Воздушный насос; принцип работы, сферы применения

Воздушный насос – принцип работы, сферы применения

Экономные системы для обогрева помещений постепенно вытесняют отопление газом, электричеством и твердым топливом. Воздушный тепловой насос – это одно из альтернативных и экономных решений. Воздушный насос популярен в системе отопления жилых помещений, которые сделаны по принципу наименьших затрат тепла и введения технологий по сбережению энергии.

Воздушные устройства используют практически во всех отраслях, в том числе в производстве автомобилей. Производители автомашин для снижения пагубного влияния выхлопных газов на экосистему устанавливают насос вторичного воздуха.

Особенности теплового насоса для воздуха

Основное отличие насоса – способ генерации тепла. Большая часть систем отопления используют энергоносители. А воздушные насосы для обогрева и обеспечения горячей воды основную часть энергии берут непосредственно из природных ресурсов. Таким образом, воздушные устройства для отопления экономно потребляют энергию и наносят меньший вред окружающей среде.

Устройство включает в себя два блока: один размещен снаружи, другой – внутри. Много общего такое устройство имеет с кондиционерами и сплит-системами. Даже при такой схожести, можно выделить ряд весьма существенных отличий:

1. Воздушные насосы экономят электричество намного больше, чем кондиционеры инвенторного типа.
2. Система воздух-воздух выигрывает у кондиционеров по нагреву дома, так как он сделан именно для этой цели. Есть устройства, что охлаждают воздух, но тогда они уступают кондиционерам.

Воздушные тепловые насосы требуют выполнения определенных условий, чтобы их использование было экономически оправдано. Для этого потребуются первоначально немалые затраты. Также стоит помнить, что эффективная работа насосов для воздуха зависит от правильного расчета и выбора устройства.

Перед приобретением такого аппарата стоит обратить внимание на такие параметры:

• мощность;
• производитель;
• цена оборудования и последующего монтажа.

При выборе такой установки ознакомьтесь с дополнительными возможностями. Например, устройство не только нагревает, но и охлаждает воздух. Существуют воздушные насосы с емкостями, которые служат для нагрева воды для систем водоснабжения.

Устройство воздушно-вакуумного насоса

Все вакуумные аппараты можно рассматривать, как подобие компрессоров, что при работе уменьшают давление, а не нагнетают его.

Вакуум, который создает насос для откачки воздуха, получается впоследствии принудительного удаления молекул воздуха из герметично закрытой камеры устройства. Особенностью оборудования является то, что ни один аппарат не в состоянии изменить давление ограниченной системы больше, чем на один показатель номинального атмосферного давления.

Принцип работы вакуумного насоса для воздуха

Основная задача данных устройств – откачивать газ (воздух) из герметично закрытой рабочей емкости (камеры). При откачке воздуха меняется объем полостей замкнутой системы, в результате чего создается вакуум. А каким именно образом откачивают насосы, зависит от типа устройства.

Большинство вакуумников для воздуха работают по принципу вытеснения. А это значит, что от герметичности камеры напрямую зависит качество работы устройства. Для того, чтобы сделать камеру более герметичной, производители используют технологии уплотнения. Обязательным в любом устройстве является механический фильтр, который препятствует попаданию пыли и мелких частиц.

Есть три этапа фильтрации, каждый их которых нуждается в отдельном фильтре:

• масляный;
• воздушный – на воздух, который всасывается;
• выхлопной, который убирает пары масла из выхлопных газов.

Виды вакуумных насосов для воздуха

Насосы разделяют, исходя из их конструктивных особенностей. Устройства бывают струйные, механические, сорбционные, и магнитозарядные.

Механические насосы для вакуума наиболее популярны в быту и мелкой промышленности. Их разделяют на следующие группы:

1. Пластинчато-роторные.
2. Спиральные.
3. Винтовые.
4. Диафрагменные.

Каждая группа вакуумных аппаратов имеет свои преимущества, особенности конструкции, тип используемой жидкости и т.д.

Пластинчато-роторные устройства могут работать при больших температурах, устойчивы к водяному пару. При всем этом, такие аппараты компактны, имеют большую продуктивность откачки воздуха и минимальный расход электрической энергии.

Водокольцевые аппараты работают в самых неблагоприятных условиях и считаются самыми выносливыми. Они перекачивают загрязненный воздух при помощи особого фильтра, который делает грубую очистку воздуха от основных загрязнений.

