Что собой представляет центробежный насос – его устройство и принцип действия

Если разговор зашел о центробежных насосах, то необходимо отметить, что это самые распространенные гидравлические машины динамического действия. Их область применения настолько широка, что, наверное, сразу не вспомнить те сферы человеческой деятельности, где бы они не применялись. Поэтому стоит подробнее разобрать центробежный насос (устройство и принцип действия), а также рассмотреть его классификацию.

Помимо этого, центробежный насос – это один из самых популярных видов для проектирования и создания схем водоснабжения частных домов с гидроаккумулятором. Благодаря своей надежной конструкции и долговечности он распространен не только в загородном строительстве, но и во многих областях промышленности. К тому же такие конструкции просты в обслуживании и регулировке, которую можно производить самостоятельно. И, пожалуй, решающим фактором при выборе этих насосов является доступная цена из-за несложного процесса изготовления агрегата.

Как устроен

Основной деталью устройства центробежного насоса является рабочее колесо. Это совершенно уникальная конструкция, с помощью которой внутри рабочей полости создается давление, перекачивающее воду или любую другую жидкость. Это давление и есть напор, который является одной из основных характеристик агрегата.

Рабочее колесо центробежного насоса состоит из диска, на который прикреплены лопатки сложной формы. На фото ниже это хорошо видно. Так вот жидкость, попадая в межлопаточное пространство, подается под большим давлением в отвод, который собой представляет канал особой формы. Так вот именно данная форма и помогает сохранить энергию потока, которая внутри отвода переходит из кинетической в потенциальную. При этом энергетический переход происходит с минимальными гидравлическими потерями.

В настоящее время центробежные насосы (точнее конструкция рабочего колеса) делятся на открытого и закрытого типа. Первые – это диск с лопатками, второй – это то же самое, только добавлен еще один внешний диск, который и с другой стороны закрывает лопатки. Первая модификация используется для перекачивания вязких материалов. Но у второго выше КПД.

Рабочее колесо насаживается на вал, он же ротор устройства, и держится на нем при помощи металлической шпонки, которая передает вращательное движение от вала к колесу. Сам же ротор может держаться в корпусе центробежного насоса по-разному. Здесь в основном две модификации, которые отмечаются в классификации.

1. Это когда вал электродвигателя выполняет функции ротора. То есть, на вал электродвигателя насаживается рабочее колесо.
2. Это когда ротор является отдельной единицей. Поэтому, чтобы он имел опоры для вращения, его устанавливают в два подшипника, которые в свою очередь являются неотъемлемой частью насосной установки. При этом ротор и вал электродвигателя соединяются между собой для передачи вращательного движения. Соединения могут быть разными: муфта, ременная через шкивы, через несколько муфт и редуктор.

Что касается корпуса прибора, то в основном изготавливают его из чугуна методом литья. Это удешевляет сам агрегат, к тому же чугун является нейтральным материалом ко многим средам, даже агрессивным. Есть стальные насосы, корпус которых изготавливается методом штамповки под очень большим давлением. Есть цельнолитые конструкции, есть сборные, состоящие из нескольких частей, они собирается между собой болтовыми соединениями.

Внимание! Последний вариант является более практичным, потому что его легко разобрать, провести ремонт и собрать. Но самое главное требование – это гладкая внутренняя поверхность, которая не будет препятствовать движению жидкости. Это подчас и определяет КПД центробежного насоса.

Необходимо отметить, что существуют конструкции, в которых на одном роторе устанавливается сразу несколько рабочих колес. Такие агрегаты называются многоступенчатыми. С их помощью можно развить большую мощность, то есть, перекачать большой объем жидкости, а соответственно и увеличить напор прибора. Обычно ротор в таких установках опирается на подшипники, которые смазываются перекачиваемой жидкостью принудительно. То есть, между отсеками, где расположено рабочее колесо и подшипники, находятся каналы, по которым и перемещается жидкость.

Это и есть основные детали центробежных насосов. Чисто конструктивно сам агрегат может быть разным. Это может быть вертикальная или горизонтальная установка, с выходным патрубком, расположенным под 90° или 45°. Как уже говорилось выше, это могут быть насосы с колесом на вале электродвигателя, или на отдельном роторе.

Принцип действия

Итак, как работает центробежный насос. Всасывающий трубопровод располагается по оси насосной установки, то есть, перекачиваемая жидкость попадает на центр рабочего колеса. При его вращении образуется центробежная сила, которая толкает жидкость от центра на периферию. Центробежная сила появляется за счет формы лопаток.

Получается так, что у центра колеса образуется разряжение, а на периферии, наоборот, давление. Именно под его действием жидкость попадает в напорный патрубок. А так как в центре образовалось разряжение, то из напорного патрубка воду начинает затягивать в установку. Это и есть принцип действия центробежного насоса, который основывается непрерывной подаче жидкости.

Самовсасывающие насосы

Одной из категорий центробежных насосов являются самовсасывающие. То есть, эти насосные установки могут из глубины всасывать жидкости вместе с воздухом между ними. Чисто теоретически высота всасывания центробежных насосов составляет 10,33 м. По техническим причинам этот показатель не превышает 8 м. Он определяет не только высоту всасывания, но и показывает, что внутри вертикальных труб есть определенные потери, которые насос преодолевает.

Внимание! Устанавливая центробежный прибор на вертикальный трубопровод, необходимо учитывать соотношение диаметра трубы и входного патрубка агрегата. Они должны быть или одинаковые, или диаметр трубы должен быть больше патрубка.

При этом очень важно правильно провести монтаж и трубы, и насоса. На фото ниже показано, как это надо делать правильно, даже с учетом обратного клапана или заслонки.

Классификация

Существует несколько позиций, по которым разделяются насосные установки.

• Одно- или многоступенчатые.
• Одно- или многоканальные. Это когда жидкость проходит по каналам в конструкции установки.
• Жидкая среда может попадать внутрь насоса или через один патрубок, или через два.
• Отводиться же она может или кольцевым способом, или спиральным.
• Рабочее колесо открытое или закрытое.
• Ротор мокрый или сухой.

Заключение по теме

Центробежные насосы не зря повсеместно используют в разных областях деятельности людей. Свое место они нашли и в быту. К примеру, их используют для подачи воды из скважин или колодцев, устанавливают в системы отопления в качестве циркуляционных установок, их используют для откачки нечистот из колодцев и септиков. То есть, все мы постоянно сталкиваемся с ними, а значит, знаем об их существовании. Правда, не знаем как они работают, и из каких частей состоят. Ведь основное наше соприкосновение – это нажать кнопку, чтобы он заработал.