Особенности эжектора для водяной насосной станции

Самодельный эжектор для насосной станции.

Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». Сегодня, по Вашей просьбе, я расскажу, как своими силами собрать простой эжектор для насосной станции, чтобы обеспечить дополнительные метры подъема воды из скважины и обезопасить работу насосной станции от возможного сухого хода в случае, когда уровень воды в скважине внезапно понижается. О схеме подключения такого эжектора я писал ранее. В той же статье приведен эскиз этого эжектора. Но как именно сделать его, многим оказалось непонятно. Сразу оговорюсь, что в процессе написания этой статьи я не делал этот эжектор. В данный момент он мне не нужен, а сделать его я могу в любое время, потратив на это час-полтора.

И все же я начну немного издалека для того, чтобы вопросов осталось как можно меньше.

Названия и условные обозначения.

Побывав у родителей своей супруги в Ульяновской области, я с удивлением обнаружил, что продавцы в магазинах сантехники не всегда понимают, о чем я их прошу, хотя у себя в Питере я таких проблем не испытывал. Поэтому мне бы очень хотелось, чтобы мы с Вами говорили на одном языке и понимали друг друга, особенно в части названий и обозначений, связанных с сантехникой.

В сантехнике принято обозначать детали и резьбу на них условными обозначениями, понятными, впрочем, любому, кто говорит и пишет на русском языке. Размер же или диаметр резьбы, чаще всего, указывают в дюймах: ½, ¾, 1½. Это же указывает, что резьба на деталях не метрическая, а конусная – трубная. Буквы рядом с обозначением резьбы говорят о том, какая это резьба: внутренняя (В) или наружная (Н). Например, краткое обозначение: угол ¾ Н х ½ В – означает переходной уголок (или угловой переходник), один конец которого с наружной трубной резьбой диаметром ¾ дюйма или 20 мм, а другой – с внутренней трубной резьбой диаметром ½ дюйма или 15 мм. Еще раз уточню, буква «В» в этом обозначении означает не внешнюю резьбу (внешней резьбы нет, есть наружная), а только и только внутреннюю.

В некоторых предыдущих статьях я уже упоминал условные обозначения, аббревиатуры, пластиковых труб. Напомню: МП – металлопластиковая, ПП – полипропиленовая, ПВХ – поливинилхлоридная, ПНД – полиэтилен низкого давления. Так вот, если в обозначении детали на месте размера резьбы стоит некое число с аббревиатурой материала трубы, это означает, что данный «хвостик» детали предназначен для соединения с указанным видом трубы указанного же диаметра.

Например, угол ½ Н х 16МП – это уголок, на одном конце которого сделана наружная трубная резьба диаметром ½ дюйма или 15 мм, другой же имеет штуцер и резьбу (в случае резьбового обжима), предназначенные для присоединения к уголку металлопластиковой трубы диаметром 16 мм.

Случай, если никаких обозначений нет, означает, что эта сторона детали предназначена для соединения без резьбы, скажем, с садовым шлангом указанного диаметра и это, скорее всего, обыкновенный штуцер. Например, переходник ¾ Н х 12.

Мне бы не хотелось в рамках этой статьи и дальше вдаваться в дебри условностей, потому что рассказанного мною уже вполне достаточно для нашего понимания, и мы, надеюсь, не будем больше отвлекаться на пояснения. Тем не менее, я постараюсь излагать свои мысли доходчиво, все же подробно разъясняя «узкие» места.

Детали и инструменты.

Но эжектор нужно присоединить к трубам, поэтому в конструкцию эжектора нужно будет добавить соответствующие детали. Для примера я рассмотрю присоединение к МП-трубам, как наиболее распространенным и простым для монтажа. Если Вы будете использовать какие-то другие, то Вам нужно будет внести в конструкцию соответствующие изменения.

Итак, из деталей нам понадобятся:

Два последних уголка можно, в принципе, заменить на что-то другое, главное, чтобы в результате получился необходимый нам поворот с переходом на нужную нам трубу.

Изготовление эжектора.

