Вибрационный погружной насос: принцип работы, устройство и технические характеристики

Основными критериями, которыми руководствуются при выборе насосного оборудования для системы автономного водоснабжения дачи или частного дома, являются простота эксплуатации и обслуживания, надежность и, конечно, доступная стоимость такого оборудования. Всем перечисленным требованиям соответствует вибрационный насос погружного типа, пользующийся популярностью у собственников дач и небольших частных домов. Применяя вибрационный погружной насос, можно решать многие бытовые и хозяйственные задачи, а именно: подавать воду, откачиваемую из колодца или неглубокой скважины, в систему водоснабжения жилого строения; откачивать скопившуюся жидкость из подвальных помещений; организовать подачу воды для полива сада и огорода.

Вибрационные насосы бытового типа обеспечивают напор примерно до 60–80 метров

Достаточно часто погружные вибрационные насосы предпочитают из-за их невысокой стоимости, что в корне неверно. Остановив свой выбор на одной из моделей вибрационного насоса, следует сначала оценить ее технические характеристики, а также разобраться в том, в каких случаях ее можно применять, а для каких она не подходит. Кроме того, стоит разобраться в конструктивных особенностях такого оборудования, его достоинствах и недостатках, которые также определяют сферу его применения.

Особенности конструкции

Погружные насосы вибрационного типа, как уже говорилось выше, отличаются простотой конструкции, которая включает в себя следующие элементы.

Устройство вибрационного насоса

Силовой элемент

Данный элемент составляет электрическая катушка, во внутреннюю часть которой вставлен П-образный сердечник, собранный из пластин трансформаторной стали. Фактически силовой элемент, который для улучшения отвода от него тепла и защиты от контакта с жидкой средой заливается смесью эпоксидной смолы с белым песком, представляет собой электромагнит.

Вибратор

Это вторая часть силового блока. Конструкция этого элемента включает в себя П-образный якорь, также сделанный из листов электротехнической стали, в который запрессовывается стальной шток. На шток сразу после якоря надевается изготовленная из прорезиненной стали шайба, выполняющая роль амортизатора. Фиксация амортизатора на штоке осуществляется посредством двух гаек. После амортизатора на шток надевается муфта из алюминиевого сплава, в верхней части которой устанавливается диафрагма, изготовленная из эластичной резины.

Прижим диафрагмы обеспечивается упором, который может быть изготовлен из алюминиевого сплава или полимерного материала. Назначение диафрагмы состоит в том, чтобы обеспечить отделение электрической части вибронасоса от его внутренней камеры, в которую будет нагнетаться перекачиваемая вода. Сразу после упора на шток надевается резиновый поршень, фиксируемый при помощи гайки. Для того чтобы сделать более жесткой среднюю часть резинового поршня, в его внутреннее отверстие вставляется стальная дистанционная втулка. С обеих сторон поршня устанавливаются специальные шайбы: изменяя их количество, можно контролировать величину его хода.

Основные части насоса вибрационного типа

Внутренняя камера

Сюда поступает и отсюда выталкивается перекачиваемая устройством вода.

Обратные клапаны

Данные элементы изготовлены из резины. При всасывании насосом воды из подземного источника такие клапаны открываются, свободно пропуская ее во внутреннюю камеру устройства. При увеличении давления воды во внутренней камере обратные клапаны закрываются, не давая жидкой среде поступать во всасывающую магистраль.

Всасывающие отверстия

Через эти отверстия перекачиваемая насосом вода поступает в его внутреннюю камеру.

Вибрационный насос с нижним расположением всасывающих отверстий

Напорный патрубок

Через него вода выталкивается из нагнетательной камеры.

Чаще всего ремонт вибрационного насоса требуется выполнять в том случае, когда износу подвергаются самые уязвимые элементы его внутренней конструкции – поршень и обратные клапаны. Особенно интенсивно такие детали изнашиваются в том случае, если погружной вибрационный насос эксплуатируют для перекачивания воды, в составе которой содержатся твердые включения.