Спиральные и мембранные устройства имеют максимальную эффективность работы, так как создают высокий вакуум. Их конструкция позволяет работать с химическими газами и парами, при условии, если главные части устройства покрыты защитным покрытием.

Винтовые агрегаты обладают наибольшим ресурсом работы, ведь в их составе нет конденсаторов и для нормальной работы им не надо масла.

Воздушные устройства для велосипеда

Насос для велосипеда – главный аксессуар после велошлема, без которого не стоит выезжать даже с целью обкатки нового «коня».

Насосы для амортизатора и воздушной вилки

Устройства для вилок (аппараты высокого давления) – это незаменимая вещь для профессиональных велосипедистов. Главным заданием насоса является подкачивание воздушной вилки или амортизатора. Владельцы такой техники утверждают, что при помощи таких устройств можно изменить жесткость амортизаторов велосипеда для своего стиля езды.

Большинство видов имеют манометр, по шкале которого весьма удобно рассчитать давление, в итоге вилка накачается до необходимой отметки.

Огромным плюсом устройства является то, что при необходимости его вполне можно использовать для накачивания покрышек.

Ручной насос воздушный насос

Ручные устройства делятся на два вида: с интегрированной головкой и со шлангом.

Устройство со шлангом оборудовано отдельной трубкой для соединения с ниппелем камеры. Преимущество насоса – низкая стоимость, а вот главный недостаток – соединения, которые могут пропускать воздух.

Аппараты с интегрированной головкой оборудованы резиновой вкладкой в боковом отверстии, которая служит уплотнителем ниппеля по кругу. Часто при соединении эта вкладка сжимается рычажком на головке. Так как резинка надежно уплотняет и крепко соединяет, данный тип изделий делает работу качественно.

Простой ручной воздушный насос состоит из войлочного или пластмассового поршня чашевидной формы. Двигая поршень вперед, воздух прижимает стенки так же, как запорный клапан. Таким устройством воздух толкать можно лишь вперед до противоположного конца.

Эффективными считают устройства двойного действия. Их поршень герметичен с обеих сторон в цилиндре и нагнетает воздух, как помпа, при обоих ходах – вперед и назад.

Воздушный насос: принцип работы, сферы применения

Область применения и устройство поверхностных насосов

Пример использования – полив огорода и сада водой из ближайшего водоема

Поверхностные насосы в отличие от погружных располагаются около источника воды. Их корпус не соприкасается с жидкостью, она поступает к точкам потребления через входной патрубок.

Приборы используются для доставки воды в дом, для осушения подвала после весеннего паводка, откачки жидкости из бассейна. Возможно применение для орошения земельного участка – в таком случае насос ставят возле водоема, а шланг опускают в воду. Практически все приборы работают от электричества, поэтому нужно, чтобы кабель электропитания был длинным.

Важный момент – глубина скважины не должна превышать отметку в 10 метров, так как у всех поверхностных насосов небольшая мощность. Чаще всего на этой глубине залегают грунтовые воды, которые накапливают в себе вредные вещества из соседских септиков. Минеральные удобрения также вымываются дождями в эти водохранилища, поэтому перед входом в дом ставят дополнительные фильтры.

Поверхностный насос не подойдет, если на участке обустроена артезианская скважина, глубина которой может превышать 30 метров. В такой ситуации нужно покупать погружное оборудование, которое имеет мощность больше и способно качать жидкость с такой глубины.

Детальный анализ: плюсы и минусы поверхностных насосов

Поверхностные насосы имеют массу преимуществ:

• Компактные габаритные размеры;
• Небольшой вес;
• Ценовая доступность;
• Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания. Установка поверхностного насоса не требует специальных знаний, навыков и опыта;
• Возможность работы с водяным слоем менее 80 см. В таких условиях погружные насосы работать уже не могут;
• Охлаждение воздушным путём, а не за счёт воды, как у погружных;
• Большой напор воды;
• Высокий КПД;
• Отсутствие необходимости подведения электричества к водозабору;
• Высокая надёжность и долговечность;
• Устойчивая работа даже при наличии воздушных пробок в системе.

Также, поверхностные насосы (как класс оборудования) имеют ряд недостатков:

• Чувствительность к наличию песка, примесей и других загрязнений воды;
• Максимальная глубина, с которой можно поднять воду, составляет около девяти метров;
• При использовании эжектора надёжность и производительность системы существенно снижаются;
• Шум. Для работы поверхностного насоса лучше выделять отдельное помещение;
• Необходимость заполнения всасывающей магистрали водой.

