Jak funguje a jak funguje ponorné odstředivé čerpadlo?

Aby bylo možné efektivně řešit problémy, jako je čerpání z velkých hloubek a dodávání vody do autonomního vodovodního systému, je nutné pochopit konstrukci ponorného čerpadla pro studnu. Použití takových čerpadel umožňuje čerpat vodu ze studní, jejichž hloubka dosahuje 80 metrů. V tomto článku se podíváme na to, jak ponorné čerpadlo funguje, do jakých kategorií se dělí a jak vybrat správné zařízení.

Čerpadlo pro studnu je vybráno s ohledem na určité vlastnosti jeho budoucího provozu

Typy čerpacích zařízení pro čerpání kapalných médií ze studní

Hlavním účelem hlubinných čerpadel je čerpání kapalného média z podzemního zdroje a jeho další doprava potrubním systémem pod určitým tlakem. Hydraulické stroje tohoto typu jsou vybaveny různými systémy, které zahrnují zejména autonomní systémy zásobování vodou a odvodňování, zavlažovací systémy atd.

V závislosti na rozsahu použití lze čerpadla pro hluboké studny klasifikovat jako:

• zařízení pro průmyslové použití, která jsou díky svému vysokému výkonu schopna zvedat kapalinu, kterou čerpají, z hloubky až 1000 metrů (taková zařízení jsou velkých rozměrů a používají se v různých průmyslových odvětvích);
• ponorná čerpadla pro domácí použití, která se používají k zajištění efektivního provozu autonomních systémů zásobování vodou ve venkovských domech a chatách, jakož i k provozu zavlažovacích systémů (ponorná čerpadla tohoto typu jsou kompaktní a mají poměrně vysoký výkon).

Schéma zapojení pro ponorné studniční čerpadlo

Podle instalačního schématu ve studni se rozlišují tyčová a bezpístnicová ponorná čerpadla. Mezi zařízení druhého typu patří zejména čerpací jednotky s elektrickými odstředivými čerpadly (ECP).

Tyčové čerpadlo je hydraulický stroj, jehož hnací motor je umístěn na povrchu země, mimo studnu, přičemž pouze jeho sací část je ponořena do čerpaného kapalného média. Tyče přítomné v konstrukci takového zařízení jsou navrženy tak, aby přenášely tah vytvářený hnacím elektromotorem na sací část.

Tyčové pumpy se spádem

Hnací motor bezpístnicových čerpadel je umístěn ve stejné skříni se sacím mechanismem a je spolu s ním ponořen do čerpaného kapalného média. Taková ponorná zařízení jsou nejrozšířenější, protože je pohodlnější instalovat a provozovat.

Ponorná čerpací zařízení se také dělí na různé typy podle konstrukce a principu činnosti. Takže v závislosti na těchto parametrech se rozlišují hluboko uložená čerpadla odstředivá a vířivá nebo vibrační.

Ponorné odstředivé čerpadlo je zařízení, jehož hlavním pracovním tělem je kolo s lopatkami uloženými na hřídeli otáčející se elektromotorem. Při otáčení takového kola (oběžného kola) je čerpaná kapalina ve vnitřní komoře působením odstředivé síly působící na ni vrhána na stěny komory, což přispívá k vytlačování kapalného média do tlakového potrubí. . Současně se ve střední části komory vytváří řídnutí vzduchu, díky kterému je z potrubí umístěného ve studni nasávána nová část čerpané kapaliny.

Ponorné čerpadlo “Dzhileks”

Aby se zabránilo vniknutí pevných vměstků obsažených v čerpané kapalině do vnitřku odstředivého ponorného čerpadla, měla by být taková zařízení používána ve spojení s hrubými filtry nainstalovanými na přívodním potrubí. Nejvýznamnější nevýhodou odstředivých čerpadel, která lze provozovat celoročně, je jejich poměrně vysoká cena ve srovnání s cenou zařízení typu vír.

