Динамический насос это кратко

Обновлено: 02.07.2024

Любая классификация возникает прежде всего для удобства. Так и с насосами: инженеры делят их на две большие группы: на динамические и объемные. Как такая классификация упрощает подбор оборудования, и какие общие черты есть у каждой группы насосов — разберемся в этой статье.

Словари и справочники дают такие определения:

Объемный насос — это машина, которая перекачивает жидкость или газ за счет изменения объема рабочей камеры. Пространство рабочей камеры в таких насосах по очереди открывается то на вход, то на выход.
Динамический насос — это машина, в которой рабочая камера всегда соединена и с входом, и с выходом одновременно. А рабочая среда перемещается под воздействием на нее рабочих элементов: лопастей в лопастных насосах, струях воды или пара в струйных насосах и так далее.

Как и многие другие определения, эти два точны, но не наглядны. Есть гораздо более понятный способ определить, объемный перед вами насос или динамический. Достаточно залить жидкость в напорный патрубок насоса. Если при выключенном двигателе жидкость свободно вытечет из другого патрубка, значит перед вами динамический насос. Если жидкость останется во внутреннем объеме насоса, значит перед вами насос объемного типа. Единственным исключением из этого правила являются динамические насосы с вмонтированными в корпус обратными клапанами.

Динамический или лопастной

Зачем это нужно

Главное отличие между динамическим и объемным насосом — зависимость между давлением и расходом жидкости. Объемный насос характеризуется стабильным расходом перекачиваемой среды, который мало зависит от давления. Это означает, что объемный насос всегда пытается вытолкнуть в напорную линию один и тот же объем жидкости или газа. Даже если в напорной линии больше нет места для жидкости, объемный насос все равно будет пытаться протолкнуть туда точно такую же порцию. В итоге, при работе на закрытую заслонку (когда кран на напорной линии закрыт, и жидкость никуда не может из нее вытечь) объемный насос просто остановится. Или сгорит.

Совсем другое дело — насос динамический. Он стремится, по мере сил, поддерживать стабильный перепад давления. Чем больше в напорной линии давление, тем меньше жидкости динамический насос перекачивает. В идеале, при закрытой напорной заслонке, насос будет поддерживать давление в напорной линии на некотором максимальном уровне. В отличие от объемного насоса, динамический не остановится при достижении максимального давления. Перекачиваемая среда в нем будет просто возвращаться обратно через рабочую камеру, преодолевая сопротивление рабочего элемента. Реальный динамический насос, правда, все равно может сгореть. Но это произойдет уже потому, что производители экономят на двигателях и охлаждении.

Как следствие, объемные насосы выбирают там, где нужно либо создать очень большой перепад давления, либо когда нужно поддерживать расход жидкости на одном уровне независимо от разности давлений. Динамические насосы не могут поддерживать большой перепад давлений. Зато они дешевле и могут создавать большой расход жидкости — жидкость будет течь тем быстрее, чем меньше перепад давлений. Поэтому, всегда в первую очередь рассматривают динамические насосы, и только если они не подходят — переходят к объемным.

Возможность самовсоса без предварительного залива

Еще одно отличие касается только насосов, перекачивающих жидкость, и связано оно с самовсосом посуху.

Высота самовсоса — это разница между уровнем жидкости и уровнем установки насоса. Различают два вида самовсоса: самовсос посуху — когда в момент включения двигателя в насосе нет воды, и самовсос под заливом, когда в момент включения двигателя в рабочей камере насоса уже есть вода

Различие заключается именно в самовсосе посуху. В этом случае, в течение некоторого времени после включения двигателя насос откачивает из всасывающей линии воздух. Во всасывающей линии образуется разряжение, которое и затягивает жидкость. Большинство объемных насосов для жидкости поддерживают самовсос посуху. Но не все. Часть из них используют перекачиваемую жидкость для смазки или охлаждения — сухой ход может разрушить такой насос. А часть насосов просто недостаточно герметична.

