Jaké typy vodních čerpadel existují?

Čerpadlo je hydraulické zařízení pro čerpání kapaliny. Na moderním trhu existují 3 tisíce typů a podtypů čerpacích zařízení, lišících se principem činnosti, účelem, podmínkami umístění a čerpanými látkami. Hlavními charakteristikami zařízení jsou výkon, tlak a sací výkon a v určitých oblastech jsou na ně kladeny další požadavky.

Klasifikace podle principu činnosti

Podle principu činnosti jsou čerpadla rozdělena do 2 skupin: dynamická a objemová. V dynamických modelech se tekutina pohybuje pod vlivem hydrodynamických sil a neexistují žádné ventily. V objemových – kvůli změnám objemu pracovní komory.

Píst

Tento typ patří k volumetrickým mechanismům. V něm je pracovní komora válec a objem se mění v důsledku vratného pohybu pístu (plunžru). Princip činnosti je založen na nasávání kapaliny do válce vstupním ventilem zpětným pohybem pístu a vytlačováním výstupním ventilem při translačním pohybu pístu.

Pohyb pístu je prováděn klikovým mechanismem, který je poháněn elektrickým nebo palivovým motorem. V současné době probíhá vývoj na pístovém čerpacím zařízení bez klikového mechanismu, kde se bude píst pohybovat vlivem střídavého magnetického pole.

Pístový typ se nevyznačuje vysokým výkonem, ale tato nevýhoda je částečně kompenzována použitím víceválcových modelů nebo zavedením tandemových či teleskopických hydraulických válců. Hlavní výhodou pístových modelů je vysoký tlak (tlak, který zařízení dokáže vytvořit). Tato charakteristika je důležitá, když je potřeba zvednout vodu do větší výšky nebo dosáhnout požadovaného tlaku pro hydraulické čištění.

Pístové mechanismy mají také výborné sání. Stojí za zmínku, že i teoreticky při vytváření absolutního vakua v sací komoře sloupec sladké vody nestoupne nad 10 m V praxi je sání vody ze 7-8 m již považováno za dobrý indikátor a pro pístové motory tato charakteristika často přesahuje 9 m .

Pístová zařízení se používají v:

• motorové čerpadlo;
• omítací stanice;
• Zařízení na zpracování vodním paprskem;
• na vrtných stanicích.

Rotační

Takové čerpací zařízení je také klasifikováno jako objemové, ale nemá ventily. Jeho pracovní komora obsahuje ozubená kola – hnací a hnaná. Pouzdro zajišťuje pevné usazení ozubených kol ke stěnám. Jak se ozubená kola otáčejí, látka je zachycena mezi zuby a nesena kolem komory a poté je přemístěna, když zuby zabírají. Díky tomu mohou rotační modely čerpat v obou směrech.

Vyznačují se nízkou sací schopností, ale mohou vytvářet vysoký tlak s poměrně značnou produktivitou. Jejich hlavním účelem bylo čerpání olejových látek o vysoké viskozitě při teplotách do 250°C.

Taková zařízení se používají hlavně v hydraulických pohonech zařízení a speciálních zařízení. Často se používají v požárních zařízeních k vytvoření vysokého tlaku vody v požární hadici.

Membrána

Princip činnosti membránového čerpadla je podobný pístovému modelu, ale místo pístu je v konstrukci použita membrána (membrána). K membráně je připevněna tyč, která na ni přenáší síly z klikového mechanismu. Membránové typy čerpají kapalinu také změnou objemu komory, a proto patří do skupiny objemových.

Ve všech výkonnostních charakteristikách jsou membránové modely výrazně horší než pístové modely, ale jejich poptávka je způsobena zcela odlišnými kvalitami. Pracovní komora takových zařízení je utěsněná a nevyžaduje mazání, proto se často používají v chemických, lékařských, farmaceutických a potravinářských zařízeních a také v elektrických dojicích strojích. Některé mechanismy mají navíc jemné nastavení výkonu a používají se jako dávkovače.