Vířivá (neboli vibrační) čerpadla do hlubokých studní se používají v případech, kdy je potřeba odčerpat vodu z mělké studny. Princip činnosti zařízení tohoto typu spočívá v tom, že v jejich vnitřní části vznikají vysokofrekvenční vibrace, které pohánějí mechanický píst. Ten zajišťuje sání čerpaného média z přívodního potrubí.

Zařízení vrtného čerpadla vírového typu

Mezi nejvýznamnější výhody uvažovaných čerpadel patří:

• kompaktní velikost;
• nízké náklady (ve srovnání s cenou odstředivých čerpadel);
• minimální spotřeba energie.

Mezi nevýhody ponorných čerpadel vířivého typu obvykle patří:

• zničení stěn studny vibracemi (je možné minimalizovat vibrační účinek vírového čerpadla na stěny studny, pokud jsou na jeho tělo nasazeny pryžové kroužky);
• nízký výkon;
• spíše nízký výkon čerpání kapalného média.

Vibrační čerpadlo pro studnu “Malysh”

Konstrukční vlastnosti čerpadel pro hluboké studny

Konstrukce hlubinného čerpadla a jeho konstrukční vlastnosti jsou do značné míry dány principem činnosti a typem hnacího elektromotoru tohoto hydraulického stroje. Při použití těchto čerpadel je čerpané kapalné médium shromažďováno speciálním potrubím umístěným v šachtě obsluhované studny nebo ve studni. Elektrický kabel umístěný v ochranném plášti je zodpovědný za napájení hnacího motoru, umístěného v určité hloubce.

V konstrukci odstředivého čerpadla studny lze rozlišit dvě hlavní části:

• hnací motor, který může být vestavěný nebo externí;
• přímo do čerpací části zařízení.

Zařízení odstředivého čerpadla do vrtu

Pokud je motor pohonu čerpadla vestavěný, je obvykle umístěn ve spodní části zařízení. Nasávání vody při použití čerpadel tohoto typu může být provedeno jak horní, tak spodní částí jejich pouzdra. V tomto případě je upřednostňováno shromažďování čerpané kapaliny přes spodní část pouzdra, protože to umožňuje vyčistit hlubokou část studny od bahna a písku, které se v ní hromadí. Ponorná čerpací zařízení, což je velmi výhodné, jsou chlazena kapalným médiem, ve kterém jsou umístěna. To vám umožní chránit taková zařízení před přehřátím, které je může rychle učinit nepoužitelnými. Hlubinná čerpadla odstředivého typu, i když jsou konstrukce složitější než vibrační zařízení, se vyznačují vyšší spolehlivostí, produktivitou a delší životností.

Závěs čerpadla musí odolat zatížení přesahujícímu hmotnost čerpadla 5–10krát

Hlavními konstrukčními prvky vířivých ponorných čerpadel jsou skříň, speciální sklo, hnací motor a vibrátor. Vibrátor v těchto zařízeních je nejsložitějším konstrukčním prvkem, který se skládá z kotvy, pryžového tlumiče a ovládacích podložek. Potřebné podmínky pro příjem tekutiny ze studny, prováděný vibračním čerpadlem, vytváří jeho pryžový tlumič nárazů, který se při provozu takového zařízení stlačuje a uvolňuje.

Povinným prvkem vybavení ponorného čerpacího zařízení je hrubý filtr, který chrání vnitřek takových zařízení před vnikáním pevných nečistot obsažených v čerpaném médiu. Pro zajištění efektivnějšího provozu ponorného čerpacího zařízení a zajištění jeho ochrany před negativními faktory se používají různé senzory, které automaticky zastaví čerpadlo v případě havarijních situací (obsah kalu a písku v čerpané kapalině je příliš vysoký, hladina vody v dobře klesá atd.).

Doporučení pro výběr čerpadla do studny

Mezi různými typy čerpacích zařízení používaných k čerpání vody ze studny nebo studny jsou nejoblíbenější ponorná zařízení. Tato popularita je vysvětlena řadou výhod ponorných čerpadel, mezi které patří:

1. žádný hluk během provozu;
2. schopnost zajistit nepřetržitý přívod vody z obsluhované studny;
3. snadná instalace;
4. schopnost zajistit zásobování vodou z vrtů značné hloubky;
5. kompaktní rozměry;
6. není potřeba dodatečné chlazení hnacího motoru;
7. antikorozní vlastnosti materiálů, ze kterých je karoserie vyrobena.