У динамических насосов и входной и выходной патрубки постоянно сообщаются с рабочей камерой, поэтому они не могут быть достаточно герметичными. Во время работы насоса роль своеобразного уплотнения, препятствующего обратному току жидкости, играет ускорение воды. Жидкость ускоряется в рабочей камере и затягивает за собой новую порцию воды. Но если изначально жидкости в рабочей камере нет, большинство динамических насосов не смогут создать достаточный вакуум, чтобы поднять воду до своего уровня. Исключением можно считать лишь вихревые насосы: некоторые из них поддерживают самовсос посуху на небольшую высоту.

Что есть что

Алгоритм выбора насоса

Выбор насоса во многом зависит от конкретной задачи: перекачиваемое вещество, температура, вязкость, давление, высота самовсоса. Вместе с тем, можно выделить несколько общих рекомендаций:

Если нет особых требований к насосу — рекомендуется выбирать динамические насосы. При прочих равных, они дешевле. Среди динамических — максимальный расход обеспечивают лопастные насосы, а максимальное давление — вихревые.
Если нужны высокое давление, стабильный самовсос или предсказуемый расход жидкости — стоит выбирать объемный насос. Если пульсации жидкости не принципиальны — стоит присмотреться к мембранным или поршневым вариантам. Если пульсации нежелательны, можно рассмотреть насосы с вращающимися рабочими элементами, такие, как шестеренные или роторные.

Еще одним важным критерием выбора насоса является его КПД. Идеальный насос должен преобразовывать всю поступающую в него энергию в энергию движения перекачиваемой среды. Но в реальных насосах часть поступающей энергии преобразовывается в тепло. Газ нагревается при сжатии, подшипники нагреваются от трения и т.п. При чем, зависимость потерь от скорости и напора весьма нелинейна: у многих насосов наблюдается высокий КПД в какой-то определенной области, и низкий КПД в любом другом диапазоне. Это особенно актуально для динамических насосов: для большинства из них производитель явно указывает рабочую точку — область с максимальным КПД. Поэтому поиск насоса лучше всего производить по рабочей точке.

Поршневые насосы по праву можно считать самыми первыми насосами, изобретенными человеком. Свое развитие они получили с началом промышленной революции и появления паровых машин. С течением времени постепенно возникали новые конструкции и модели насосов, но именно поршневые были наиболее распространены в мировом производстве. Но с развитием технологий в теперешних реалиях они уступили главенствующую роль насосам центробежным – насосам не только другой конструкции, а и иного принципа работы.

Как уже было указано ранее, основная классификация насосов идет по типу рабочей камеры – они делятся на объемные и динамические. У динамических насосов объем рабочего пространства неизменен, в них движение воды происходит по гидродинамическому принципу. В результате вращения рабочего колеса внутри рабочей камеры насоса кинетическая энергия от рабочего колеса передается перекачиваемому потоку жидкости, которая в последующих элементах (направляющем аппарате, спирали, диффузоре) преобразуется в потенциальную энергию (энергию давления). Таким образом и создается необходимый напор.

лопастные – в них главным рабочим органом является колесо с лопастями;
вихревые (преобразуют механическую энергию в потенциальную энергию потока жидкости, не за счет центробежных сил от колеса с лопатками, а в процессе вихревого образования в рабочем пространстве насоса);
струйные (в них рабочим органом служит вспомогательная жидкость, пар или газ, за счет передачи кинетической энергии от которых происходит перемещение рабочей жидкости);

центробежные (насосы, которые работают на принципе преобразования механической энергии вала двигателя в потенциальную энергию потока жидкости под действием центробежной силы, возникающей при воздействии лопаток рабочего колеса на жидкую среду);
осевые (рабочая жидкость (газ) в них движется по оси вращения рабочего колеса пропеллерного вида);
радиальные (в них рабочим органом является конструктивно установленное радиальное колесо).