Vibrace

Jedná se o podtyp membránového čerpadla. V něm membrána vibruje a mění objem pracovní komory. V konstrukci jsou také použity ventily pro nasávání a vytlačování kapaliny. U vibračního modelu je hnacím mechanismem solenoid (elektromagnetická cívka s vnějším pohyblivým magnetickým obvodem – kotvou). Střídavé elektromagnetické pole vytvářené touto cívkou působí na kotvu, která přenáší vibrace na membránu. Na základě standardní frekvence elektrického proudu v jednofázové síti 50 Hz membrána vykoná 50 sání a stejný počet posunů za sekundu.

Výkon, tlak a sání těchto typů jsou malé, proto mají často ponornou konstrukci. Taková zařízení se používají především v každodenním životě k zásobování vodou ze studní, nádob nebo nádrží pro zalévání zahrad nebo jiné potřeby.

Peristaltické

Extrémně vzácný druh, který vyžaduje častou výměnu pracovní komory – trubice. V návrhu plní roli pracovní komory PVC trubka, která je přitlačena k vnitřní stěně půlkruhového tělesa. Pouzdro dále obsahuje 3-4 zubové řetězové kolo s válečky na koncích zubů. Při otáčení válečky stlačují trubku a pohybují se podél ní a vytlačují kapalinu od vstupu k výstupu.

Navzdory velmi nízkému výkonu, sání a nízkému tlaku se čerpadla používají ve zdravotnických zařízeních. Jejich hlavní výhodou je sterilita čerpané kapaliny, např. krve atp.

Odstředivý

Nejběžnější typ dynamického čerpadla. Jeho popularita je odůvodněna jednoduchostí designu, údržby a především vyváženými vlastnostmi:

• skvělý výkon;
• uspokojivá absorpce;
• poměrně vysoký tlak;
• žádné tlakové pulsace.

Princip činnosti je založen na odstředivé síle, která se vyskytuje v pracovní komoře – „hlemýžď“, v důsledku otáčení oběžného kola v něm. Kapalina urychlovaná v kruhu se řítí k periferii a je vypouštěna výstupní trubkou. V tomto případě se ve středu komory vytvoří vakuum, díky kterému dochází k sání. V odstředivém mechanismu nejsou žádné ventily. Vzhledem k tomu, že pro jeho spuštění musí být v pracovní komoře voda, při instalaci zařízení nad hladinu vody je v systému instalován zpětný ventil, takže po jeho vypnutí zůstane „šnek“ naplněný vodou.

Takové čerpací zařízení se používá ve vodovodních systémech, ve vodních čerpacích stanicích a v kotelnách k zajištění cirkulace teplé vody. Odstředivé typy se nacházejí v různých zařízeních, například v pračkách.

Axiální

Dynamiku kapaliny v provedení axiálního čerpadla zajišťuje šroub umístěný v potrubí (často přímo v potrubí). Jeho provoz lze přirovnat k lodnímu motoru.

Tento typ má dosti úzkou specializaci, především pro vyrovnávání tlakovodních soustav, kde tlak čerpaný hlavní stanicí nestačí vyzvednout vodu do požadované výšky. Nápravové zařízení se také používá na plovoucích docích k jejich zvedání a stabilizaci.

Auger

Pohyb látek ve válci (často dlouhém potrubí) zařízení je zajištěn otáčením šroubu v něm umístěného. Tato konstrukce nemá vysoký tlak a téměř žádnou sací kapacitu. Konstrukce výtahu zároveň umožňuje čerpat ucpanou kapalinu, disperzi, malty a některé modely dokonce pracují se sypkými materiály.

Klasifikace podle místa vzhledem k příjmu vody

Podle tohoto parametru se čerpadla dělí na:

• povrchní;
• poloponorný;
• ponorný.

Ponorné jsou k dispozici pro povrchový nebo hluboký příjem vody.

Povrch

Hlavním požadavkem na takové modely je dobré sání, proto se pro povrchovou instalaci používají pístová nebo odstředivá čerpadla. Tlakové a výkonové charakteristiky se volí v závislosti na účelu.

Zařízení je umístěno v těsné blízkosti přívodu vody: nádrž, nádrž, studna, studna. Důležitou podmínkou je, aby výška úrovně instalace od vodní hladiny nepřesahovala sací hloubku konkrétního modelu.

Poloponorné

Konstrukce čerpacího zařízení počítá s umístěním pracovní komory pod hladinou vodní hladiny. Pohon zařízení je umístěn nad vodou. V zásadě k tomuto typu uspořádání patří drenážní modely.

