Струйные насосы: устройство, применение, принцип работы. Водоструйный насос

Механизмы откачки и подачи воды в насосах наиболее ярко выражаются на примере перекачивающих систем. Данный принцип предполагает нагнетание жидкости, которую насос может использовать для последующего распыления. Собственно, по этой схеме и работают струйные насосы жидкостного типа. Они могут быть представлены и в виде обычного пульверизатора, и как инженерная конструкция, обслуживающая крупные гидрологические станции.

Конструкции водоструйных агрегатов

Систему подачи воды в водоструйных насосах можно характеризовать как оптимизированную. Это видно хотя бы по исполнению типовой конструкции такого агрегата. Она формируется пусковым клапаном, рабочим соплом, патрубком, направляющими гайками и защитными приспособлениями, которые страхуют весь корпус от разрыва под высоким давлением. В зависимости от модификации может меняться количество отдельных элементов, а также их устройство. Многое будет определяться эксплуатационными возможностями струйного насоса. Характеристика рабочего потенциала среднего агрегата такого типа выражается способностью к подъему воды на 50 м с производительностью в 3000 л/ч. С такими параметрами работают модели высокого бытового класса или начального уровня профессионального звена. К слову, бытовые модели нередко обеспечиваются и целым комплексом фильтрующих приспособлений в виде мембран, которые выполняют очищающую функцию при заборе воды.

Принцип работы

Практически все водоструйные агрегаты работают на принципе кинетической энергии, которая формируется в процессе выхода воды из суженного сопла. В ходе эксплуатации такие системы обеспечивают так называемое сухое всасывание, при котором создается глубокий вакуум. Важно отметить и фактор давления, без которого невозможна эксплуатация струйного насоса. Принцип работы в контексте воздействия давления определяется разными условиями прохождения жидкости на узких и широких участках трубы. Когда жидкость переходит из зауженного отрезка трубы к широкому – давление повышается, и наоборот. В некотором роде при таких перемещениях создается эффект пружины, выталкивающий воду в рабочем контуре.

Зависимость давления в трубе от скорости объясняет закон Бернулли. Согласно его формулировке, струйные насосы черпают энергию от искусственного сужения труб в соплах и на отдельных технических участках, что позволяет корректировать и давление в рабочей среде, и показатели скорости течения.

Разновидности

Энергию насоса можно использовать и для нагнетания, и для всасывания жидкостей. В связи с этим выделяют инжекторные и эжекторные агрегаты. В первом случае в обязательном порядке задействуется направляющий патрубок, который подсоединяется к целевому устройству приема – то есть резервуару, где обирается вода. Основная задача инжекторов заключается именно в наборе жидкости, хотя после выполнения этой функции также образуется и вакуум. По этому принципу работают струйные пожарные насосы, в состав которых входит камера приема, сопло с горловиной, диффузор и основной трубопровод. Главная задача в организации процесса пожаротушения водоструйным агрегатом будет заключаться в правильной настройке параметров выпуска жидкости под давлением. Что же касается эжекторных насосов, то они, наоборот, ориентируются на формирование вакуума. То есть характеристики, с которыми будет осуществляться отдача выбираемой жидкости, в данном случае не так важны, хотя они будут напрямую зависеть от параметров высасывания из конкретной среды.

Сферы применения

Водоструйные модели насосов отличаются гибкостью в эксплуатации. И хотя целевым направлением их использования считаются суда, реальная практика применения охватывает гораздо более широкий диапазон областей. Например, их задействуют в пищевой промышленности, где важна не только способность агрегатов перекачивать воду, но и смешивать ее с разными средами. Распространено и применение струйного насоса в составе канализационных линий. В данном случае применяют специальные станции, которые выполняют откачку воды из пескоуловителей. Это тот случай, когда и промышленные станции дополняются фильтрующими мембранами.

Но не только с водой работают струйные аппараты. В зависимости от характеристик жидкостной среды, их можно использовать и в работе с вязкими составами, например. В частности, струйный насос для добычи нефти позволяет осуществлять забор на скважинах глубиной более 1000 м. Другое дело, что подобная транспортировка невозможна без дополнения водойструйного оборудования вспомогательными станциями перекачки.

Преимущества насосов

В первую очередь сам принцип инжекторного и эжекторного перемещения жидкости является оптимальным для обслуживания самых разных объектов. Он предусматривает использование компактного оборудования, требующего также подключения малогабаритной инфраструктуры. То есть водойструйными станциями можно оснащать и малые, и крупные предприятия без риска значительного сокращения полезной площади. Также поскольку водоструйный насос не имеет в конструкции вращающихся и трущихся деталей, отмечается и его физическая надежность. Агрегат может долгое время эксплуатироваться под большими нагрузками, не требуя специального обслуживания. Сокращение ресурса может иметь место только при работе с агрессивными средами, но производители на этот случай обеспечивают конструкцию специальными защитными материалами.

Недостатки

Как и все упрощенные конструкции, водоструйные станции не способны обеспечивать высокую производительность, поэтому их КПД в лучшем случае достигает 70 %. Кроме того, они требуют постоянного подключения силовых мощностей для первичной подачи жидкости к соплу. Другим недостатком, которым отличаются струйные насосы, является их низкая автономность. Сам принцип работы предполагает зависимость от условий среды, которые должны создаваться сторонними ресурсами – и это еще один пункт в расходах на поддержание функции данного оборудования.

Особенности эксплуатации

Интегрировать насос в рабочую инфраструктуру можно только после того, как был произведен анализ совместимости агрегата с обслуживаемой жидкостью. Что касается рабочих мероприятий, то в перечень задач рабочего персонала будет входить поддержание достаточного объема жидкости в канале насоса и обеспечение надлежащего уровня безопасности. Обычно струйные насосы оснащаются широким перечнем измерительных датчиков и приборов, которые показывают уровень давления, скорость перемещения рабочей среды, температуру и т. д. Пользователь должен отслеживать эти значения, сопоставляя их с рекомендованными. Остановка агрегата начинается с закрытия клапана. Далее производится форвакуумная перекачка оставшейся жидкости и физическое отсоединение конструкции.

Заключение

Струйные станции перекачки имеют множество разновидностей. В данном случае рассматривался пример агрегатов, которые работают с жидкостными средами. Но существуют и целые группы модификаций, ориентированных на обслуживание паровых и газовых смесей. Особенно эжекторный водоструйный насос эффективен в работе с паром, позволяя детально настраивать конструкцию под конкретные задачи. Реже встречаются комбинированные модели таких насосов. Связано это с тем, что поверхности материала того же сопла изначально разрабатываются под свойства обслуживаемой среды. Поэтому даже в отдельных категориях моделей, предназначенных специально для жидкостных или газовых сред, сложно найти универсальные конструкции. Исключение составят разве что насосы, работающие с водой и близкими по характеристикам средами. В остальных случаях агрегаты с дополнительной фурнитурой подбираются целенаправленно под свойства конкретной жидкости, пара или газа. И это не говоря об учете характеристик циркуляции носителя в обслуживаемой инфраструктуре.