Bez hlubinného čerpadla se prakticky neobejdete, pokud hloubka vrtu, ze kterého má být kapalné médium odčerpáváno, přesahuje 10 metrů.

Při výběru takového zařízení byste měli věnovat pozornost takovým parametrům, jako jsou:

• celková potřeba míst odběru vody na vodu, kterou musí vybrané čerpadlo zajistit;
• charakteristiky studny, ze které má být voda čerpána (průměr a hloubka);
• geologické údaje o místě, kde byl vrt vrtán (hloubka, ve které se nachází podzemní voda, typ půdy atd.);
• přítomnost zdroje energie v místě, kde se plánuje instalace čerpacího zařízení.

Hlavní technické vlastnosti, podle kterých se vybírá čerpací zařízení, jsou:

• výkon zařízení, který charakterizuje, kolik kapaliny je schopno přečerpat za jednotku času;
• tlak (tento parametr, měřený v metrech vodního sloupce, udává, do jaké výšky a vzdálenosti je čerpadlo schopno dopravovat kapalinu potrubním systémem).

Při nákupu ponorného čerpadla pro studnu je lepší se okamžitě rozhodnout pro model, jehož výkon mírně přesahuje požadovanou hodnotu.

Tento přístup při výběru čerpacího zařízení vám dá možnost v případě potřeby dále modernizovat vaši čerpací stanici.

Instalace čerpadel pro hluboké studny zpravidla nezpůsobuje žádné zvláštní potíže, lze ji provést i bez zkušeností s prováděním takových postupů. Při provozu ponorných čerpadel, ale i jakéhokoli jiného typu čerpacího zařízení, by se nemělo zapomínat na jejich pravidelnou údržbu, která výrazně prodlouží životnost jejich bezproblémového používání.

Jedním z nejoblíbenějších typů čerpacích zařízení, které se používají jak v různých průmyslových odvětvích, tak pro vybavení domácích vodárenských systémů, je odstředivé čerpadlo. Pomocí takového zařízení, prezentovaného na moderním trhu s mnoha různými modely, je možné úspěšně čerpat kapalné médium z vrtů a vrtů i velké hloubky a poté je přepravovat potrubím na značné vzdálenosti. Aby odstředivé čerpadlo prokázalo vysokou účinnost a fungovalo bez poruch, je důležité vědět, jak vybrat správné čerpadlo pro konkrétní aplikaci a přesně dodržovat doporučení pro jeho údržbu.

Odstředivé konzolové čerpadlo s dvojitým vstupem

Сферы применения

Díky své všestrannosti, vysoké účinnosti a spolehlivosti se dnes odstředivá čerpadla s úspěchem používají téměř všude. Pokud mluvíme o nejoblíbenějších oblastech použití odstředivých čerpadel, patří mezi ně:

• organizace zásobování technickou vodou v podnicích působících v různých průmyslových odvětvích;
• čerpání a přeprava technických kapalin různého druhu mezi výrobními zařízeními;
• vybavení systémů zavlažování rostlin a zásobování farmami hospodářskými zvířaty vodou;
• organizace systémů zásobování vodou pro obydlené oblasti;
• vybavení autonomních vodovodních systémů používaných majiteli venkovských domů a chat pro domácí potřeby a organizování zavlažování rostlin na jejich pozemcích.

Hygienické odstředivé čerpadlo pro potravinářský, farmaceutický a kosmetický průmysl

Abyste pochopili důvod všestrannosti a vysoké účinnosti hydraulických strojů odstředivého typu, měli byste pochopit, z jakých konstrukčních prvků se takové zařízení skládá a jak funguje.

Konstrukční vlastnosti a princip činnosti

Pokud vezmeme v úvahu konstrukci odstředivého čerpadla v průřezu, pak lze v konstrukci takového zařízení rozlišit následující prvky.

