В названии некоторых насосов для воды присутствует термин — самовсасывающий. Их характеристики могут быть абсолютно такими же, как и у несамовсасывающих насосов. Это усложняет выбор для обычного пользователя. Часто эта приставка и вовсе используется маркетологами для оправдания высокой цены. В этом материале подробно рассказано — чем принципиально различаются самовсасывающие и несамовсасывающие насосы, как они устроены и работают, какие есть особенности их монтажа и эксплуатации.
В бытовых системах водоснабжения и орошения используются насосы двух принципиально разных видов:
Поверхностный насос — независимо от сложности и конфигурации системы водоснабжения всегда устанавливается над уровнем воды источника. Ни в коем случае такие модели нельзя погружать в воду ни полностью, ни даже частично. Это обусловлено тем, что их электрическая часть негерметична и намокание моментально приведёт к выходу из строя. Для забора воды в источник — колодец, скважину — опускается всасывающая магистраль. Чаще всего это труба с обратным клапаном и сетчатым фильтром.
Наиболее распространённые разновидности поверхностных насосов — центробежные и вихревые. Именно они подробно рассмотрены ниже, так как среди них бывают самовсасывающие и несамовсасывающие модификации.
У любого поверхностного насоса предусмотрено два резьбовых отверстия для подключения магистралей. К одному из них присоединяется всасывающая линия, которая опускается в колодец или скважину. Ко второму подключается напорная магистраль, по которой насос под давлением подаёт воду к потребителям. Именно наличие разъёма или штуцера для всасывающей линии является тем признаком, по которому можно безошибочно распознать поверхностный насос.
Погружной насос — конструктивно рассчитан на непосредственное погружение в воду. Более того, по-другому он просто не будет работать. Электрическая часть таких агрегатов полностью герметична. Для подключения к системе предусмотрен всего один разъём или штуцер. Он нужен для присоединения напорной магистрали, и только для неё. Никаких разъёмов для всасывающей линии у таких насосов нет, и быть не может. Забор воды осуществляется через технологические отверстия в корпусе.
Если перед вами неизвестный насос для воды, и стоит задача определить — погружной он или поверхностный — первым делом нужно смотреть на разъёмы для подключения магистралей. Если их два — перед вами поверхностный насос. Если разъём или штуцер только один, а в корпусе есть мелкие отверстия — это погружной насос.
Погружные насосы бывают винтовыми (или шнековыми), мембранными, вибрационными, центробежно-шнековыми. Есть и другие модификации, но они встречаются гораздо реже. И вот здесь нужно запомнить раз и навсегда, что ни один из этих насосов не может быть самовсасывающим. Если вам пытаются продать погружной насос с такой приставкой — вас либо обманывают, либо продавец не разбирается в том, что продаёт.
Погружной и одновременно самовсасывающий — это нонсенс и чушь по определению. Термины — самовсасывающий, несамовсасывающий (иногда встречается — нормальновсасывающий) — применимы исключительно для поверхностных насосов, о которых и пойдёт речь дальше.
Перед тем, как разбираться с устройством и принципом работы самовсасывающих и несамовсасывающих насосов, стоит обозначить общую для них проблему. Заключается она в следующем.
Источником воды, которую должен перекачивать насос, чаще всего является колодец или скважина. У них есть такой важнейший параметр, как уровень. На практике это высота, на которой расположен поверхностный насос над зеркалом воды. Уровень бывает статическим и динамическим. Чем они различаются? Если вы заглянёте в колодец, то вы увидите статический уровень воды в нём. Если же вы в течение года будете отмечать изменение этого уровня, то вы определите границы или диапазон динамического уровня.
Первоочерёдная задача любого поверхностного насоса — поднять воду, которая находится на статическом уровне. Чтобы сделать это, во всасывающей магистрали должно создаваться разрежение или давление, которое ниже атмосферного. В свою очередь, на воду в источнике оказывает давление наша атмосфера. Когда давление во всасывающей магистрали ниже, чем нормальное атмосферное, вода поднимается вверх.
Не менее важными функциями насоса является создание избыточного давления в напорной магистрали. Однако к нашей теме это имеет лишь косвенное отношение. Главная проблема в данном контексте — поднять воду из-под земли. И любой правильно подобранный поверхностный насос справляется с этой задачей, поскольку он для этого и создан.