Ponorné

Čerpadlo je umístěno pod vodní hladinou, proto je vyrobeno v utěsněném pouzdře. U tohoto typu uspořádání není sací charakteristika důležitá a hlavními ukazateli jsou výkon a tlak.

U ponorných zařízení s povrchovým nasáváním se častěji používají vibrační nebo odstředivé provozní principy. První možnost má rozpočtové náklady, druhá má vyšší produktivitu. Zařízení slouží k odběru vody z nádob, studní nebo nádrží.

Ponorná zařízení jsou určena k umístění přímo do studny v hloubce pod vodní hladinou. Hlavními požadavky na ně jsou tedy kompaktnost a schopnost dodávat vodu do velkých výšek. Takové mechanismy jsou vyrobeny ve válcovém pouzdře s montážními smyčkami a dlouhým napájecím kabelem. Čerpací zařízení je spouštěno na laně do pláště studny o minimálním průměru 100 mm.

U hlubokých typů se používá technologie odstředivého a méně často šroubového vstřikování. V ropném průmyslu se používají sací tyčová čerpadla.

Klasifikace podle účelu

Podle jejich účelu existují 3 typy čerpadel:

V závislosti na účelu může být konstrukce čerpacího zařízení vybavena dalšími mechanismy a funkcemi.

Drenáž

Určeno pro čerpání kapalin, často kontaminovaných. Taková zařízení se vyrábějí s ponorným, poloponorným a povrchovým typem příjmu vody. Ty jsou instalovány na strojích na likvidaci odpadních vod.

Drenážní modely jsou rozděleny podle stupně suspendovaných částic v kapalině a jejich frakce. Nejodolnější vůči příjmu kontaminované kapaliny jsou fekální, které jsou žádané na čerpacích stanicích odpadních vod.

Poloponorné typy odvodnění jsou vybaveny regulátorem hladiny vody a mohou se automaticky vypouštět. Poloponorné systémy mají zpravidla odstředivý nebo rotační princip činnosti. Tyto modely zahrnují také odčerpávání kontaminované vody, proto jsou vybaveny vířivým mechanismem, aby nedocházelo k zanášení sacích otvorů.

Tlak

Patří sem pístová, odstředivá a rotační čerpadla, která umožňují vytvořit vysoký tlak na výstupu. Takové zařízení se používá ve vodovodních systémech, požárních zařízeních, hydromechanických úpravách, fontánách a také pro čerpání na velké vzdálenosti.

Cirkulující

Čerpací zařízení, které se používá v uzavřeném systému vytápění, chlazení nebo zásobování teplou vodou. Vzhledem k tomu, že systém je vždy plný a stoupání kapaliny je vyváženo jejím klesáním, zde není tlaková a sací charakteristika tak důležitá.

Hlavním požadavkem na typy cirkulace je výkon, který by měl zajistit vypočtenou cirkulaci kapaliny v systému. Pro takové účely se používají odstředivá, rotační nebo axiální čerpadla. Důležité požadavky na taková čerpací zařízení jsou absence pulzací, hluku a vibrací, stejně jako schopnost pracovat s horkou chladicí kapalinou.

Technický a obchodní inženýr v oblastech „Elektrotechnika, Čerpací technika“

ext.: 109

Čerpadlo je zařízení, které čerpá kapaliny. V době totální soukromé bytové výstavby a stěhování obyvatel měst na venkov se vodní čerpadla stala nejoblíbenějším typem zařízení. Bez nich není možné vytvořit pohodlné životní podmínky mimo město. V článku se proto bude mluvit o čerpadlech, která čerpají vodu a jiné vodné látky, jak je klasifikována čerpací zařízení, projdeme si modelovou řadu a naznačíme, jaké typy se k čemu používají.

Klasifikace čerpadel

Okamžitě poznamenejme, že na moderním trhu existuje obrovská škála čerpadel – více než 300 typů. Všechny jsou modifikacemi s různými provozními principy, konstrukčními nuancemi a způsoby napájení. Výběr konkrétního modelu závisí především na účelu čerpací jednotky a jejích provozních podmínkách.