Устройство центробежного насоса Устройство центробежного насоса: 1 — корпус насоса; 2 — фланцы всасывающего и нагнетательного патрубков; 3 — корпус электродвигателя; 4 — рабочее колесо; 5 — вал; 6 — торцевое уплотнение вала; 7 — подшипники скольжения; 8 — крыльчатка охлаждения двигателя; 9 — статор

Основными узлами центробежного насоса в самом простом исполнении являются стальной или чугунный корпус, по форме немного напоминающий улитку, расположенный внутри него вал и рабочее колесо, закрепленное на этом валу. Вращение от вала колесу передается посредством шпонки. Рабочее колесо, изготовленное из полимерных материалов, состоит из двух дисков и нескольких закрепленных между ними лопаток. Лопатки имеют изогнутую форму и развернуты выпуклой стороной по направлению вращения.

В опорных узлах вала рабочего колеса установлены подшипники скольжения. Хвостовик вала выходит из корпуса и связывается посредством муфты с ротором электродвигателя, выступающего в качестве привода. Отверстие в корпусе насоса, через которое проходит хвостовик вала, имеет уплотнение, предотвращающее утечки рабочей жидкости. Раньше в качестве уплотнения выступала сальниковая набивка, теперь же лучше выбирать модели насосов с торцевым уплотнением, которое является более надежным и может сохранять герметичность корпуса насоса даже при смещении вала или вибрациях.

Принцип работы центробежного насоса

После запуска электродвигателя вал насоса начинает вращаться. Лопатки установленного на валу колеса заставляют вращаться и находящуюся в рабочей камере насоса жидкость. Как только жидкость начинает двигаться по кругу, она подвергается воздействию центробежной силы, которая направлена от центра. Это приводит к тому, что в центральной части рабочего колеса создается разрежение, а на периферии повышается давление. При повышении давления жидкость с периферии рабочего колеса поступает в изогнутый кверху нагнетательный патрубок. Вследствие этого на выходе всасывающего патрубка центробежного насоса образуется разрежение, под действием которого происходит поступление жидкости в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, будет осуществляться непрерывная подача рабочей жидкости насосом из всасывающего в нагнетательный трубопровод. Движение жидкости в центробежном насосе

Всё насосное оборудование, применяемое для перекачки и транспортировки жидкостей, по конструкции рабочей камеры и, соответственно, способу силового действия, делится на две большие группы. Это объёмные агрегаты, которые чаще применяют на производствах, и насосы динамического типа, успешно используемые как для промышленных нужд, так и в быту.
Мы расскажем об их видах, конструктивных особенностях и технических характеристиках – а видео в этой статье поможет вам лучше усвоить полученную информацию.

Классификация динамических насосов

В общих чертах, динамический насос функционирует так. Энергия воды, перекачиваемой через рабочую камеру агрегата, из кинетической преобразуется в статическую.
В результате, при уменьшающейся скорости растёт давление — этот процесс и называется динамикой. Остальные нюансы, зависят от конструктивных особенностей данного оборудования.
Поэтому сначала поясним, как классифицируются динамо насосы.

Объёмные насосы, динамические насосы, имеют общие конструктивные решения. Например, по пространственному положению оси, все они подразделяются на горизонтальные и вертикальные.
Итак:

Имеет значение вариант расположения рабочих деталей. В зависимости от этого, насосы бывают с внутренними или выносными опорами, моноблочные, или консольные.
Расположение входного отверстия в них тоже может быть разным: осевое, боковое, двухстороннее.
Различают насосы и по числу потоков и ступеней. Таким образом, они могут быть одноступенчатыми, двухступенчатыми или многоступенчатыми. То же самое и с потоками: однопоточные, двухпоточные и многопоточные.
Свою лепту в классификацию вносят и эксплуатационные характеристики. По ним, насосы делят на: реверсивные, дозировочные, обратимые и регулируемые.
Классифицируются насосы и по конструкции двигателя. Существует семь вариантов их исполнения: паровые, гидроприводные, пневматические, дизельные, электронасосные, мотонасосные и турбонасосные.