• Elektromotor v zařízení odstředivého čerpadla hraje roli hnacího prvku. Ta část vnitřní konstrukce odstředivého čerpadla, kde je umístěn jeho hnací motor, je pečlivě utěsněna, což je nezbytné pro ochranu pohonné jednotky před kontaktem s čerpaným kapalným médiem.
• Hřídel čerpadla přenáší rotaci z elektromotoru na oběžné kolo.
• Konstrukce odstředivého čerpadla nutně zahrnuje oběžné kolo, na jehož vnějším válcovém povrchu jsou lopatky, které pohybují čerpaným kapalným médiem vnitřní komorou zařízení.
• Ložiskové jednotky zajišťují snadné otáčení hřídele s na něm upevněným oběžným kolem.
• Těsnící prvky chrání součásti vnitřní konstrukce hydraulického stroje před kontaktem s čerpaným kapalným médiem.
• Těleso čerpadla je zpravidla vyrobeno ve tvaru hlemýždě a je vybaveno dvěma trubkami – sací a tlakovou.

Hlavní části odstředivého čerpadla

Konstrukční schéma odstředivého čerpadla může kromě výše uvedených částí obsahovat řadu dalších prvků:

1. hadice, kterou vstupuje čerpané kapalné médium do tlakového potrubí;
2. hadici, kterou kapalina vstupuje do vnitřní komory zařízení;
3. zpětný ventil, který zabraňuje pohybu již čerpaného kapalného média v opačném směru;
4. hrubý filtr, který zabraňuje vniknutí pevných vměstků obsažených v kapalném médiu do vnitřku čerpadla;
5. vakuoměr, pomocí kterého je sledován stupeň řídnutí vzduchu v pracovní komoře;
6. manometr, pomocí kterého můžete ovládat tlak kapaliny vytvářené čerpacím zařízením;
7. prvky uzavíracích ventilů, které umožňují regulovat parametry průtoku kapalného média vstupujícího a vystupujícího z čerpadla.

Návrh čerpací části zařízení odstředivého typu

Konstrukce a princip činnosti jakýchkoliv odstředivých čerpadel jsou jednoduché. Princip činnosti odstředivého čerpadla je tedy následující.

• Kapalné médium vstupující do vnitřní pracovní komory je zachyceno lopatkami oběžného kola a začíná se s nimi pohybovat.
• Vlivem odstředivé síly je kapalné médium vrháno směrem ke stěnám pracovní komory, kde vzniká přetlak.
• Kapalné médium je pod přetlakem vytlačováno výtlačným potrubím.
• V okamžiku, kdy je kapalné médium ze střední části pracovní komory vrháno směrem ke stěnám, vzniká vzduchový podtlak, který zajišťuje nasávání nové dávky kapaliny vstupním potrubím.

Princip činnosti odstředivého čerpadla

Výše popsaný princip činnosti odstředivého čerpadla platí pro povrchové i ponorné modely. Hlavní funkci odstředivého čerpacího zařízení plní oběžné kolo s lopatkami. V souladu s principem činnosti výše popsaných odstředivých čerpadel zajišťují taková zařízení nasávání čerpaného kapalného média a jeho vytlačování do tlakového potrubí v konstantním režimu, což zaručuje stálost parametrů vytvářeného průtoku.

Je třeba mít na paměti, že odstředivé čerpadlo nelze provozovat, pokud v jeho vnitřní pracovní komoře není žádné kapalné médium. Pokud tento důležitý požadavek zanedbáte, odstředivé čerpadlo jednoduše selže.

Hlavní odrůdy

Na moderním trhu jsou nabízena odstředivá elektrická čerpadla různých typů, která se od sebe liší jak konstrukčními prvky, tak technickými vlastnostmi. Odstředivá čerpadla jsou klasifikována podle řady parametrů, které je třeba vzít v úvahu při výběru takového zařízení pro konkrétní účely.