Но водяной насос потому и водяной, что рассчитан на перекачивание воды. А изначально от самого статического уровня в источнике до механизма насоса во всасывающей магистрали — воздух. Он существенно отличается от воды физическими характеристиками. Воздух более лёгкий, менее плотный и сжимаемый. Ни один водяной насос не способен "на сухую" создать во всасывающей магистрали то самое разрежение, за счёт которого будет подниматься вода под воздействием атмосферного давления.
Решается эта проблема очень просто — перед первым запуском насоса его механизм и всасывающую магистраль необходимо заполнить водой. Вода — это более тяжёлая, плотная и практически несжимаемая среда. Механизм насоса передаёт ей кинетическую энергию, которая выталкивает её в напорную магистраль. Во всасывающей магистрали за счёт этого создаётся разрежение, необходимое для подъёма воды из источника.
До тех пор, пока во всасывающей магистрали и в насосе находится только воздух — поднять воду из колодца или скважины он не сможет. Каким бы мощным и производительным он не был. Именно поэтому поверхностные насосы перед первым запуском заполняются водой. А чтобы она задерживалась во всасывающей магистрали, на её конце устанавливается обратный клапан.
И вот тут можно приступить к разбору главного вопроса — чем самовсасывающие насосы отличаются от несамовсасывающих.
Сравнивать самовсасывающие насосы с несамовсасывающими лучше всего по следующему плану:
Также полезными будут простые ориентиры, которые помогут определиться с выбором насоса по рассматриваемому параметру.
Определение самовсасывающего насоса можно найти сразу в нескольких официальных документах. Например, в ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения. Также есть аналогичный международный стандарт, который использован многими странами для создания соответствующих государственных стандартов. Во всех этих документах даётся однозначное определение.
Самовсасывающий насос — это такой насос, который способен обеспечить самозаполнение всасывающей магистрали жидкой средой. Другими словами, за счёт своей особой конструкции он может вытеснить из всасывающей магистрали воздух, создав, при этом, необходимое для подъёма воды разрежение.
Именно из-за этого определения погружной насос некорректно называть самовсасывающим. Да, в нём нет проблемы с воздухом. Его не нужно заполнять водой перед первым запуском. Но для работы погружных насосов не предусмотрена всасывающая магистраль, как таковая. Поэтому под данное определение не подходит ни одна разновидность таких насосов.
Отсюда следует, что самовсасывающий насос — это всегда поверхностный агрегат, который устанавливается над уровнем воды источника.
Чтобы сразу было понятно, о чём идёт речь, предлагаем рассмотреть несколько самовсасывающих насосов:
В каталоге нашего интернет-магазина есть и другие самовсасывающие насосы. Они отличаются от представленных моделей не только эксплуатационными характеристиками, но также и некоторыми конструктивными особенностями.
Самовсасывающие насосы производятся далеко не по одному и тому же принципу. Соответственно, относящиеся к этому классу модели разных производителей могут иметь как схожее, так и принципиально разное устройство. В данном материале рассмотрено устройство типового центробежного насоса с таким функционалом.
Рабочая часть центробежного самовсасывающего насоса состоит из следующих элементов:
Отличительной особенностью устройства любого поверхностного самовсасывающего насоса является расположение всасывающего разъёма. Он непременно должен находится выше, чем рабочее колесо. Это необходимо для того, чтобы перед первым запуском была возможность залить воду в механизм насоса. При этом, всасывающая магистраль (труба, шланга) может оставаться "сухой". О других особенностях установки и эксплуатации насосов этого класса рассказано ниже.
После подключения насоса к всасывающей и напорной магистрали в его корпус через специальное отверстие заливается вода. Она должна полностью заполнить рабочую камеру, иначе самовсасывающего эффекта не произойдёт и мотор будет "молотить вхолостую", пока не сработает защитное термореле.
При первом включении насоса рабочее колесо передаёт кинетическую энергию воде, которая была предварительно залита в корпус. Эта вода раскручивается за счёт особой формы рабочего объёма и интенсивно смешивается с воздухом, который находится во всасывающей магистрали. Другими словами, в насосе образуется эмульсия, состоящая из воды и многочисленных пузырьков воздуха.