Обратите внимание! Такой агрегат может иметь не один, а несколько насосов, а в комплекте с трубопроводом, соединительной и запорной арматурной, именуется насосной станцией.

Данное оборудование производится согласно ГОСТ 6134-2007 Насосы динамические. Методы испытаний.
Многие варианты насосов имеют свою специфику использования, например: перекачка нефти, агрессивных жидкостей, масел. Мы же расскажем более подробно о тех вариантах насосного оборудования, которое применяется на производствах и в быту, для обустройства водопроводных и канализационных сетей.

Лопастные насосы: устройство и принцип действия

Этот вид насосного оборудования приобрёл наибольшую популярность в современных коммуникационных системах. Их работа основана на силовом воздействии потока перекачиваемой воды на лопасти рабочего колеса. Но механизм этого взаимодействия различен, от чего зависят и эксплуатационные характеристики насоса, и его цена.

Центробежные

Во всех лопастных моделях, главной рабочей деталью является колесо, посаженное на вал. Оно состоит из двух дисков с изогнутыми лопастями, располагающимися между ними.
В процессе работы механизма, лопасти колеса движутся в направлении, противоположном вращению вала:

Во внутреннем пространстве колеса они образуют своеобразные пазы, заполняющиеся водой при запуске насоса. Вращаясь, жидкость с ускорением выбрасывается из колеса. Таким образом, в центре его полости создаётся разреженная сфера, а на периферии давление повышается.

Многоступенчатый центробежный насос моноблочный

Всасывающий и отводящий патрубки обеспечивают беспрепятственный проход воды через колесо, заставляя его непрерывно двигаться. Отводится вода по камере, имеющей спиральную конфигурацию, и поступает в трубопровод через соединительный патрубок с диффузором.
Отвод жидкости из рабочей зоны центробежного насоса, может быть и турбинным. То есть, прежде чем вода попадёт в отводную камеру, она проходит через направляющий аппарат, представляющий собой ряд неподвижных лопаток.
С увеличением диаметра рабочего колеса, а так же частоты его вращения, растёт и центробежная сила. Пропорционально этим показателям увеличивается и динамический напор агрегата.
Чтобы не пришлось увеличивать размер, в агрегатах увеличивают количество рабочих колёс, сажая их на общий вал. В многоступенчатых моделях, вода поочерёдно проходит через каждое из них. В этом случае, динамический напор насоса – это суммированные напоры, выдаваемые всеми колёсами.
Бытовые насосы, имеющие центробежную конструкцию, чаще всего бывают моноблочными, и этот вариант вы можете видеть на фото сверху. В этом случае, рабочее колесо посажено на удлинённый вал электродвигателя.
В промышленных моделях, двигатель соединяется с насосом с помощью привода (шкива) или редуктора. Насосные агрегаты могут быть предназначены для перекачки чистой воды, канализационных стоков, дренажа.

Есть так же и тепловые варианты, предназначенные для использования в автономных отопительных системах и нагрева воды. Одноступенчатые центробежные насосы могут развивать напор до 120м, а у многоступенчатых моделей этот показатель может достигать и 2000м.
У агрегатов специального назначения, мощностные характеристики могут быть ещё выше.

Установить гидродинамический насос своими руками сложно, тут требуются определённые знания и дополнительное оборудование – никакая инструкция не поможет. Вообще, когда дело касается отопительной системы, экономия, как говорится, неуместна.

Осевые и диагональные насосы

Рабочее колесо осевого насоса имеет совсем другую конструкцию: оно состоит из втулки с укрепленными на ней лопастями обтекаемой формы, имеющими специальную кромку. Само колесо вращается в отдельной цилиндрической камере, заполненной жидкостью.
Итак:

За счёт динамического воздействия лопастей на жидкость, давление в нижней части камеры понижается, а сверху – повышается. Вода при этом движется поступательно, в том же направлении, что и ось колеса. Отсюда, собственно, и название насоса.
К рабочему колесу небольшого осевого насоса, вода попадает через патрубок конической формы. Торможение вращательного движения перекачиваемой воды происходит при её попадании в аппарат для выпрямления, находящийся непосредственно перед выходным отверстием. С подающим трубопроводом, выход соединяется через коленчатый отводной патрубок.
В мощных агрегатах, установлены уже не патрубки, а камеры с всасывающими трубами. Есть модификации осевых насосов с поворотными лопастями, а есть – с жёстко закреплёнными. В агрегатах этого типа, двигатель и насос, чаще всего, соединяются между собой с помощью муфты.