Больше всего придется повозиться со штуцером. Необходимо сточить его шестигранную часть, практически на «нет», сделав из неё конус, основание которого по диаметру чуть меньше наружной резьбы штуцера. Кроме того, придется немного укоротить резьбовую часть штуцера, оставив максимум четыре нитки. Резьбонарезным инструментом или муфтой нужно будет поправить испорченную обточкой резьбу и прорезать её дальше с заходом на полученный конус так, чтобы резьбовая часть штуцера свободно вкручивалась в муфту или тройник с любой стороны.

Разновидности эжекторов

Эжекторные насосы бывают паровыми, пароструйными и газовыми. Общий принцип их действия идентичен. Но приводится в действие устройства по-разному. Насос с эжектором парового типа применяется для откачивания газовых сред из замкнутого объема. Можно поддерживать давление на отрицательной отметке, делая среду разряженной. Сфера применения – промышленность.

Пароструйная конструкция предназначенная для работы с газовыми средами и жидкостями. Различие работы эжекторного устройства такого типа в том, что пар, проходящий сопло, на большой скорости затягивает с собой перекачиваемую среду. Учитывая высокую производительность, сфера применения данных приборов – срочная откачка воды, например, на корабле.

Газовый тип – отдельная категория эжекторов. Приборы работают на сжатом газе, который смешиваясь с перекачиваемой средой, направляется в диффузор для замедления. После его прохождения смесь вырывается сквозь отверстие сопла. Предназначены такие устройства в основном для газовой промышленности.

Встроенные модели

Разбираясь, что такое эжектор, необходимо рассмотреть классификацию этих приборов в зависимости от места установки. Встроенные модели являются частью конструкции, а точнее, ее составляющей. Эжектор может быть прикреплен на самом насосе или рядом с ним на единой станине. Монтаж заключается в прикреплении блока к основе и подключении силов

Схема работает при подъеме воды с глубины 10 метров. Точные параметры указываются в технической документации. Монтаж рекомендуется производить вне дома. Это может быть колодец, в котором установлен оголовок, или отдельно стоящее здание. Всему причиной повышенный уровень шума и вибрация. Если такой возможности нет, рассматривают следующий тип монтажа.

Выносные модели

В таком случае схема должны быть дополнена дополнительным баком для закачки жидкости. Скважина должна быть достаточно широкой, чтобы в нее можно было проложить два шланга. Производительность в данном случае уменьшиться на треть за счет уменьшения диаметра заборной трубы. Также потребуется отдельный трубопровод для подачи воздуха.

Но при такой комплектации в зодозаборнике создается область разрежения, которая позволяет поднимать жидкость с отметки более 50 метров. При этом расстояние от скважины до потребителя может быть более 40 метров. В этом случая насосную станцию можно установить в помещении внутри дома. Это может быть подвал, котельная, кладовая и т.д.

В каких случаях нужен эжектор

Прежде чем разбираться с вопросом о том, что такое эжектор, следует выяснить, для чего нужна насосная станция, оснащенная им. По сути, эжектор (или эжекторный насос) представляет собой устройство, в котором энергия движения одной среды, перемещающейся с высокой скоростью, передается другой среде. Таким образом, у эжекторной насосной станции принцип работы основан на законе Бернулли: если в сужающемся сечении трубопровода создается пониженное давление одной среды, это вызовет подсос в формируемый поток другой среды и ее перенос от места всасывания.

Всем хорошо известно: чем больше глубина источника, тем тяжелее поднять воду из него на поверхность. Как правило, если глубина источника составляет более семи метров, то обычный поверхностный насос уже с трудом выполняет свои функции. Конечно, для решения такой проблемы можно применить более производительный погружной насос, но лучше пойти другим путем и приобрести эжектор для насосной станции поверхностного типа, значительно улучшив характеристики используемого оборудования.

За счет применения насосной станции с эжектором увеличивается напор жидкости в основном трубопроводе, при этом используется энергия быстрого потока жидкой среды, протекающей по его отдельному ответвлению. Эжекторы, как правило, работают в комплекте с насосами струйного типа – водоструйными, жидкостно-ртутными, парортутными и паромасляными.