Výživa

1. Čerpadla, pracovní na benzín, stojí levnější než diesel, práce utišit. Nejezdí však na čistý benzín, jde o směs benzínu a oleje, jejíž složky jsou smíchány v určitých poměrech.
2. Nafta agregáty ekonomičtější benzín, ale pracovat se skvělýmihluk.

Motorová čerpadla, jak jsou čerpadla na kapalná paliva častěji nazývána, jsou mobilní jednotky. Ve venkovských vesnicích se používají pouze v případech, kdy dojde k úplnému nebo částečnému nedostatku elektřiny.

Podle typu čerpané kapaliny

Existují tři kategorie:

1. Vodní čerpadla pro čistou vodu, ve kterém jsou pevné částice v koncentraci nejvýše 150 g/m³.
2. Pro tekutiny středně znečištěný typ. Zde se koncentrace kontaminantů pohybuje v rozmezí 150-200 g/m³.
3. pro silně kontaminované kapaliny, ve kterém koncentrace pevných částic přesahuje 200 g/m³.

Je obtížné vizuálně určit stupeň znečištění vody, proto se provádí analýza. Bez rozboru můžeme s jistotou říci, že artézská voda a voda z vodovodu jsou nejčistší. Vysoce kontaminovanými kapalinami jsou však odpadní vody.

Varování! Nesprávně zvolené čerpadlo na základě stupně znečištění čerpaných kapalin povede k rychlému opotřebení jednotky a její poruše.

Podle umístění

Odborníci se domnívají, že tato konkrétní možnost oddělení vodních čerpadel je hlavní. Jsou zde také dvě skupiny:

• Povrch. Čerpadla tohoto typu jsou instalována v blízkosti sání vody nebo jiného typu čerpané kapaliny. Čerpací zařízení je připojeno k vodě (kapalině) pomocí hadice. Všimněte si, že čím dále je povrchové čerpadlo umístěno od přívodu vody, tím výkonnější by mělo být.
• hluboký, jsou ponorné. To znamená, že jsou spouštěny přímo do vody, odkud čerpají. Výrobci nabízejí dvě modelové řady, z nichž jedna je zcela ponořitelná do vody, druhá částečně ponorná.

Povrchová čerpadla našla zvláštní oblibu mezi obyvateli příměstských vesnic. S jejich pomocí tvoří autonomní vodovodní síť, čerpají vodu z vrtů nebo studní, dosahují zvýšení tlaku z centralizovaných vodovodních sítí, organizují zavlažování zahrady a zahrady, plní jimi bazény a zásobníky vody. Taková čerpadla jsou kompaktní, ekonomická, mnoho modelů je vybaveno automatizačním systémem a dalšími možnostmi.

Ponorné nejsou ve svých vlastnostech horší než povrchové. Ale mají jedno mínus – umístění. Zařízení není pod vodou vidět a není jasné, jak funguje nebo co se s ním děje. To lze posoudit pouze podle tlaku vody, kterou dodává. V tomto případě opravy vyžadují vytažení čerpadla ze studny nebo studny. V tomto ohledu je povrchová jednotka lepší. Je neustále na povrchu, je dobře viditelný a slyšitelný. Jak říkají odborníci, podle hluku můžete určit, jak zařízení funguje.

Podle vnitřní struktury a principu fungování

V tomto ohledu jsou čerpadla zastoupena poměrně širokou škálou modelů.

• Odstředivé. Jejich charakteristickým znakem je oběžné kolo, které se otáčí obrovskou rychlostí: asi 3000 ot./min. Zařízení dostala svůj název, protože voda je vrhána oběžným kolem směrem ke stěnám komory, kde vzniká vysoký tlak. Poslední parametr je hlavní při čerpání kapaliny. To znamená, že uvnitř komory je voda tlačena ke stěnám odstředivou silou. Právě tento typ čerpadel je na trhu zastoupen obrovským sortimentem.

Vír. Mají i oběžné kolo, jen jeho lopatky mají specifický tvar. Při otáčení uvnitř komory se vytvářejí vířivé proudy, odtud název čerpadla. Tyto toky vytvářejí tlak, který pohání kapalinu v určitém směru. Při stejném výkonu elektromotoru jsou vírová čerpadla 2-3x výkonnější než odstředivá čerpadla, navíc jsou kompaktnější a levnější. Mají ale jednu drobnou nevýhodu – dají se použít pouze pro čerpání čisté vody.