Поршень вибрационного насоса чаще всего повреждается под прижимной шайбой

Принцип работы

Устройство вибрационного насоса уже само по себе дает представление о том, как он функционирует. Принцип работы вибрационного насоса основан на изменении давления воздуха и воды во внутренней камере за счет возвратно-поступательных движений поршня.

При более подробном рассмотрении вибрационного насоса принцип работы такого оборудования выглядит следующим образом.

1. При пропускании переменного электрического тока по виткам катушки насоса в ее сердечнике создается магнитное поле, направление линий которого меняется с периодичностью 50 раз в секунду.
2. Якорь насоса под воздействием переменного магнитного поля начинает то притягиваться к сердечнику катушки, то отталкиваться от него, совершая возвратно-поступательные движения (вибрации).
3. Движения якоря через шток передаются поршню, который также начинает совершать осевые перемещения внутри рабочей камеры. Двигаясь в сторону якоря, поршень увеличивает объем рабочей камеры, что создает в ней разрежение воздуха, способствующее всасыванию жидкой среды через входное отверстие насоса. При движении поршня в обратную сторону давление уже закачанной во внутреннюю камеру воды повышается, что способствует закрытию обратных клапанов и выталкиванию жидкой среды в напорную магистраль. Такие такты всасывания и выталкивания поршнем перекачиваемой воды повторяются с периодичностью 50 раз в секунду.

Принцип работы вибрационного насоса

Преимущества и область применения

Причинами высокой популярности, которой обладают вибрационные насосы для колодцев и скважин, являются преимущества использования таких устройств.

• Элементарная конструкция вибрационных насосов делает их неприхотливыми как в эксплуатации, так и в техобслуживании. Поскольку в конструкции таких насосов нет вращающихся деталей и подшипников, они не нуждаются в постоянном смазывании, как устройства других типов.
• Механизм вибрационных насосов почти не нагревается, соответственно, изнашивается с меньшей интенсивностью.
• Допустимо применение вибрационных насосов для воды, в составе которой имеются щелочи и минеральные соли. Кроме того, насосы данного типа могут работать при любой температуре окружающей их жидкой среды.
• Производители вибрационных насосов утверждают, что такие устройства отличаются длительным эксплуатационным сроком, но мнения пользователей на этот счет расходятся.

Решая вопрос о том, какой насос лучше – вибрационный или центробежный, следует учитывать, что устройства первого типа создают в перекачиваемой жидкой среде вибрационные волны, которые обладают хотя и медленным, но все же разрушительным действием.

Простота конструкции вибрационного насоса позволяет обходиться минимальным набором инструмента в процессе его ремонта

Учитывая функциональные возможности и технические характеристики вибрационных насосов, данные устройства применяют для:

1. откачивания воды из только что выкопанного колодца или из уже эксплуатируемого длительное время подземного источника для его прочистки или осмотра водоносных ключей;
2. перекачивания воды из колодца для различных бытовых нужд;
3. откачивания воды из естественных или искусственных водоемов;
4. подачи воды из подземного или наземного резервуара;
5. откачивания скопившейся воды из погребов и подвальных помещений, котлованов и траншей.

Достаточно редко используется вибрационный насос для скважины. Это объясняется не только не слишком выдающейся всасывающей способностью такого устройства, но также тем, что данное оборудование, создавая вибрацию в перекачиваемой им жидкой среде, может привести скважину в негодность. Между тем такая процедура, как прокачка скважины вибрационным насосом сразу после бурения, является достаточно распространенной среди владельцев дач и частных домов.

Почему вибрационные насосы почти не применяют для скважин

Насос погружной вибрационный, как уже говорилось выше, практически не используется для оснащения скважин. Это объясняется особенностями как самого подземного источника воды, так и вибрационного насосного оборудования.

Так все-таки почему применение погружных вибрационных насосов для скважин нецелесообразно? Рассмотрим процессы, которые происходят в таком подземном источнике при откачивании из него воды насосами разного типа.