Особенно актуальным эжектор для насосной станции является в том случае, если надо увеличить мощность уже установленной или планируемой к установке станции с поверхностным насосом. В таких случаях эжекторная установка позволяет увеличить глубину забора воды из резервуара до 20–40 метров.

Обзор и работа насосной станции с внешним эжектором

Чем отличается инжектор от эжектора

Инжектор и эжектор — разновидности струйного насоса. Различия между ними заключаются в особенностях их работы.

Струйный гидравлический насос — аппарат, основанный на принципе обмена механической энергией между потоками с высоким и низким давлением. Совместим с жидкими, газообразными, сыпучими веществами. Если насос что-то закачивает или распыляет, то это инжектор. Если же прибор что-либо откачивает, то это эжектор.

Конструкция гидравлического агрегата проста. В самом облегченном виде она состоит из двух скрепленных трубок, в ней нет движущихся деталей, электрооборудования. Это упрощает обслуживание и повышает надежность.

Устройство эжектора

Эжектор — устройство, передающее кинетическую энергию среды с большей скоростью к среде с меньшей при их соединении. Вместе с вакуумным насосом аппарат увеличивает напор всасываемой жидкости. Нередко его применяют как смеситель на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.

Работа эжекторного насоса основана на принципе Бернулли. Упрощая, его можно сформулировать так: давление течения с меньшей скоростью движения выше, а с высокой, наоборот, ниже. То есть поток с высоким давлением в трубе вызывает всасывание потока в патрубке с низким.

Эжекторное приспособление состоит из следующих элементов:

  • трубы с сужающимся соплом, куда поступает эжектирующая субстанция;
  • патрубка, куда всасывается эжектируемая жидкость-/газ;
  • камеры, где они смешиваются;
  • узкого цилиндрического горла;
  • более широкого диффузора;
  • выходной трубки, соединяющейся с главным трубопроводом.

Выносной эжектор функционирует по следующей схеме.

  • Рабочий поток всасывается в главную трубу с соплом.
  • В патрубке резко падает давление. Как только скорость движения пассивной среды достигает определенной отметки, в камере формируется вакуум. То есть давление становится ниже атмосферного. Это ведет к засасыванию жидкости-/пара из патрубка.
  • Эжектируемая и эжектриующая среды встречаются в камере, где обмениваются кинетической энергией. При поступлении в диффузор она превращается в потенциальную энергию сжатия. Под её действием вещество поступает в выходную трубку.

Принцип работы инжектора

Назначение инжектора — сжатие газов, паров, жидкостей, их нагнетание (распыление) в другие узлы. Устройство является стандартным линейным ускорителем, который вводит заряженные частицы в центральные узлы машины. Заметим, что водяное давление в инжекторном агрегате может быть выше, чем в эжекторном. Агрегатные состояния используемых веществ бывают:

  • равнофазные (газ-газ, пар-пар, жидкость-жидкость);
  • разнофазные (газ-жидкость, жидкость-газ);
  • изменяющейся фазности (пар-жидкость, жидкость-пар).

Соответственно, инжектор используют в составе различной аппаратуры. Его применяют в горной промышленности, на электростанциях, в машиностроении; в качестве составной части котельного оборудования — в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

Как пример, рассмотрим особенности действия инжектора парового котла. Она основан на его способности создавать более высокое давление, чем у рабочего пара. Кинетическая энергия последнего преобразуется в давление воды, которая поступает в котел. В своей сути инжекторная схема отличается от эжекторной только наличием игольчатого вентиля с рукояткой. Он предназначен для регулирования расхода и подачи жидких, парообразных веществ.

  • Подают пар, который конденсируется на охлажденных стенках.
  • Из-за разности давлений вода из резервуара поднимается в инжекторную полость.
  • Пар расширяется и тянет за собой водный поток дальше в камеру смешения.
  • Состав из конденсированного пара и воды устремляется вперед по расширяющемуся конусу. Там его скорость превращается в давление.
  • Это помогает ему преодолеть сопротивление клапана (выходной трубки), проходя через который он поступает в котел.

Конструкция инжектора (форсунки) в автомобильных двигателях отличается большей сложностью, включает движущиеся элементы.