Классификация по конструкции и принципу действия

По принципу всасывания различают:

• самовсасывающие поверхностные насосы для воды;
• нормальновсасывающие.

Первый вид не требует полного заполнения системы жидкостью перед пуском. Воду заливают только в корпус прибора. Подъем осуществляется за счет зоны пониженного давления.

Для второго вида нужно полностью заполнить систему водой – корпус и трубы. Иногда обратный клапан мешает залить жидкость полностью, поэтому открывают заглушку в верхней части прибора.

Поверхностные насосы отличаются по принципу работы, то есть механизмом внутри: центробежный и вихревой.

Центробежные агрегаты имеют спиральный корпус, внутри которого закреплено рабочее колесо с лопастями. Когда насос приводится в действие, возникает центробежная сила. В центре возникает разреженное пространство, а по сторонам зона высокого давления, которая выталкивает жидкость в трубу. В зависимости от того, сколько рабочих колес имеется на агрегате, его называют одноступенчатым или многоступенчатым. Поверхностный многоступенчатый насос более производительный и мощный.

Конструкция центробежного насоса состоит из следующих элементов:

• шланг, через который вода поступает в напорную трубу;
• шланг, передающий жидкость на внутреннюю рабочую камеру;
• обратный клапан, чтобы воды не вытекала обратно;
• фильтр на входе в корпус улитки не дает песку и другим твердым частицам повредить внутренние детали;
• прибор для контроля степени разреженности пространства в центре насоса во время работы – вакуумметр;
• манометр, измеряющий давление при подъеме жидкости вверх;
• дополнительные элементы запорной арматуры, которые позволяют регулировать входящий и выходящий поток.

По принципу центробежного оборудования работают как поверхностные, так и погружные модели. Их недостаток в небольшой мощности и невозможности работать на холостом ходу.

Принцип работы вихревого насоса заключается в нагнетании воды на рабочее колесо и передачи ее выше. Также используется центробежная сила, но жидкость в процессе работы движется от края к центру, то есть в обратном направлении. Вихревой агрегат способен воспроизводить напор, который больше центробежного в 4 раза. Но такое оборудование используют нечасто. Наличие песка быстро выводит из строя рабочее колесо – детали просто стираются на высокой скорости. Коэффициент полезной деятельности крайне низкий – всего 30 – 45%, при одинаковом потреблении электроэнергии данный прибор будет работать менее эффективно, чем центробежный. Иногда его используют как промежуточный насос из-за потенциальной возможности увеличивать напор в 7 раз.

Комбинированные агрегаты имеют внутри рабочие колеса, сочетающие особенности вихревого и центробежного типов. Такие конструкции гораздо эффективнее по КПД.

Обзор качественных моделей поверхностных насосов

На современном рынке можно встретить массу оборудования поверхностного типа. Но не все насосы соответствуют заявленному производителем качеству. Среди наиболее качественных агрегатов следует выделить:

• Модель UPS 25-60 180 от компании Grundfos изготавливается из качественных запчастей и обладает неплохими техническими характеристиками. Производительность модели составляет 4500 л/мин, а глубина всасывания – максимум 6 м. Агрегат может использоваться только для работы с чистой водой с максимальной температурой не более 110 °C. Компания-производитель рекомендует монтировать прибор только в горизонтальном положении;
• Насос Вихрь ПН-850 имеет мощность в 650 Ватт и может применяться для выкачивания воды из неглубоких колодцев. Корпус бытовых насосов этой модификации производится из прочного пластика. Агрегат способен бесперебойно работать только при условии, что в воде не будет содержаться твердых частиц;
• Модель Джамбо 60/35 П от российской компании Джилекс может использоваться для перекачивания воды с незначительным количеством твердых примесей. При этом агрегат не теряет своей рабочей эффективности. Максимальная рабочая глубина насоса составляет 8 м. Температура жидкости не должна превышать 35 °C. Этот садовый насос оснащен встроенным эжектором и прочным пластиковым корпусом.

Перечисленные модели обрели массу поклонников благодаря хорошим рабочим показателям, небольшим габаритам и простоте в обслуживании. При этом они гораздо дешевле своих рыночных аналогов.