Как известно, любой насос для скважины устанавливается в обсадную трубу, которая опускается до водоносного слоя подземного источника и оснащается сетчатым фильтром, задерживающим твердые включения, содержащиеся в составе жидкой среды. Вокруг такого фильтра в процессе откачивания из скважины воды создается конус из песка различной фракции, который не проходит через ячейки фильтра. При использовании для обслуживания скважины центробежного насоса такой конус находится в спокойном состоянии и даже выполняет функцию дополнительного фильтрующего элемента, препятствуя попаданию содержащихся в воде твердых включений во внутреннюю часть обсадной трубы.

Вибрационные насосы зачастую используют при очистке скважины, добавив простую деталь для лучшего поднятия ила

Если же для оснащения скважины использовать насос вибрационного типа, то произойдет следующее: под действием вибрации, создаваемой таким устройством, в сформировавшемся вокруг фильтра обсадной трубы конусе из песчинок и мелких камешков начнут происходить сепарационные процессы, в результате которых более мелкие песчинки опустятся в его нижнюю часть – к самому фильтру, а более крупные поднимутся вверх. Если песчинки, которые оказались в нижней части конуса, будут такого же размера, что и ячейки фильтра на обсадной трубе, то они просто забьют их, в результате уменьшится количество воды, откачиваемой насосом из скважины. В том случае, если размер песчинок нижнего слоя конуса будет меньше, чем размер ячеек фильтрующего элемента, они начнут проникать во внутреннюю часть обсадной трубы, что может привести к двум вариантам развития событий:

• мелкие песчинки вместе с откачиваемой из скважины жидкой средой будут подниматься насосом на поверхность, в результате вода, подаваемая в трубопроводную систему, станет мутной (когда это происходит, специалисты говорят, что скважина «пескует»);
• попадающие в обсадную трубу мелкие песчинки постепенно забьют и ее, и электронасос, который в ней находится (в таких случаях говорят о «заиливании» скважины).

Серьезной проблемой является вторая ситуация, когда скважина заиливается. Здесь также есть два варианта развития событий:

• если получится извлечь насос из обсадной трубы, его можно разобрать и почистить самостоятельно, руководствуясь, например, видео из интернета, а для прочистки внутренней части трубы пригласить специалистов;
• если насос при извлечении из обсадной трубы застрянет в ней, дальнейшая эксплуатация скважины станет невозможной.

Демонтаж застрявшего насоса далеко не всегда получается выполнить самостоятельно

Вибронасосы, установленные в скважине, могут стать причиной движения и разрушения пород грунта, в которых скважина пробурена. Такие процессы в итоге приводят к обвалу шахты скважины и проседанию фундамента дома, если последний расположен в непосредственной близости от такого подземного источника.

По вышеописанным причинам применять вибрационный насос лучше для колодца. Когда вибронасосы используются как колодезные устройства, они откачивают воду из подземного источника даже до того момента, когда ее уровень в колодце понизится и когда она начнет поступать в заборную трубу вместе с песком и илом, поднятыми со дна. При возникновении такой ситуации достаточно отключить насос и дать воде в колодце отстоятся, чтобы песок и ил, поднятые со дна, снова вернулись на свое место.

Достаточно часто вибрационные насосы используются для того, чтобы прокачивать новые скважины. Выполнять данную процедуру необходимо для того, чтобы разработать новую скважину, разрушив при помощи вибрации часть породы в донной части, а также повысить дебит подземного источника. В таких случаях применение насосов вибрационных погружных дает хороший результат.

Основные технические характеристики

Приобретая погружное вибрационное оборудование для оснащения колодца, следует разобраться в том, какой вибрационный насос будет оптимально соответствовать тем требованиям, которые к нему предъявляются. Чтобы правильно выбрать насос вибрационного типа и не испытывать в дальнейшем проблем с его эксплуатацией, следует получше познакомиться с основными параметрами и техническими характеристиками такого оборудования.

Производительность

Данный параметр характеризует объем воды, который насос способен перекачать в единицу времени. Эта характеристика не должна превышать дебит источника водоснабжения. По указанному параметру насосы для скважины вибрационные делятся на три основных категории: с низкой (360 л/ч), средней (750 л/ч) и высокой (1500 л/ч) производительностью. Существуют модели повышенной производительности, способные перекачивать до трех тысяч литров воды в час.

Рабочие параметры вибрационного насоса модели «Парма-НВ-2»

Напор

Это высота, на которую насос вибрационный способен поднимать перекачиваемую им воду. Для того чтобы выбрать насос по данному параметру, необходимо не только учесть глубину источника, с которого он должен будет откачивать воду, но и прибавить к ней общую длину трубопровода, а также требуемую высоту подъема воды по такому трубопроводу. Полученное в результате расчетов значение надо увеличить на 20 %, чтобы учесть гидравлические потери в системе. Наиболее бюджетные модели вибрационных насосов обеспечивают напор до 40 метров водяного столба, но чаще всего используют модели, способные поднимать воду до 60 м. Если же требуется более мощное оборудование, то лучше выбрать вибрационный насос высокого давления, который в состоянии поднять воду на высоту до 80 метров.

Больший напор способны выдать сдвоенные модели, имеющие в своей конструкции два двигателя

Глубина погружения

Данный параметр одинаков для всех вибрационных насосов и составляет семь метров.

Диаметр корпуса

В зависимости от модели насоса диаметр корпуса может находиться в диапазоне 76–106 мм. Если планируется применять вибрационные насосы для скважин, то следует выбирать модели, диаметр корпуса которых чуть меньше, чем внутренний диаметр обсадной трубы.

Расположение водозаборного отверстия

Модели насосов с верхним забором воды, располагаемые в колодце на расстоянии не менее 30 см от дна, засасывают с водой минимальное количество песка и ила с донной части подземного источника. При использовании устройства с нижним забором воды, которое следует помещать в колодце на расстоянии не менее 100 см от дна, попадания в перекачиваемую воду ила и песка с донной части подземного источника практически не избежать. Подобное устройство часто используют как насос для грязной воды, когда необходимо выполнить очистку колодца, прокачать скважину или откачать воду из подвала или погреба.

Вибрационный насос с верхним расположение водозаборных отверстий

Наличие элементов термозащиты

Такие элементы, если они присутствуют в конструкции насоса, автоматически отключают его в случае перегрева из-за заклинивания поршня, скачка напряжения в электросети или работы вхолостую. Если же опция термозащиты у оборудования отсутствует, то перегрев его катушки и сердечника чаще всего делают необходимым ремонт насоса.

При выборе вибрационного насоса стоит ориентироваться на отзывы пользователей, а также на рейтинг производителей, выпускающих данное оборудование.

Самые существенные недостатки

При выборе для оснащения колодца погружного насоса вибрационного типа следует учитывать недостатки таких устройств.

1. Даже при кратковременной (5–30 секунд) работе таких насосов на холостом ходу их катушка перегревается и может выйти из строя. Именно поэтому, чтобы не оказаться в ситуации, когда из-за перегрева потребуется ремонт насоса, следует сразу приобретать модели с опцией термозащиты.
2. Из-за постоянной вибрации, в условиях которой работает насос, резьбовые соединения в его конструкции раскручиваются.
3. Корпус вибрационного насоса, изготавливаемый из нержавеющих материалов, скрепляется обычными стальными болтами, которые в процессе эксплуатации оборудования подвергаются коррозии.
4. При использовании вибрационного насоса для перекачивания загрязненной воды резиновые детали в его конструкции подвергаются активному износу. Чтобы снизить интенсивность такого износа, на всасывающее отверстие насоса можно установить фильтрующую сетку.
5. Насосы вибрационного типа очень чувствительны к перепадам напряжения в электросети. Так, падение напряжения в сети всего на 10 % приводит к снижению производительности насоса в два раза. Если же в питающей электросети произойдет скачок напряжения, это увеличит нагрузку на механические узлы и детали оборудования. Именно поэтому при подключении вибронасоса к электрической сети следует обязательно использовать стабилизатор напряжения.

Во многих случаях, когда вибрационный насос перестал работать или функционирует некорректно, отремонтировать такое устройство можно самостоятельно. Это позволяет делать простота его конструкции. Кроме того, в интернете есть много информационных материалов и видео о ремонте вибрационного насоса своими руками.