В чем разница

Таким образом, эжектор и инжектор — подвиды струйного насоса. Их отличает:

  • Принцип действия. Эжектор откачивает газ-/пар-/жидкость, а инжектор, наоборот, распыляет.
  • Конструкция. Инжекторная система может быть усложнена по сравнению с эжекторной, хотя в своей основе они идентичны.
  • Сфера применения. Эжектор применяют в паре с вакуумным насосом, инжектор — с котельным оборудованием, автомобильными двигателями и др.

Вариант 2

Есть еще вариант, как сделать эжектор, такая конструкция более эффективная в виду более совершенной трубки Вентури, она более сложная в изготовлении, но коэффициент эжекции будет выше, чем в предыдущей модели.

  1. Тройник Æ 40 мм.
  2. Отвод 90º 1/2″ мм.
  3. Сгон 1/2″ мм.
  4. Сгон 3/4″ мм.
  5. Контргайка 1/2″ мм.
  6. Контргайка 3/4″ мм.
  7. Заглушка.
  8. Обратный клапан.
  9. Штуцер 1/2″ мм.
  10. Штуцер 3/4″ мм.
  11. Сопло 10 мм.
  12. Резьбовой сгон 1/2″ мм.

Делается такой эжектор из стальных фасонных частей. В качестве сопла (11) можно использовать медную трубку, сделать в ней продольные разрезы, сжать, а швы запаять. В заглушках (7) нужно сделать отверстия подходящего диаметра и нарезать резьбу, чтобы вкрутить сгоны (3 и 4) и зафиксировать контргайками. Сопло нужно будет зафиксировать в сгоне с помощью пайки.

Подключаем насосную станцию

1. На ровной площадке устанавливается насос и крепится во избежание его перемещений в процессе работы.

2. Монтируется входящая магистраль. Насос подключается к колодцу посредством трубы или жесткого шланга диаметров 32 или 25 мм.

Длина трубы должна быть такой, чтобы ее конец погрузился в воду не менее чем на 30 сантиметров. Прежде чем опустить трубу в колодец, следует установить на ней обратный клапан.

Второй конец трубы соединяется с насосом таким образом, чтобы горизонтальный участок ее имел гарантированный уклон в сторону колодца.

Все резьбовые соединения должны быть уплотнены льняным очесом или ФУМ-лентой.

3. Насос заполняется водой. Выполняя эту операцию, следует полностью пролить водой и насос, и входящую трубу до обратного клапана.

Делать это надо не спеша, делая перерывы для выхода воздуха. Насос заполняется доверху.

4. Подключается напорная магистраль с разводкой по всему зданию.

5. Заливное отверстие на насосе закрывается.

6. Проверяется давление воздуха в гидроаккумуляторе.

Если его значение ниже указанного в инструкции, можно докачать воздух велосипедным насосом. Если показатель превышает допустимую величину, воздух стравливается.

7. Насос подключается к электропитанию. Если система исправна, то произойдет включение насоса: он начнет заполнять накопительный бак и всю магистраль.

Как только давление в гидроаккумуляторе достигнет 2,5 атм., насос выключится.

Подключение и правила эксплуатации

Если требуется установить систему, в состав которой входит внутренний эжектор, то данное мероприятие тождественно монтажу обычного насоса. Что же касается станций, оснащаемых внутренним эжектором, то для их установки требуется выполнить следующие действия:

  • монтаж дополнительной трубы, нужной для обеспечения процесса рециркуляции;
  • установка патрубка, оборудованного обратным клапаном;
  • подсоединение фильтра грубой очистки.

Помимо этого, опционально в линию рециркуляции можно вмонтировать регулировочный вентиль (если его наличие не предусмотрено изначально, но является желательным для потребителя).

Говоря о правилах установки и эксплуатации рассматриваемого нами оборудования, соблюдение которых позволяет продлить сроки его безаварийной работы. Вот они:

определение корректного соотношения мощности насоса и глубины скважины или колодца, на основании которого можно делать выбор подходящего типа эжектора;
для выкачивания живительной влаги с глубин более 15 метров рекомендуется устанавливать эжектор внутри скважины, погружая его в воду;
при использовании поверхностного насоса следует уделять отдельное внимание расположению внешнего эжектора, трубы от которого, идущие вверх, должны размещаться перпендикулярно поверхности;
оптимальная глубина, для которой подходит оборудование со встроенным эжектором, не должна превышать 10 метров;
регулярный мониторинг давления в водопроводе является обязательным условием.