Вариант осевого насоса

По сравнению с центробежными вариантами, осевые насосы имеют довольно маленький напор, но при этом показатели подачи у них гораздо выше. Поэтому их не применяют для подъёма воды из колодца. А вот для её транспортировки на значительные расстояния, это наилучший вариант.
Что касается диагональных лопастных насосов, то их отличие состоит в направлении потока перекачиваемой воды. Она движется не по радиусу, как в центробежных моделях, или вдоль оси, как у осевых агрегатов, а наклонно, пересекая рабочую камеру по диагонали.

Этот принцип работы, позволяет одновременно использовать и центробежную, и подъёмную силу, тем самым увеличивая напор.
Внутренняя конфигурация диагонального насоса может быть похожей на осевой или центробежный вариант, да и параметры напора и подачи занимают между этими модификациями промежуточное положение. Такую конструкцию часто имеют дренажные насосы.

Вихревые

Главной деталью насоса вихревого типа, тоже является рабочее колесо. Только в этом случае, оно выглядит, как плоский диск, имеющий короткие прямые лопатки, расположенные вдоль окружности колеса.
В рабочей зоне насоса, предусмотрена соответствующая полость с уплотнением, в которой лопатки и будут двигаться:

Вращаясь с большой скоростью, колесо увлекает за собой жидкость. Под воздействием центробежной силы создаётся вихревое движение, которое и послужило названием для данного вида насосного оборудования. Его отличительной особенностью, является вот какой факт.

Устройство вихревого насоса

Определённый объём воды движется от входа в рабочую полость, до отводящего отверстия по винтообразной траектории. Многократно попадая между вращающимися лопастями, она каждый раз получает ускорение. При этом, естественно, увеличивается и напор.
Благодаря такой конструкции, данный показатель у вихревого насоса в несколько раз превышает характеристики центробежного варианта с аналогичным размером рабочего колеса и той же скорости его вращения. Это позволяет изготавливать насосы вихревой конструкции с меньшей массой и габаритами.

Но, как водится, недостатки у этого оборудования тоже имеются. Проблема в том, что вихревые насосы могут работать только с чистой водой.
Даже относительно небольшое содержание в ней твёрдых частиц, способствует быстрому износу деталей. Максимальный напор такого оборудования составляет не более 90м, что вполне достаточно для подачи воды в дом из питьевого колодца.

Насос - это гидравлическая машина, позволяющая преобразовать механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости.

Для различных нужд были разработаны, различные типы насосов, каждый из которых, обладает определенными свойствами.

Одни насосы лучше подходят для перекачки больших объемов жидкости, другие способны создать высокий напор или всасывать жидкость с большой глубины, есть насосы которые работают на гидравлическом масле и создают высокое давление, и этот список можно продолжать очень долго.

Во всем разнообразии видов насосов можно выделить два основных типа - насосы динамические (лопастные) и объемные.

Динамические насосы

Динамический насос, это гидравлическая машина, в которой жидкость перемещается под силовым воздействием в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. Перекачивание жидкости в динамических насосах осуществляется, как правило за счет сил инерции (в лопастных) или трения (в насосах трения).

Объемные насосы

Объемный насос, это гидравлическая машина, в которой передача энергии жидкости осуществляется за счет изменения объема рабочей камеры. Рабочая камера объемного насоса - герметична и попеременно сообщается с линиями нагнетания и всасывания - входом и выходом насоса.

Отличия объемных насосов от динамических

Объемные насосы обладают рядом свойств, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от динамических машин:

Читайте также: