. Выбирите фильтр на типоразмер больше, чтобы сохранить диаметр переходников. Минимизируйте число колен. Монтаж помпы на вертикальных участках снижает КПД, повышает шумность.
На фото ниже заужены проходные сечения фитингов, добавлены лишние латунные уголки:
За компактную врезку без прямых участков платят потерями напора.
Автор видео встроил насос напрямую в подающую линию, автоматическая блокировка сухого хода не предусмотрена:
Система отопления без насоса и с насосом.
Отопление без насоса Самостоятельную циркуляцию жидкости обеспечивает разница температур и массы теплоносителя в нагретом и охлажденном состоянии.
Система отопления без насоса называется – система с естественной циркуляцией. Поклонники систем с естественной циркуляцией основным своим доводом в её пользу считают отсутствие в дополнительного сложного оборудования – насоса. Ведь этот конструктивно сложный агрегат не застрахован от поломки. К тому же для его работы требуется подключение электропитания, а это ещё одна статья расходов.
Ну и что же тут сказать??? Всё так.
Оба этих довода справедливы, но так ли хорошо отопление в частном доме без насоса. Давайте посчитаем.
Циркуляция начинается от котла, который должен быть не только смонтирован на этаже ниже самого низко установленного радиатора, но и иметь разгонный вертикальный участок из трубы большого диаметра. К тому же такой большой трубопровод должен идти до самой высокой точки системы отопления, расположенной выше последнего радиатора.
Далее в верхней точке монтируется расширительный бак и раздающий коллектор, который не только выполнен из трубы большого диаметра, но и должен быть расположен под углом не менее 3 градусов.
Отсюда следует, что система с естественной циркуляцией не только сложна в проектировании и монтаже, но и неприглядна в плане декора – трубы большого диаметра сложно декорировать и придется отказаться от скрытого монтажа радиаторов отопления.
Кроме того, в системе отопления дома без насоса невозможно создать большое давление так необходимое для корректной работы современных радиаторов. А уж если случиться засор в трубопроводе, то одной только разницы температур не хватит для того чтобы его протолкнуть и это приведет к остановке всей системы отопления.
Система отопления с насосом
На фоне этого затраты электроэнергии в 30 – 40 Вт на поддержание работоспособности насоса не кажутся такими уж завышенными.
Системы с искусственной циркуляцией теплоносителя не только решает все перечисленные выше проблемы, но и обеспечивает большую теплоотдачу и равномерный прогрев всего трубопровода.
Сама же схема отопления с насосом выглядит следующим образом в трубопровод до котла или после него(в зависимости от модели насоса) устанавливается циркуляционный агрегат, который помогает перемещать теплоноситель по системе отопления.
Что такое циркуляционный насос и для чего он нужен
Циркуляционный насос с мокрым ротором в разрезе
Циркуляционный насос это такое устройств, которое изменяет скорость движения жидкой среды без изменения давления. В системах отопления ставится для более эффективного обогрева. В системах с принудительной циркуляцией он — обязательный элемент, в гравитационных — можно ставить, если требуется увеличить тепловую мощность. Установка циркуляционного насоса с несколькими скоростями дает возможность менять количество переносимого тепла в зависимости от температуры на улице, поддерживая таким образом стабильную температуру в помещении.
Есть два типа подобных агрегатов — с сухим и мокрым ротором. Устройства с сухим ротором имеют высокий КПД (порядка 80%), но сильно шумят, требуют регулярного обслуживания. Агрегаты с мокрым ротором работают почти бесшумно, при нормальном качестве теплоносителя могут качать воду без отказов более 10 лет. Они имеют меньший КПД (порядка 50%), но их характеристик более чем достаточно для отопления любого частного дома.