Основные критерии выбора

Основным критерием, который учитывают при установке поверхностного насоса в скважине, является ее глубина. Оптимальный показатель – 8 м. Затем нужно определиться, для каких целей будет применяться агрегат. Если использовать его для полива участка, можно купить менее мощный, если необходимо обслуживать автономную систему водоснабжения частного дома, нужен насос производительностью 3 кубометра в час.

Следующий важный показатель – напор водяного столба. Для загородного дома оптимальное значение составляет от 30 до 80 метров. Принято считать, что 1 метр по горизонтали равняется 10 метрам по вертикали. Давление в 1 атмосферу способно переместить жидкость на расстояние в 10 метров.

Чем дальше оборудование находится от точки потребления воды, тем с меньшей глубины оно сможет поднять жидкость. Здесь работает формула 1:4, то есть один метр вертикали равняется 4 метрам по горизонтали.

Желательно покупать резервуар для накопления воды, чтобы насос реже включался. Так можно увеличить ресурс его работы. В насосных станциях уже предусмотрен данный узел, но его объем небольшой – до 24 литров. Некоторые мастера самостоятельно подключают резервуар к насосам, используя инструкции и видеоролики.

Играет роль напряжение в электросети. Если оно нестабильно и часто падает, покупают более мощный прибор или ставят стабилизатор.

Что собой представляют поверхностные насосы

Поверхностные насосы при эксплуатации не погружаются в перекачиваемую жидкую среду – их располагают на поверхности земли, в непосредственной близости от источника водоснабжения. Чаще всего насосные устройства данного типа используют для откачивания воды из колодезных источников, так как глубина, с которой они могут эффективно откачивать жидкую среду, составляет не более 10 метров.

Поверхностный насос применяется и для откачивания воды из подвального помещения или погреба дома, а также для перекачивания жидкой среды из колодцев, расположенных на плывунах. Насосы для воды, относящиеся к поверхностным, отличаются простотой эксплуатации. Чтобы осуществить техническое обслуживание таких устройств, нет необходимости извлекать их из перекачиваемой среды. Отличаются они и универсальностью: ими одинаково успешно оснащаются системы водоснабжения и водоотведения, а также дренажные системы и системы, при помощи которых осуществляется полив зеленых насаждений на приусадебном участке.

Поверхностный насос способен накачать воды из близлежащего водоема, чтобы полить растения

Особенности установки и подключения

Перед началом монтажа важно правильно выбрать место. Корпус находится на поверхности, поэтому оборудование подвержено влиянию атмосферных явлений. Если вода попадет в электрические узлы, возможно замыкание. Поэтому агрегаты устанавливают в закрытых теплых помещениях, где температура зимой выше 0 градусов. Должна быть вентиляция, чтобы не образовывался конденсат при разнице температур жидкости и воздуха в помещении.

Если насосом планируется пользоваться только летом, его можно держать на улице под навесом, чтобы дождь не попадал на корпус. Многие обустраивают приямок или кессон недалеко от источника воды. Это требует дополнительных затрат и времени: нужно обязательно выложить сверху глиной, чтобы осадки не затопили.

Все 8 видов гидронасосов и их классификация, секреты мастеров | Блог СДМ-гидравлика

Гидронасос представляет собой гидравлическую машину, которая преобразовывает механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости (РЖ). Данный элемент гидросистемы приводит в движение рабочие органы для выполнения операций на спецтехнике и промышленном оборудовании. В нашей статье мы рассмотрим, какие бывают виды гидравлических насосов и в чем заключается их особенности.

В процессе эксплуатации гидроагрегатов формируются две изолированные камеры, где РЖ поступает из всасывающей в нагнетающую полость. Между ними отсутствует прямое соединение, что позволяет использовать насосы в гидросистемах с высоким давлением.

Гидравлические насосы принято классифицировать по типу вытесняющего элемента.

Поршневые насосы

Из названия понятно, что роль вытеснителя выполняют поршни. Под их действием происходит перемещение гидрожидкости в насосе и по всем линиям гидравлической системы. Данные агрегаты бывают трех видов.

Ручные

Гидромашины простой конструкции, рассчитанные на давление до 15 МПа, реже — до 50 Мпа. Обычно используются в качестве дополнительного или резервного источника энергии для гидравлических двигателей. Ручные насосы бывают одно- и двухстороннего действия.

