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

Jaké jsou moderní typy čerpadel? Jak vybrat ten správný a hlavní rozdíly mezi čerpadly.

Na moderním trhu existuje mnoho typů čerpadel, z nichž každé má svůj vlastní účel. Nejběžnějšími typy čerpadel jsou oběhové, povrchové, ponorné, fontánové a čerpací stanice. O každém z nich stojí za to mluvit samostatně.

Oběhová čerpadla

V otopných soustavách s nuceným oběhem je tento typ čerpadla jedním z nejdůležitějších prvků. Při výběru oběhových čerpadel je třeba dbát na tlak a výkon. Čerpadlo je vhodné do topného systému, pokud svým tlakem překoná hydraulický odpor potrubí, radiátorů a armatur. Spolehlivost a dlouhodobý provoz topného systému závisí na výkonu čerpadla. Mezi hlavní výhody použití oběhových čerpadel je třeba vyzdvihnout snížení počtu vzduchových kapes v systému a možnost instalace potrubí i malých průměrů. Pokud jsou trubky tenké, tepelné ztráty se výrazně sníží a vytápění se stane ekonomičtějším. Oběhová čerpadla jsou připojena k elektrické síti a spotřebují od 25 do 100 W za hodinu. Používají se pro nepřetržitý provoz kotle během topné sezóny. Těleso čerpadla může být vyrobeno z litiny, oceli, hliníku, mosazi nebo bronzu. Podle principu činnosti mohou být čerpadla se „suchým“ nebo „mokrým“ rotorem. „Mokrý“ znamená interakci motoru s čerpanou vodou a v suchém režimu není rotor ponořen do vody.

Stanice čerpadel

Majitelé soukromých domů se často potýkají s problémem nedostatečného připojení k centralizovanému systému zásobování vodou. V tomto případě budou čerpací stanice nejlepším řešením pro poskytování vody pro domácí a ekonomické potřeby. Čerpací stanice pomáhá vytvářet autonomní systém zásobování vodou a je souborem zařízení pro zvedání vody z hloubky. Stanice se skládá z čerpadla, akumulační nádrže a automatického řízení. Voda se čerpá ze studny nebo vrtu. Povrchová studna o hloubce až 20 metrů stačí k zásobování velkého venkovského domu vodou. Čerpací stanice se vybírají v závislosti na typu studny, kterou jste si vybrali. Musíte také vzít v úvahu vzdálenost od vody k umístění akumulační nádrže. Na základě toho se vybírají ponorné nebo povrchové čerpací stanice. Zásobní nádrž v čerpacích stanicích může mít různé objemy od 25 do 300 litrů.

Povrchová čerpadla

V běžném životě jsou jedny z nejpraktičtějších povrchová čerpadla, která zvedají vodu z hloubky až 8 metrů. Čerpadlo je připojeno k elektrické síti a nevyžaduje prakticky žádnou údržbu. Motor čerpadla je chráněn před přehřátím a automaticky se vypne, pokud nepracuje správně. Nejčastěji se v každodenním životě používají horizontální povrchová čerpadla, ve kterých je voda čerpána sáním. Mezi hlavní výhody povrchových čerpadel patří vysoký výkon, jednoduchá instalace, tichý chod a nízká cena. S minimální spotřebou elektrické energie jsou povrchová čerpadla schopna pracovat nepřetržitě po dlouhou dobu.

Ponorné čerpadla

Ve venkovských domech a průmyslové výrobě jsou systémy zásobování vodou často založeny na využití podzemní vody. Ponorná čerpadla se používají k čerpání vody ve velkých hloubkách zdroje. Lze je použít pro studny o průměru 90 mm. Taková čerpadla zaručují vysoký tlak a jsou schopna čerpat vodu z artéských studní a důlních studní. Maximální hloubka studny, ze které může ponorné čerpadlo čerpat vodu, je 300 metrů. Instalace čerpadla je maximálně jednoduchá a zařízení pracuje téměř tiše. Existují odstředivá a šroubová ponorná čerpadla. Odstředivá čerpadla se vyznačují vysokou účinností a mají jedno nebo více oběžných kol. Používají se pro automatické zásobování vodou a v zavlažovacích systémech zahrad a zeleninových zahrad. Šneková čerpadla jsou schopna čerpat nejen vodu, ale také viskózní kapaliny a vytvářet vysoký tlak.

fontánová čerpadla

Majitelé soukromých domů s rybníky na svém pozemku často instalují speciální fontánová čerpadla, která vytvářejí trysky různých velikostí. Moderní fontánová čerpadla jsou schopna pracovat tiše a mají dlouhou životnost. Existují povrchová a ponorná fontánová čerpadla, která jsou instalována v blízkosti nádrže a spouštěná do vody, resp. Při výběru fontánového čerpadla je nutné vzít v úvahu velikost nádrže, požadovanou výšku trysky a nutnost dokoupení automatiky pro řízení hladiny vody v nádrži.