Klasifikace odstředivých čerpadel

V závislosti na umístění zařízení vzhledem k kapalnému médiu, které čerpá, se rozlišují následující typy odstředivých čerpadel:

• povrchová čerpací zařízení;
• ponorná čerpadla.

Odstředivá povrchová čerpadla, jak napovídá jejich název, jsou instalována na povrchu země, v těsné blízkosti studny obsluhované takovým zařízením. Při použití čerpadel tohoto typu se čerpání kapalného média provádí speciální hadicí nebo potrubím, které je spuštěno do podzemního zdroje.

Schéma zásobování vodou založené na povrchovém čerpadle

Hlavní výhodou odstředivých povrchových čerpadel je, že jejich umístění značně zjednodušuje jejich údržbu a opravy. Nevýhod povrchových odstředivých čerpadel je málo, ale v některých situacích jsou rozhodující. Mezi ně nejčastěji patří:

• ne příliš vysoký výkon, který neumožňuje použití takových zařízení pro čerpání kapalných médií z podzemních zdrojů, jejichž hloubka přesahuje 10 metrů;
• vysoké riziko volnoběhu;
• výkon je nižší než u ponorných čerpadel.

Ponorná odstředivá čerpadla, jejichž princip činnosti se prakticky neliší od fungování zařízení povrchového typu, jsou během provozu umístěny v tloušťce čerpaného kapalného média. K upevnění ponorných čerpadel v podzemním zdroji v požadované hloubce se používá kabel, jehož spodní konec je přivázán k tělu zařízení a horní konec je připevněn ke speciální příčce umístěné na povrchu země. Skutečnost, že se hydraulické ponorné čerpadlo během provozu nachází v tloušťce kapalného média, vysvětluje vysoké požadavky na těsnost pláště takového zařízení.

Schéma dodávky vody do domu ze studny na základě ponorného čerpadla

Výhody ponorných čerpadel, jak již bylo uvedeno výše, spočívají v tom, že i při menších rozměrech skříně jsou taková zařízení schopna vytvořit vyšší tlak kapalného média, které čerpají, než zařízení pro povrchová čerpací zařízení. Ponorná odstředivá čerpadla mají samozřejmě také nevýhody, z nichž nejvýznamnější je složitost údržby a oprav: k provedení těchto postupů musíte nejprve odstranit hydraulický stroj z podzemního zdroje.

Odstředivá čerpadla se dělí na různé typy podle takových parametrů, jako je počet oběžných kol. V závislosti na tomto parametru tedy rozlišují:

• odstředivá jednostupňová čerpadla, která jsou vybavena jedním oběžným kolem;
• vícestupňová zařízení, která proto mají několik oběžných kol upevněných na jednom otočném hřídeli.

Odstředivé vícestupňové čerpadlo

Vlastnosti konstrukce a principu fungování vícestupňových odstředivých čerpadel spočívají v tom, že kapalné médium se v procesu čerpání takovým zařízením postupně pohybuje mezi svými stupni, což přispívá k výraznému zvýšení hodnoty jeho tlaku na výstupu. Hodnota tlaku čerpadla sestávajícího z několika stupňů je součtem hodnot tlaku vytvořených každým oběžným kolem takového zařízení.

Odstředivá čerpadla jsou také klasifikována podle konstrukce rotoru. V závislosti na tomto parametru tedy rozlišují:

• čerpací zařízení s „mokrým“ rotorem;
• odstředivá zařízení se „suchým“ rotorem.

Konstrukce odstředivého čerpadla s rotorem „mokrého“ typu

U prvního typu čerpadel je oběžné kolo i rotor neustále v kontaktu s čerpaným kapalným médiem, což zajišťuje mazání a chlazení pohyblivých částí čerpadla. Vzhledem k této konstrukční vlastnosti není možné provést velké vnitřní konstrukční prvky čerpadel s „mokrým“ rotorem, proto se zařízení tohoto typu obvykle vyznačují nízkým výkonem.