Поскольку в данном примере насос центробежного типа, водно-воздушная смесь отбрасывается центробежной силой на периферию рабочего колеса. Далее эмульсии больше некуда деваться, кроме как проталкиваться в разделительную камеру. Она находится в верхней части устройства, непосредственно перед напорным разъёмом. Разогнанная рабочим колесом смесь воды и воздуха при попадании в эту камеру разделяется. Это происходит за счёт того, что вода плотнее и тяжелее воздуха.
Отделившаяся вода по перегородкам стекает обратно в рабочую камеру под воздействием силы тяжести, и далее участвует в процессе образования эмульсии. Отделившийся воздух за счёт полученной от рабочего колеса энергии выталкивается в напорную магистраль. В это же время во всасывающей магистрали образуется разрежение. За счёт него к рабочему колесу засасывается новая порция воздуха, который опять смешивается с водой. Далее описанный цикл непрерывно повторяется.
Поскольку во всасывающей магистрали постоянно создаётся разрежение, вода из источника постепенно замещает откачанный воздух под воздействием атмосферного давления. Когда весь воздух во всасывающей магистрали будет замещён поднимающейся водой, насос выходит на нормальный режим работы. Вместо воздуха в напорную магистраль выталкивается уже вода. Рабочее колесо создаёт номинальное давление и работает в таком режиме до тех пор, пока не будет выключен электродвигатель.
Самовсасывающая функция насоса прекращает своё действие ровно в тот момент, когда из всасывающей магистрали и всех рабочих камер вытесняется весь воздух.
Дальнейшая работа насоса при последующих включениях зависит от устройства всасывающей магистрали. Если на её конце, погружённом в воду источника, есть обратный клапан, то после остановки двигателя и в насосе, и в магистралях — остаётся вода. При такой конфигурации с каждым последующим включением насос сразу же начинает работать в нормальном для него режиме. Эффекта самовсасывания по определению уже не происходит.
Если же обратного клапана нет, то после выключения насоса вода под силой тяжести стекает обратно в колодец или скважину. То есть, уровень водяного столба уравнивается со статическим уровнем. В самом же насосе, благодаря вышеописанной особенности расположения всасывающего разъёма, вода остаётся. Она используется для автоматической активации самовсасывающей функции при последующем включении электродвигателя.
Таким образом, вода в самовсасывающий насос заливается только один раз — непосредственно перед первым запуском. При этом, всю всасывающую магистраль заполнять необязательно. А если в её устройстве не предусмотрен обратный клапан, то это сделать и вовсе невозможно. Отсюда следует важная особенность — при установке самовсасывающего насоса применение обратного клапана необязательно. Он необходим только в тех случаях, когда в системе нужно поддерживать созданное насосом давление после его отключения.
Промышленностью выпускаются самовсасывающие насосы и других конструкций. Наиболее распространённые из них показаны на изображения ниже.
Это самовсасывающий вихревой насос. Его функциональность при первом запуске обеспечивается за счёт трубки Вентури, диффузора, конфузора и особой конструкции рабочих камер.
А это многосекционный самовсасывающий насос. Его устройством предусмотрено сразу три рабочих колеса на одном валу. Такая конструкция позволяет почти пропорционально количеству секций увеличить создаваемый насосом напор (давление в напорной магистрали).
Самовсасывающие насосы пользуются огромной популярностью при обустройстве частных систем автономного водоснабжения и орошения благодаря следующим преимуществам:
Выгоднее всего использовать самовсасывающий насос на даче или частном участке для полива огорода, клумбы, теплиц, газона. Система на базе такого устройства предельно простая и дешёвая.
При выборе самовсасывающего насоса обязательно нужно учитывать степень загрязнённости перекачиваемой воды. Если она чистая, без глины и песка, то можно купить вихревой поверхностный насос. Такие агрегаты способны создавать сильный напор, многократно превышающий показатели центробежных моделей. Последние больше подходят для случаев, когда в воде содержатся частички песка или глины, большой напор не требуется, но есть потребность в повышенной производительности.
На ряду с многочисленными преимуществами поверхностных самовсасывающих насосов у них есть и некоторые недостатки:
Следует отметить, что использование самовсасывающего насоса в системе автономного водоснабжения дома — нецелесообразно. Поскольку для такой системы неизбежно нужна установка обратного клапана, самовсасывающая функция потребуется только один раз, при первом запуске. Далее насос будет работать, как несамовсасывающий.