И еще один важный момент: опыт показывает, что максимальной продуктивностью в состоянии «похвастать» оснащенные эжектором системы, поднимающие воду с глубин до 20 метров. Разумеется, добывать живительную влагу подобным образом можно и из гораздо более труднодоступных источников, однако КПД используемого оборудования в таких случаях снижается.

Принцип работы и устройство насосной станции водоснабжения гидроаккумулятором

По такому принципу работают все современные станции. Вместо накопительного бака здесь используют гидроаккумулятор – герметичную емкость, разделенную на два отсека эластичной мембраной. Причем в первый отсек закачивают воздух, а во второй – воду.

Насосная станция с гидроаккумулятором

В итоге, чем больше воды во втором отсеке, тем выше давление на выходе из накопителя (воздух за эластичной мембраной уплотняется и начинает работать как амортизатор). Соответственно появляется возможность регулировать давление в домашнем водопроводе даже в случае размещения аккумулятора в подвале строения. Напор в водоводе обеспечивает сжатый воздух, давящий на мембрану.

А за наполнением гидроаккумулятора следит особый датчик давления, включающий и выключающий насос станции. Подобная конструкция исключает саму возможность протечек из-за переполнения аккумулятора.

Однако, есть у такой схемы и недостатки. Самый главный из которых – небольшой объем «запаса» воды. Вместимость типового аккумулятора – 20-25 литров. Для сиюминутных нужд этого вполне достаточно, но скважину с малым дебетом такая система обслуживать уже не может.

Кроме того, гидроаккумулятор это достаточно дорогое изделие, ведь он функционирует под достаточно большим давлением. Поэтому его производят только из стали, что приводит к появлению еще одной проблемы – угрозы разрушения бака под действием коррозии. Впрочем, эта беда легко устранима – емкость можно изготовить из нержавейки или оцинковать.

Насосные станции со встроенным эжектором — описание конструкции

Станции с внутренним эжектором можно оснащать и гидроаккумуляторами, и накопительными баками. Конструктивная особенность, в данном случае, кроется в конструкции заборного узла самого насоса.

Насосные станции со встроенным эжектором

Вода из скважины поднимается по трубе, в которой создается разрежение. Причем условие для транспортировки жидкости создает особый узел насоса – эжектор — прокачивающий сквозь себя воздух, «газированную» воду и, наконец,100-процентную жидкость. Содержание воздуха в жидкости может достигать и 25 процентов.

Соединенный со встроенным эжектором насос всегда центробежный – работает на крыльчатке. Вибрационный аналог просто не выдержит таких объемов воздуха в трубе. В итоге, такой насос сильно шумит при работе и выкачивает воду только из скважины глубиной до 10 метров. При этом насос со встроенным эжектором практически не реагирует на присутствие песка в жидкости.

Принцип работы и конструкция станций с выносным эжектором Насосы с эжектором выносным отличаются от вышеописанных устройств месторасположением заборного узла. Он вынесен за пределы корпуса насоса. Причем к внешнему эжектору подводятся два шланга – вакуумный, в котором создается разрежение, и напорный, создающий рабочее давление в эжекторе.

Вода поднимается по вакуумному «рукаву» и сливается в накопитель или перетекает в нагнетательный «рукав». Напор в нагнетательном рукаве поддерживается насосом и провоцирует, посредством эжектора, разрежение в вакуумной трубе.

Выносной заборный узел (эжектор) обслуживается вибрационным насосом, для которого характерно неприятие сильно загрязненной и «газированной» воды. Впрочем, поскольку эжектор заглублен ниже зеркала колодца с последним проблем практически не бывает. А от частиц ила заборное отверстие эжектора защитит фильтрующая решетка.

Главное достоинство такой конструкционной схемы заключается в практически неограниченной глубине обслуживаемой скважины. Однако, в силу особенности строения насоса, большая часть выносных эжекторов погружается до отметки 60 метров. При этом станция с выносным заборным узлом работает абсолютно бесшумно.