V této části článku je nutné identifikovat tzv. vibrační pumpy. Spadají do kategorie ponorných modelů. V jiných modifikacích se nevyskytují. Čistě konstrukčně se nápadně liší od čepelových. Nemají oběžné kolo a voda je čerpána pomocí membrány (pístu), která pokrývá komoru. Součástí čerpadla je také elektromagnetický ventil a vibrační mechanismus. Membrána vibruje rychlostí 50 vibrací za sekundu.

Existuje další odrůda, která se liší svým principem fungování. Jejich jméno je samonasávací. Již ze samotného názvu je patrné, že se jedná o čerpadla povrchového typu, u kterých není potřeba před zahájením práce plnit sací komoru pro vyrovnání výšky vody. Samonasávací čerpadla samy nasávají kapaliny vytvořením vakua uvnitř vodní komory. Na trhu jsou nabízeny ve dvou variantách:

1. Vyhazovač. Kromě nich je na sací hadici (potrubí) instalován ejektor, který vytváří podtlak v přívodním okruhu.
2. Bez vyhazovače. Jedná se o samonasávací jednotky bez přídavných zařízení. To znamená, že samy díky svým konstrukčním vlastnostem absorbují vodu.

Je třeba poznamenat, že bezejektorová čerpadla se používají hlavně k zásobování vodou z otevřených nádrží nebo mělkých studní. Důvodem je malá výška zdvihu, nepřesahující 9 m. V tomto ohledu mohou ejektorové úpravy zvedat vodu z hloubky až 20 m.

Podle rozsahu

Je zde poměrně široký rozsah, protože jednotky s různými konstrukčními vlastnostmi lze použít v různých provozních podmínkách. Ponorná čerpadla již byla zmíněna. Patří sem především čerpací agregáty, které čerpají vodu buď z otevřených zdrojů, nebo z mělkých hloubek.

V kategorii hlubinných čerpadel jsou tzv. downhole jednotky. Jedná se o válcová zařízení, uvnitř kterých je umístěn elektromotor s oběžným kolem na konci pracovní hřídele. Tato odrůda je na trhu zastoupena pouze odstředivými modely, ve kterých může být několik oběžných kol. Jejich počet určuje výkon čerpacího zařízení.

Varování! Taková čerpadla se používají pouze pro čerpání vody z hlubokých vrtů. Některá z nich lze spustit do hloubky více než 200 m. Taková čerpadla jsou vyrobena z nerezové oceli se zvýšenými pevnostními charakteristikami.

Nejdůležitějším rozlišovacím znakem hlubinných čerpadel je princip chlazení elektromotoru, které je prováděno vodou čerpanou zařízením. Hlubinné jednotky jsou spojeny s povrchem plastovou trubkou (hadicí), elektrickým kabelem, který dodává elektřinu, a kabelem, na kterém je zavěšeno samotné čerpadlo.

Druhou skupinou jsou fekální pumpy. Již ze samotného názvu je zřejmé, že se používají k odčerpávání odpadních vod. Dělí se na dvě podskupiny: vnější a vnitřní. První je kombinací čerpadla a nádoby, do které jsou odváděny odpadní vody z kanalizace. Jsou navzájem spojeny potrubím. Taková zařízení se používají hlavně ve vícepodlažních budovách.

Druhým je samotné čerpadlo, které je částečně zapuštěno do odvodňovacího příkopu nebo jímky. Používá se především v soukromé bytové výstavbě, kdy je nutné likvidovat splašky a splašky jejich čerpáním bez gravitace, protože terén neumožňuje instalaci kanalizace v požadovaném úhlu. Konstrukce fekálních čerpadel obsahuje nože, které řežou velké části odpadních vod a přeměňují je na tekutou hmotu.

Třetí skupinou jsou drenážní čerpací zařízení. Tento typ může čerpat středně znečištěné kapaliny. S jejich pomocí odvodňují zatopené sklepy, odčerpávají vodu z rybníků a bazénů a odčerpávají vodu z kanalizačního systému areálu. Taková čerpadla snadno tolerují zatížení pískem a malými kameny. Dnes do nich někteří výrobci instalují nože jako do fekálních modelů. S jejich pomocí je snadné si poradit s hadrem, kusem dřeva nebo jinými tvrdými předměty, které se dostaly dovnitř čerpadla.