Кроме того, когда насос работает в режиме самовсасывания, электродвигатель, которым приводится в действие рабочее колесо, подвергается повышенным нагрузкам. То же самое можно сказать и про подшипники, на которых вращается вал насоса. Соответственно, если насос постоянно используется с режимом самовсасывания, он быстрее изнашивается и исчерпывает заложенный в него ресурс.
Перед покупкой самовсасывающего насоса следует учесть следующие особенности его эксплуатации:
В завершение следует сказать, что самовсасывающие насосы очень требовательны к установке. В частности, его ни в коем случае нельзя располагать перевёрнутым или наклонённым, поскольку это сделает невозможной первоначальную заливку рабочей камеры. Отделения воздуха от воды тоже может при неправильной установке не произойти и эффекта самовсасывания не возникнет.
В вышеупомянутых нормативных документах определения таких насосов нет. Этим подразумевается, что к несамовсасывающим следует относить все остальные модели. Тем не менее, определение таким агрегатам дать можно. Оно вытекает из определения самовсасывающих насосов.
Определение
Несамовсасывающий насос — это поверхностный насос, который не способен вытеснить воздух из всасывающей магистрали. Не может он этого сделать потому, что в его конструкции не предусмотрены элементы для разделения водно-воздушной смеси и увеличения разрежения на входе. Чтобы запустить такой насос, водой необходимо заполнить не только рабочую камеру, но и всю всасывающую магистраль.
Примеры
Наглядным примером является несамовсасывающий насос Calpeda TP-80. Это обычный поверхностный вихревой насос, внутреннее устройство которого показано ниже.
Типовое устройство вихревого насоса без функции самовсасывания показано на следующем рисунке.
Здесь видно, что описанные выше элементы, необходимые для разделения сред и увеличения разрежения — отсутствуют. Есть только всасывающий канал, рабочее колесо и напорный канал. Обратите внимание на расположение всасывающего канала. Он расположен прямо напротив центра рабочего колеса, а не выше, как у самовсасывающих насосов.
Работает вихревой насос следующим образом. Рабочая камера и вся всасывающая магистраль перед первым запуском заполняется водой. При включении двигателя рабочее колесо начинает быстро вращаться. За счёт рёбер, которые есть на колесе, в рабочей камере создаётся водяной вихрь. Он несёт в себе энергию, под воздействием которой вода затягивается из источника через всасывающую магистраль и подаётся под давлением в напорную магистраль.
А это трёхмерная модель поверхностного центробежного насоса. В отличие от вихревого, здесь рабочее колесо имеет загнутые лопасти, которые при вращении отбрасывают воду от центра к периферии за счёт центробежной силы. Как видите, впускной канал в данном примере тоже расположен по центру рабочего колеса, что указывает на отсутствие функции самовсасывания.
В целом, без описанных выше элементов ни вихревой, ни центробежный насосы не способны выкачать воздух из всасывающей магистрали. Обусловлено это физическими свойствами воздуха — весом, плотностью и сжимаемостью. Именно поэтому, чтобы запустить такой насос, его корпус и всю магистраль всасывания нужно заполнить водой.
Понятно, что в данном случае никак нельзя обойтись без обратного клапана. Более того, его недостаточно установить непосредственно возле насоса, как это допускается с самовсасывающими моделями. Обратный клапан обязательно должен быть ниже зеркала или статического уровня воды в источнике. То есть, между водой в колодце или скважине и рабочим колесом не должно быть никакого воздуха. Если он попадает в систему из-за негерметичности или неправильного монтажа — насос моментально начнёт работать "на сухую" и быстро выйдет из строя. Для защиты обмоток двигателя в таких случаях предусматривается тепловая защита.
Учитывая всё вышесказанное, можно выделить следующие преимущества несамовсасывающих насосов:
Что касается недостатков, то они вытекают из особенностей эксплуатации.
При использовании несамовсасывающего насоса следует учитывать следующие правила и особенности:
Следует отметить, что несамовсасывающие насосы не требовательны к ориентации относительно горизонта. При условии, что выполняется пункт № 5 из списка выше, сам агрегат будет работать и в наклонённом, и в повёрнутом на 90 градусов, и даже в полностью перевёрнутом положении.