U odstředivých čerpadel se „suchým“ rotorem, jejichž princip činnosti se prakticky neliší od provozních vlastností jakéhokoli jiného odstředivého čerpacího zařízení, je pouze oběžné kolo v kontaktu s čerpaným kapalným médiem, jehož rotace je přenášena z rotor a hnací motor, umístěné v utěsněném prostoru. Odstředivé čerpací zařízení s „suchým“ rotorem má vyšší výkon, a proto spotřebovává podstatně více elektřiny než zařízení vybavená „mokrým“ rotorem.

Oběhové odstředivé čerpadlo se suchým rotorem

Doporučení modelu

Při výběru odstředivého čerpadla byste měli věnovat pozornost nikoli fotografii takového zařízení na webových stránkách internetového obchodu, ale technickým parametrům zakoupeného hydraulického stroje. Nejprve byste měli jasně formulovat, k čemu takové zařízení plánujete používat, to znamená rozhodnout o účelu odstředivého čerpadla v konkrétní situaci. V závislosti na tom, k čemu je čerpací zařízení potřebné, je vybráno podle řady parametrů, včetně:

1. hloubka, ze které je čerpadlo schopno čerpat kapalné médium z podzemního zdroje (tento parametr charakterizuje vzdálenost měřenou mezi tělesem zařízení a spodní úrovní podzemního zdroje, ve které se kapalné médium nachází);
2. faktor účinnosti, pomocí kterého můžete určit, jak efektivní je vybrané čerpací zařízení;
3. produktivitu, pomocí které je možné určit, kolik kapaliny je čerpadlo schopno přečerpat za jednotku času;
4. tlak kapalného média, který je čerpadlo schopno vyvinout (tento parametr, měřený v metrech vodního sloupce, je rozdíl mezi tlakem průtoku kapalného média vstupujícího do čerpadla vstupním potrubím a tlakem průtoku vytvořené takovým zařízením v tlakovém potrubí);
5. hydraulický indikátor potrubního systému obsluhovaného čerpadlem, který udává, o kolik poklesne tlak průtoku kapalného média čerpaného čerpacím zařízením během jeho přepravy systémem;
6. výkon hnacího elektromotoru, který se v souladu s tím přenáší na hřídel zařízení s namontovaným oběžným kolem;
7. maximální tlak toku kapalného média, při kterém je čerpadlo schopno pracovat v normálním režimu;
8. energetická účinnost zařízení, která udává, kolik elektrické energie čerpadlo vynaloží na čerpání určitého objemu kapalného média.

Výhody a nevýhody

Široké použití odstředivých čerpadel v průmyslu i pro řešení domácích problémů je vysvětleno řadou výhod, které tato zařízení odlišují. Mezi nejvýznamnější výhody hydraulických strojů tohoto typu patří:

• vysoký výkon, který je zajištěn konstrukčními prvky a provozním principem těchto zařízení;
• stabilita parametrů proudění kapaliny vytvářené čerpacím zařízením tohoto typu;
• kompaktní rozměry a nízká hmotnost;
• snadná údržba, pro kterou nemusíte zapojovat specialisty třetích stran a provádět všechny potřebné postupy sami pomocí sady jednoduchých nástrojů;
• dlouhá životnost.

Konstrukce odstředivých čerpadel umožňuje jejich nezávislé opravy a servis, pokud máte určité technické dovednosti

Přirozeně je třeba vzít v úvahu i nevýhody takových zařízení.

• Čerpací zařízení tohoto typu nelze používat, dokud není jeho vnitřní pracovní komora naplněna kapalným médiem. Pokud tento požadavek zanedbáte, hydraulický stroj rychle selže.
• Při použití jednostupňových odstředivých čerpadel nebude možné vytvořit vysoký tlak v potrubním systému obsluhovaném takovými zařízeními: k tomu musí být použito zařízení vybavené několika oběžnými koly.

Odstředivé čerpadlo, jehož konstrukce je podrobně diskutována výše, má tedy málo nevýhod a jsou zcela kompenzovány jeho výhodami. To vysvětluje vysokou popularitu tohoto zařízení jak mezi specialisty ve výrobních podnicích, tak mezi soukromými uživateli, kteří jej aktivně používají k vybavení autonomních systémů zásobování vodou.