Самозасмукващи помпи – част I

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7/2015 • 18.12.2015

Самозасмукващи помпи – част I
Самозасмукващи помпи – част I

Cамозасмукващите центробежни помпи са проектирани и конструирани така, че да засмукват вода и да се “самозаливат” (да заливат сами работното си колело), преди да започнат да работят. Те са удобно решение за много приложения, тъй като елиминират необходимостта от смукателна цедка с възвратен клапан, монтирана на края на смукателния тръбопровод, както и от вакуумни или струйни помпи, които лесно се задръстват и не са подходящи за дългосрочна употреба на отдалечени места. При самозасмукващите помпи тръбната система може да бъде проектирана, без да възпрепятства функционирането на помпата.

Принцип на работа
По дефиниция самозасмукваща е тази помпа, която изсмуква наличния въздух в смукателния тръбопровод и започва да препомпва вода, без необходимост от външна намеса и обслужване. За да може това да се осъществи, в корпуса на помпата или в специална камера за заливане трябва да се съхранява известно количество вода, достатъчно за напълване с вода на спиралната камера с работното колело и на смукателния водопровод, за да може тя да заработи.

 

Когато помпата заработи, въртящото се работно колело създава частичен вакуум; въздухът от смукателния тръбопровод се засмуква в резултат на този вакуум и се смесва с течността от камерата за заливане. Сместа от въздух и вода се препомпва в камерата за отделяне на въздуха в корпуса на помпата. Тук въздухът се отделя от водата и се изхвърля през изпускателна тръба, докато течността се връща в камерата за заливане. Този цикъл се повтаря неколкократно, докато целият въздух от смукателния тръбопровод бъде изхвърлен в атмосферата и бъде заместен от вода, след което изпомпването започва.

На практика “самозасмукваща помпа” означава центробежна помпа, която използва смес от въздух и вода, за да постигне напълно залято състояние на работното колело и смукателния тръбопровод и да заработи. Помпеното действие в случая не се дължи на “загребващото” действие на лопатките на работното колело, а по-скоро на центробежните сили, възникващи при въртенето му.

Самозасмукващата центробежна помпа е конструирана така, че да засмуква и издига вода, намираща се на ниво, по-ниско от това на нейния смукателен фланец, без да е необходимо предварително ръчно напълване на смукателния тръбопровод с течност. Това се осъществява чрез създаване на частичен вакуум в смукателния тръбопровод, който отстранява въздуха от него.

След това помпата изхвърля засмукания въздух заедно с водата през напорния (нагнетателния) тръбопровод, задържайки първоначално засмуканата вода в корпуса си. Самозасмукващата помпа се отличава от останалите по това, че осъществява процес на разделяне на въздушно-водната смес. Въпреки че самозасмукващата центробежна помпа може да изсмуче въздуха, съдържащ се в смукателния тръбопровод, тя не може да се “самозалее” на сухо.

За разлика от мембранните и буталните помпи, спиралната камера на центробежните помпи трябва да е пълна с вода (залята), преди тя да бъде пусната в действие. Освен това трябва да има начин за освобождаване на въздуха от нагнетателния тръбопровод на помпата. Ако същият няма изход в съд или съоръжение с открито водно ниво, на него трябва да се монтира въздушен клапан (въздушник).

Движение на водата през центробежната помпа
Стандартните (несамозасмукващи) центробежни помпи се делят на много видове. Ако центробежната помпа е свързана към смукателен тръбопровод, който постоянно е пълен с вода, или ако самата тя е потопен тип, работното колело постоянно е залято с достатъчно вода, и може винаги да създаде разлика в налягането и да препомпва вода. Въздухът е главният враг на стандартната (не-самозасмукваща) центробежна помпа. Когато такава помпа засмуче въздух, работата й се затруднява и помпата започва “да буксува”. Работното й колело се върти, но тя не може да работи, докато въздухът не бъде отстранен.