Радиально-поршневые

Малошумное устройство для эксплуатации под давлением более 40 Мпа, а некоторые модели стабильно работают при 100 Мпа. Существует два типа оборудования данной группы:

· С эксцентричным валом. Элементы поршневой группы расположены в статоре. Вал оснащается кулачком, который при вращении сообщает движение поршням. В активной фазе поршни заполняются маслом посредством всасывающих клапанов. Жидкая среда нагнетается с помощью клапанов нагнетания в момент вхождения поршней в цилиндры;

· С эксцентричным ротором. Компоненты поршневой группы сосредоточены в роторе, при вращении которого приводятся в действие поршня. Распределение жидкости происходит за счет золотника, выступающего перегородкой. Во время вращения осуществляется попеременное примыкание цилиндров к нагнетающим и сливным полостям.

Аксиально-поршневые

Представляют собой гидромашины, у которых цилиндры расположены аксиально, т.е. параллельно, вокруг оси или под небольшим углом относительно ее. Кроме поршней вытесняющую функцию также могут выполнять плунжеры.

Это самые востребованные виды гидронасосов высокого давления, что обусловлено их следующими характеристиками:

· Высокий КПД и удельная мощность;

· Стабильная работа при давлении до 40 МПа;

· Частота вращения в среднем составляет 4000 об/мин, хотя некоторые модели способны выдавать до 20 000 оборотов в минуту;

· Гидроагрегаты превосходят другие виды насосов по стабильности поддержки давления.

Насосы аксиально-поршневого типа выпускаются с наклонным блоком или диском. Благодаря своим параметрам, они широко используются в разных сферах промышленности, а также строительстве дорог и зданий, сельском и коммунальном хозяйстве.

Шестеренные насосы

Это гидронасосы, у которых вытеснение жидкой среды выполняется с помощью вращающихся шестерней, имеющих внешнее или внутреннее зацепление. Существует две разновидности оборудования:

· Героторные. Особенность конструкции заключается в том, что в ней отсутствует серпообразный разделитель. Вместо нее в конструкцию помещен специальный разделитель. Благодаря его особенной форме, вытеснители постоянно контактируют между собой. В основном героторные машины применяются в системах с давлением не более 15 МПа и подачи жидкости до 120 литров в минуту;

· Роторно-винтовые. В качестве вытеснителей используются косозубые шестеренки. Число зубьев элемента отвечает количеству заходов винтовой нарезки. Такие агрегаты отличаются тихим ходом и обеспечивают равномерную подачу жидкости, в которой допускается наличие твердых частиц. Устройства демонстрируют стабильную эксплуатацию при давлении до 20 МПа. Несмотря на все свои преимущества, винтовые гидронасосы не получили широкого применения из-за сложности сборки.

В целом шестеренчатые гидроагрегаты предназначаются для приводов с малым давлением (не более 20 Мпа). Простая конструкция и небольшие размеры сделали данные модели востребованными в смазочных системах, мобильном гидрооборудовании, дорожных машинах и сельхозтехнике. Их применение также оправдано в мощных гидроприводах в качестве дополнительных механизмов.

Пластинчатые

Рассматривая виды гидронасосов и их классификацию, нельзя не упомянуть о пластинчатых (шиберных) устройствах. Принципиальное отличие состоит в использовании пластин, которые установлены радиально. В процессе вращения вала, пластины плотно примыкают к статору и тем самым образуют изолированные полости слева в камерах. Когда вытеснители проходят через всасывающую область, камеры справа становятся меньше в объеме. Это приводит к вытеснению масла наружу.

По принципу действия насосы делятся на два типа:

· Однократные — являются регулируемыми, не предъявляют высоких требований к чистоте РЖ;

· Двукратные — в конструкции предусмотрено 2 зоны всасывания и нагнетания, а также функция регулировки объема.

Всем насосам с пластинами (шиберами) характерна тихоходная работа и возможность создания относительно больших объемов, несмотря на сравнительно компактные размеры. Гидроагрегаты выдерживают давление до 21 МПа, а пиковая частота вращения достигает 1500 об/мин.

В процессе эксплуатации компоненты гидросистемы выходят из строя и требуют замены. Для поиска изношенных деталей и правильного монтажа обращайтесь к специалистам компании «СДМ-гидравлика». Наши мастера проведут комплексную диагностику и выполнят ремонт гидронасосов для обеспечения безотказной работы спецтехники или оборудования.