Как работает насос: принцип работы, характеристики и виды устройств

В этой статье вы узнаете, сколько всего видов насосов, какие самые популярные виды насосов для воды/газа, устройство поршневых насосов, принцип работы вихревых, центробежных, роторных насосов.

Принцип работы насоса зависит от его вида, поэтому сначала нужно разобраться с видами насосов. Всего их насчитывают около трёх тысяч. Отличаются они конструкцией, способом действия, механизмом, способом подачи/выдачи воды. Все виды насосов можно поделить на две большие группы: объёмные и динамические.

В объёмных видах насосов жидкость/газ выталкивается из-за изменения объёма внутренней камеры. Самым популярным примером являются поршневые насосы. В них поршень отодвигается до конца камеры, вода же вслед за ним набирается в открытую камеру, после чего поршень начинает обратное движение – уменьшается объём камеры, повышается давление воды, и она вылетает из патрубка.

В динамических насосах не уменьшается объём камеры – вода выталкивается от воздействия на неё элементов насоса. Например, центробежные и вихревые.

Вот основные виды насосов:

• Поршневые
• Крыльчатые
• Пластинчато-роторные
• Шестеренные с наружным зацеплением
• Шестеренные с внутренним зацеплением
• Кулачковые с серпообразными роторами
• Импеллерные
• Синусные
• Винтовые
• Перистальтические
• Вихревые
• Центробежные

Ниже мы разберём 4 самых популярных вида насосов, расскажем про характеристики разных видов насосов, устройство насосов и принцип их работы.

Роторные насосы

Главная особенность роторных насосов – в них нет клапана. Эту роль выполняют роторы, которые герметично собой перекрывают подачу воды.

Принцип работы роторных насосов

Вода поступает с одной стороны насоса, выходит с противоположной. Внутри расположены два обрезанных полудиска. Между их шириной и стенкой насоса есть пространство, его и заполняет вода. Мотор приводит в движение полудиски. Они сконструированы так, чтобы не задевать друг друга при вращении. Порция воды герметизируется и перемещается ротором, после чего две камеры с водой соединяются, роторы их сжимают, из-за этого повышается давление, вода выталкивается из насоса. Роторы возвращаются на место, и цикл повторяется.

Плюсы роторных моделей:

• Высокая производительность
• Нет вибрации
• Не шумят
• Могут перекачивать густые, вязкие и горячие вещества
• Можно подать воду в обратную сторону, не снимая насос
• Вода самовсасывается
• Не нужно охлаждение
• Не нужна смазка

Минусы:

• Дорогой ремонт
• Высокая цена
• Не могут работать с твёрдыми вкраплениями

Роторные модели чаще всего используют в промышленности, главным образом в нефтяной сфере, однако также на химических, морских и пищевых предприятиях. Часто роторные насосы ставят коммунальные службы в центральную систему отопления.

Поршневые насосы

Поршневые модели насосов пользуются популярностью в быту и промышленности. В них есть два клапана. Находятся они в местах, где корпус соединяется с трубами подачи/выдачи воды. Корпус таких устройств представляет собой цилиндр. В нём находится поршень, плотно прилегающий к стенкам цилиндра. К поршню подсоединена трубка, которая соединяет его с шатуном. Второй соединён с кривошипом. Он находится на одной из сторон диска.

Принцип работы поршневых насосов

Мотор вращает диск с кривошипом. Когда кривошип отдаляется, он тянет за собой шатун, тот трубку, трубка поршень. Так повышается объём камеры, в которую поступает вода. Вода наполняет камеру, диск вращается. Кривошип толкает шатун, трубку и поршень. Поршень давит на воду, повышается давление, и вода выталкивается из насоса.

Основные плюсы поршневых насосов:

• Надёжные – в них почти нечему ломаться
• Простая сборка
• Не нужна смазка
• Не нужно охлаждение

Минусы:

• Низкая эффективность
• Невысокая производительность

Чаще всего поршневые насосы можно встретить в пищевой промышленности и в бытовой системе отопления. Нередко их используют и в химической сфере из-за того, что они могут работать с агрессивными и взрывоопасными веществами.

Центробежные насосы

Центробежные модели – динамические насосы. Они выталкивают воду при помощи лопастей. Конструкция центробежных насосов: на ось вращения крепится колесо с небольшим количеством лопастей, весь механизм находится в металлическом корпусе, вода в него поступает прямо в центр колеса, выходит она из боковой трубки.

Принцип работы центробежных насосов

Вода всасывается в устройство через трубу подачи. Поток разбивается на две части – вверх и вниз. Мотор двигает колесо с лопастями. Лопасти двигают порцию воды к трубке выхода и выталкивают её.

Плюсы центробежных насосов:

• Высокая производительность
• Высокий КПД (97%)
• Работают с большими объёмами воды
• Мощные
• Нет пульсации в водопроводе

Минусы:

• Должны быть полностью заполнены водой – в обратном случае могут заклинить
• Чувствительны к пузырькам воздуха
• Дорогой ремонт

Устанавливают центробежные модели в промышленности, они работают с большими объёмами воды, мощные и с высоким КПД; реже устанавливаются в быту, так как они предназначены для интенсивных и больших работ. При помощи центробежных насосов качают воду с неглубоких источников (до 10 метров).

Вихревые насосы

Одни из самых популярных моделей. Их конструкция и принцип работы схожи с центробежными аналогами. Конструкция вихревых насосов: на конец оси двигателя крепится диск с большим количеством лопастей/лопаток, механизм находится в корпусе, где вода поступает и выходит с противоположных сторон.

Принцип работы вихревых насосов

С одной стороны подаётся вода. Лопасти, вращаемые мотором, двигают потоки воды – всасывают, герметизируют и передвигают порции. Так внутри камеры насоса создаётся вихрь, который усиливает поток. Вода выталкивается вихрем и лопастями с противоположной стороны. На выходе напор воды увеличивается в 5-7 раз.

Плюсы вихревых насосов:

• Надёжные
• Работают с твёрдыми вкраплениями в воде
• Могут перекачивать агрессивные, газообразные и горячие жидкости
• Бесшумные
• Небольшие габариты
• Маленькая цена
• Большой напор выходящей воды

Минусы:

• Не могут перекачивать вязкие и густые жидкости
• Низкая производительность
• Низкая мощность
• Низкий КПД (не больше 45%)

Используют такие приборы в основном в быту – там, где нужно высокое давление жидкости на выходе. Например, в системах отопления, подъёма воды из глубоких колодцев (до 20 метров).