Възниква въпрос защо центробежните помпи не се проектират така, че да препомпват както вода, така и въздух. Водата е много по-плътна от въздуха, поради което лопатките, които препомпват въздух, могат да са по-тънки и леки, но трябва да се въртят много по-бързо. За да препомпват вода, лопатките трябва да са много по-твърди и яки, но да се въртят доста по-бавно.

Работен цикъл на самозасмукващите помпи
“Самозасмукващата” центробежна помпа решава проблема с отстраняването на въздуха от смукателния тръбопровод, като смесва вода и въздух, създавайки флуид, който има свойства, подобни на обикновената, чиста вода. След това помпата изхвърля въздуха и препомпва само вода, подобно на стандартната центробежна помпа. Важно е да се знае, че процесът на самозасмукване не може да заработи, ако спиралната камера на помпата не е предварително напълнена с вода.

По време на цикъла на самозасмукване въздухът навлиза в помпата и се смесва с вода при работното колело. След това сместа от вода и въздух се изпомпва във воден резервоар в резултат на действието на центробежните сили, създадени от работното колело. Въздухът е по-лек от водата, в резултат на което се издига нагоре, докато водата се събира на дъното.

Свободната от въздух вода, която е по-тежка от въздушно-водната смес, тече гравитачно обратно в камерата на работното колело, в готовност да се смеси с още въздух, идващ от смукателния тръбопровод. След като целият въздух от последния бъде изсмукан и в него бъде създаден вакуум, атмосферното налягане кара водата да потече в смукателния тръбопровод по посока на работното колело. Помпеното действие започва.

Рециркулацията на вода в помпата спира, когато започне процесът на изпомпване. При следващото включване на помпата, тя ще “самозасмуче” - т.е. ще може отново да смеси въздуха с вода в корпуса, създавайки подходяща за препомпване смес, докато помпата не се самозалее напълно отново.

Този тип помпи се отличават от стандартните центробежни помпи по това, че имат вграден резервоар с вода, който помага за освобождаване на нагнетателния тръбопровод от въздуха, като рециркулира водата в помпата по време на цикъла на самозасмукване. Този воден резервоар може да се намира или след работното колело, или преди него. И в двата случая самозасмукващата способност на помпата се дължи на способността й да задържа вода след най-първото заливане.

Самозасмукващи помпи за водоснабдяване
Тези помпи са с най-различно приложение, имат разнообразни дебити и се използват в условия, при които прекъсване на процеса препомпване е абсолютно недопустимо. Типично те са с дебити от 0,75 до 75 литра в секунда и с напори от 10 до 75 метра. Въпреки че самозасмукващите помпи за водоснабдяване не са конструирани за препомпване на води, съдържащи твърди частици, през повечето преминават такива с размери до 1 сантиметър. В конструкцията им се използват различни материали - пластмаса, чугун, бронз и неръждаема стомана. Двигателите им могат да са бензинови и дизелови с вътрешно горене, както и електромотори.

Самозасмукващи помпи за води, съдържащи твърди примеси
Тези помпи са конструирани за препомпване на вода, съдържаща голям процент твърди или влакнести примеси. В зависимост от модела, те могат да препомпват води с твърди частици с диаметри от 1,25 см до 7,5 см. Често пъти работното колело и вътрешността на спиралната камера на такава помпа са допълнително уякчени, за да не се износват от абразивни материали.

Повечето спирални камери на самозасмукващи помпи имат отвор за бързо почистване в случай на запушване. Дебитите им са от 3 до 95 л в секунда, а напорите - от 15 до 45 м. Прилагат се най-често за препомпване на канални води, за отводняване на строителни изкопи и за защита от наводнения. Конструкцията им се изработва типично от чугун, ковък чугун и алуминий. Двигателите на тези помпи могат да са бензинови и дизелови с вътрешно горене, електромотори и хидравлични.

Top