Stanice čerpadel

Tento typ zemního čerpadla se rozlišuje jako samostatný typ. I když svým designem jde o 100% plošnou jednotku. V jeho designu je jeden velmi důležitý a vážný doplněk. Jedná se o expanzní nádrž, jinak řečeno o hydraulický akumulátor, uvnitř kterého je hruškovitá pryžová membrána naplněná vzduchem pod určitým tlakem.

Princip činnosti čerpací stanice spočívá v tom, že čerpadlo čerpá vodu do expanzní nádoby, kde se vlivem vody stlačí pryžová žárovka. Vzduch v ní je také stlačen a vytváří tlak na vnitřní stěny membrány. Voda je tedy neustále pod tlakem a pod tímto tlakem je dodávána do vodovodní sítě, i když je čerpadlo vypnuté.

Jakmile tlak v nádrži klesne, tlakový snímač umístěný v nádrži vydá signál, který zapne čerpadlo. A voda znovu naplní nádrž a zmáčkne žárovku. Donedávna bylo pro udržení tlaku uvnitř autonomní vodovodní sítě nutné instalovat v určité výšce velkou zásobní nádrž. Byla to výška, která vytvořila tlak vody. Dnes zmizela potřeba složitého a objemného vybavení.

Oběhové čerpadlo

A tento typ čerpadla by měl být zařazen do samostatné kategorie. Jeho úkolem je pohybovat chladicí kapalinou v topném systému nízkou rychlostí. Tím je zajištěna rovnoměrná distribuce teplé vody po radiátorech.

Taková čerpadla jsou vyrobena z litiny nebo slitin bronzu. Dnes se na trhu objevily ocelové analogy vyrobené z odolného tepelně odolného plastu. Jedná se o malá zařízení, která jsou připojena na střídavou síť o napětí 200V. Ve skutečnosti k jejich připojení potřebujete běžnou zásuvku.

Podle způsobu provedení se oběhová čerpadla dělí do dvou skupin:

• Сmokrý rotor. Elektromotor a všechny rotující části a části zařízení jsou chlazeny čerpanou vodou. V tomto případě je elektromotor umístěn v utěsněné kapsli.
• Se suchýmrotor. Elektromotor nepřichází do styku s vodou. Tato odrůda je silnější než první. Má to ale jednu nevýhodu – musíte neustále provádět údržbu – mazání rotujících částí.

fontánová čerpadla

Tato odrůda se objevila na ruském trhu poměrně nedávno. Jeho poptávka je způsobena touhou mnoha vývojářů zemí mít fontány ve svých chatách. Výrobci nabízejí jednotky ponorného i povrchového typu.

První jsou zapuštěny do nádrže, druhé jsou instalovány v její konstrukci. V zásadě jsou taková zařízení vyrobena z odolného plastu. Jsou malé, lehké a zcela utěsněné. Bývají vybaveny jednoduchým filtračním systémem a tryskami, kterými můžete zpestřit konfiguraci a tvar vydávaných proudů vody.

Odborníci ujišťují, že fontánová čerpadla lze použít i k zalévání trávníků, záhonů a dalších druhů výsadeb. Dodejme, že výrobci dnes nabízejí poměrně širokou škálu modelů tohoto typu čerpací techniky, která zahrnuje i velmi malá zařízení pro malé ozdobné fontánky zabudované v chatách. A existují čerpací jednotky, které jsou obrovské co do velikosti a výkonu, používané pro velké a složité fontánové soubory, které čerpají obrovské objemy vody.

Závěr na toto téma

Široká škála čerpadel umožňuje vybrat optimální volbu pro požadované provozní podmínky a potřeby spotřebitelů. Přitom je zohledněn nejen výkon, respektive produktivita jednotek, měřená v metrech krychlových, které projdou za jednu hodinu nebo minutu, ale také výška zdvihu. Tento parametr je velmi důležitý pro modely studní, protože někdy musí být voda pro pití a domácí potřeby čerpána z velkých hloubek.