Подробности

Типы эжекторов

Место установки влияет на тип эжектора: выносной, либо встроенный. Конструкции устройств в принципе не различаются, однако место расположение оказывает влияние на установку насоса, его эффективность.

Если устанавливают встроенный тип, то эжектор находится в корпусе насоса, или около него. При этом устройство компактно, не требует отдельной установки. Выполняют просто монтаж насосного оборудования. В корпусе насоса эжектор находится под защитой от грязи. Процесс разрежения, обратного забора жидкости происходит внутри корпуса. Не придется ставить фильтры очистки для обеспечения защиты эжектора от песка, мелкого мусора.

Внимание! Эжектор выносного типа требует при установке больше усилий, зато работает устройство с меньшим шумом. Встроенный эжектор эффективен при малых глубинах колодца, максимум десять метров

Но они способны обеспечивать хорошим напором воды. Объема добываемой воды хватает для использования в быту, при поливе огорода, мойки машин и т.д. К недостаткам можно отнести шумную работу эжектора, так как эффект усиливается при работе насоса. Следует проводить шумоизоляционные работы. Оборудование, имеющее встроенный эжектор, лучше располагать снаружи в отдельном нежилом помещении, либо в кессоне. Насосный двигатель, оснащенный эжектором внутри, должен отличаться мощностью, в отличие от модели без эжектора

Встроенный эжектор эффективен при малых глубинах колодца, максимум десять метров. Но они способны обеспечивать хорошим напором воды. Объема добываемой воды хватает для использования в быту, при поливе огорода, мойки машин и т.д. К недостаткам можно отнести шумную работу эжектора, так как эффект усиливается при работе насоса. Следует проводить шумоизоляционные работы. Оборудование, имеющее встроенный эжектор, лучше располагать снаружи в отдельном нежилом помещении, либо в кессоне. Насосный двигатель, оснащенный эжектором внутри, должен отличаться мощностью, в отличие от модели без эжектора.

Выносной тип следует устанавливать в двадцати – сорока метрах от насоса. В некоторых случаях рекомендуют удалять эжектор на пятьдесят метров от насосного оборудования.

Эжектор, находящийся под землей, не издает звуков. Устройство подключают к насосу при помощи трубы рециркуляции. По ней вода будет обратно стекать в эжектор. Более длинная труба требуется при более глубокой установке прибора. Скважину следует оснастить дополнительной трубой на этапе создания проекта. При подключении данного вида устройства требуется установка бака для накапливания воды, чтобы из него забиралась жидкость в рециркуляционную трубу.

Бак снижает уровень нагрузки на насос поверхностного типа, экономит энергию. Внешний эжектор менее эффективен, чем встроенный. Но с помощью него можно увеличивать глубину скважины, на которой забирают воду. Данный тип не предполагает расположение эжектора вблизи скважины. Устройство может находится в подвальном помещении дома.

Внимание! Эжектор можно располагать в сорока метрах от скважины, производительность насоса от этого не изменится

Установка эжекторов

Эжекторы, встроенные в насос, легко устанавливать. Они находятся внутри корпуса. Насос следует подключить к шлангу для подачи жидкости и к водопроводу. Если эжектор работает с насосной станцией, насос следует соединить с помощью штуцера, имеющего пять выходов, к гидроаккумулятору. К насосу подключают реле для регулировки давления, чтобы включать и отключать оборудование автоматически.

Более сложно устанавливать выносной тип эжектора. Первым делом ставят трубу для обеспечения обратного потока от бака с водой в эжектор. На узле всасывания ставят клапан обратного действия. За клапаном устанавливают фильтр сетчатого типа, защищающий от мусора. Кран для регулировки устанавливают на рециркуляционном патрубке сверху. Он регулирует объем воды, направляющийся к эжектору. Эта деталь не обязательна, но улучшает напор воды. Воды в водопроводе, идущему к дому, останется больше, если объем возвращаемой жидкости будет меньше. Так можно следить за силой напора воды в системе. При малом напоре закручивают кран регулировки на обратном трубопроводе, и наоборот.