Зовнішнього потоку

До цієї групи ставляться ті насоси, у яких енергія рідини передається за рахунок сил тертя або використання енергії зовнішнього потоку. Це вихрові, шнекові, вібраційні, струминні й повітряні водопідйомники (эрлифты).

Вихрові насоси

Вихрові насоси типу В

Це насоси тертя зі спеціальними робочими колесами й бічними каналами в корпусі. Завдяки простий конструкції ці насоси одержали широке поширення. При обертанні робочого колеса рідина захоплюється лопатками біля входу в кільцевий канал. Потім за рахунок відцентрової сили вона викидається в цей канал, захоплюється лопатками й знову викидається. За один оборот колеса частка рідини кілька раз захоплюється лопатками й викидається в кільцевий канал.

Завдяки силі рідинного тертя в такий рух утягується маса рідини, яка перебуває в кільцевому каналі. При цьому в каналі створюється складний рух рідини (вихрове). Тому насоси називаються вихровими.

При однакових діаметрах робочого колеса вихрові насоси в порівнянні з відцентровими створюють в 2 – 4 рази більший напір. Тому вони менше по габаритах і масі, чим відцентрові. Дуже важливою перевагою їх є самоусмоктування рідини, що значно спрощує їхню експлуатацію. Вихрові насоси випускають із продуктивністю 1 – 50 м³ і при напорах 25 – 100 м вод.ст. Висота усмоктування 4 – 8 м.

Недоліки: низки ККД (25 – 40 %) і швидке зношування робочих коліс і ущільнюючих площин при подачі рідини з абразивними домішками.

Марка ВК – вихрової консольний; ВКС – вихровий консольний самоусмоктувальний; ВКО – вихровий консольний з підігрівом (для густих рідин – мазут і інше; ВКС – з повітряним ковпаком на напірних патрубках для відділення повітря від рідини).

Наприклад, ВКС-2/26 – вихровий консольний самоусмоктувальний насос із номінальною подачею 2 л/с при напорі 26 м вод.ст.

Використовується в тих випадках, де необхідна невелика подача при відносно більших напорах.

Цікаве рішення мають відцентрово-вихрові насоси. У них два робочі колеса: відцентрове й вихрове. Це двоступінчасті насоси змішаного дії. Звичайно першим від усмоктувального парубка коштує відцентрове, а потім вихрове колесо. Завдяки такій конструкції досягається досить великий напір при незначній подачі.

Відцентрово-вихровий насос типу ЦВК виготовляється з подачами 14 – 36 м³/год. і напорами до 280 м вод.ст. Вони можуть бути обладнані повітряними ковпаками для створення самоусмоктувального ефекту.

Гідроструминні насоси

Гідроструминні насоси ставляться до насоса тертя. В основу їх дії покладений принцип безпосередньої передачі кінетичної енергії від робочої рідини до тієї, яку перекачують. Залежно від роду робочої рідини, а також від тієї рідини, яку перекачують, гідроструминні насоси часто називають гідроелеваторами або ежекторами.

Робота насоса: рідина під тиском через напірний трубопровід надходить через сопло в камеру змішання. У нижній підключеній камері створюється розрідження, завдяки якому під тиском атмосфери в камеру змішань надходить рідина, що транспортується. Тут він змішується з рідиною – носієм і надходить у дифузор. У дифузорі швидкість змішаної рідини падає, завдяки чому зростає тиск, і змішана рідина по напірному трубопроводу надходить у резервуар.

Гідності: простота конструкції, відсутність деталей, що рухаються, надійність у роботі, невеликі габарити, мала вартість.

Недоліки: низький ККД (25 – 30 %), необхідність подачі великої кількості робочої рідини.

Повітряні водопідйомники (ерліфти)

Ерліфти ставляться до насосів – апаратам, у яких енергія рідини передається безпосередньо від потоку стисненого повітря. Зараз вони часто використовуються для відкачки шпар води з піском після буравлення шпар перед установкою занурених відцентрових насосів.

Як головне насосне встаткування ерліфти застосовують для видалення з води газів. Зараз їх використовують для транспортування мулу на очисних спорудженнях каналізації.

В основу дії ерліфтів покладений закон сполучених посудин. У водопідйомну трубу по окремій трубі через форсунку подають стиснене повітря. Здрібнений форсункою повітря змішується з водою, утворюючи водо-повітряну емульсію.

Оскільки щільність емульсії менша, чому щільність води, те її верхній рівень буде підніматися над рівнем води. Водо-повітряна емульсія буде підніматися по водопідйомній трубі на висоту Н_Г у тому випадку, якщо ρ_в – щільність води; ρ_ем – щільність емульсії; q – сила ваги; h – глибина занурення форсунки.

Піднявшись до верху труби, емульсія попадає в бак – сепаратор, де за допомогою водоотбійника вода відділяється від повітря. Далі вода по нижній труб іде до споживача, а повітря йде по верхній трубі.

Гідравлічні тарани

Гідравлічний таран – це водопідйомник, який працює на принципі використання явища гідравлічного удару в трубах.

У гідротаранів вода піднімається за рахунок кінетичної енергії маси рідини в живлющій трубі 1. Їх доцільно застосовувати в місцевості, де існує відповідний топографічний рельєф, наприклад, у гірській місцевості. Для роботи гідротарана необхідне джерело харчування з напором Н₁ не менш 1 – 2 метра.

Перед початком роботи гідротарана засувка на трубі 1 закрита. Випускний клапан 2 під дією власної ваги (або пружини) перебуває в відкритом положенні й може випускати воду із труби назовні, а напірний клапан 3 закритий. При відкритті засувки вода із джерела 7 по живильній трубі 1 під напором Н₁ через клапан 2 почне випливати в атмосферу в зростаючою швидкістю.

При підвищенні швидкості до певної величини гідродинамічний тиск на клапан 2 знизу нагору зростає настільки, що пересилить вагу клапана (або клапана й силу пружини) і закриє його. При цьому в живильній трубі виникне гідравлічний удар, і тиск у ній різко зросте. Як цей тиск стане більше, ніж тиск у повітряному клапані 4, напірний клапан 3 відкриється, і вода почне надходити через нього в повітряний ковпак. Коли тиск у повітряному ковпаку стане більше величини Н₂, вода з нього буде випливати через напірну трубу 5 у резервуар 6.

З моменту виникнення гідравлічного удару (тобто моменту закриття клапана 2), хвиля високого тиску почне поширюватися по трубі 1 у напрямку джерела 7. Коли ця хвиля досягнеться джерела, від нього у зворотному напрямку почне поширюватися рівна їй відбита хвиля зниженого тиску. До того часу поки хвиля зниженого тиску не досягнеться клапана 3, він буде відкритим, і вода через нього буде надходити в повітряний ковпак. Коли ця хвиля дійде до клапанів, то тиск під ними знизиться й стане менше атмосферного. У результаті цього клапан 3 закриється, а клапан 2 під дією атмосферного тиску відкриється. Далі описаний цикл буде повторюватися.

Гідравлічний таран діє автоматично. У літературі описана конструкція гидро тарана з подачею до 65 м³/год. із напором до 150 м вод.ст. Іноді їх застосовують для сезонного водопостачання гірських пасовищ.