Erpadlo pro hlubokou studnu: typy, vlastnosti, pravidla výběru

Hlavním prvkem vybavení autonomních systémů zásobování vodou pro venkovské domy a chaty, obsluhovaných podzemními vrty značné hloubky, je hlubinné čerpadlo, které zajišťuje nejen čerpání kapalných médií, ale také jejich další přepravu potrubním systémem. Čerpadla tohoto typu, která jsou schopna čerpat kapalná média z velmi značné hloubky přesahující 100 metrů, se používají k vybavení podzemních vrtů pro průmyslové účely, stejně jako pro vrty, které zásobují vodou několik vodovodních systémů najednou.

Studna s hlubinným čerpadlem zajistí vodu pro dům, hospodářské budovy a zavlažovací systémy.

Princip činnosti a konstrukční vlastnosti

Moderní průmysl vyrábí hlubinná čerpadla různých konstrukcí a provozních principů. Volba určitého typu hlubinného čerpadla je ovlivněna jak specifickými provozními podmínkami, tak vlastnostmi kapalného média, které má být pomocí takového zařízení čerpáno.

Těleso ponorných hlubinných čerpadel, jak napovídá jejich název, je kompletně umístěno v tloušťce čerpaného kapalného média a takové čerpadlo je s povrchem spojeno elektrickým kabelem, který zajišťuje provoz hnacího elektromotoru, a potrubím, kterým je kapalina čerpaná ze studny nebo vrtu dopravována.

Hluboké čerpadlo připravené k instalaci do studny

Standardní vybavení většiny modelů ponorných (hlubinných) čerpadel zpravidla zahrnuje hnací elektromotor a vestavěný filtr, který chrání takové zařízení před vniknutím pevných částic obsažených v čerpané kapalné kapalině do jeho vnitřní části. Sání kapalné kapaliny pomocí hydraulických strojů tohoto typu může být prováděno jejich spodní nebo horní částí. V prvním případě umožňuje použití hloubkového čerpadla vysoce kvalitní filtraci čerpané kapaliny od nerozpustných pevných částic v ní obsažených.

Konstrukce čerpadla studny

Vrtáková čerpadla se skládají ze dvou hlavních částí:

• pohonný elektromotor, který může být buď vestavěný, nebo externí;
• čerpací část, která má zpravidla vícestupňovou konstrukci.

Pokud je vrtné čerpadlo vybaveno vestavěným hnacím elektromotorem, musí být jeho pouzdro absolutně utěsněno, aby spolehlivě chránilo elektrickou část před vniknutím čerpané kapaliny.

Hlavní odrůdy

V případě, že hloubka studny nebo vrtu, ze kterého je třeba čerpat vodu, je větší než 10 metrů, bez ponorného (hlubinného) čerpadla se prostě neobejdete. Použití tohoto typu zařízení umožňuje čerpat vodu z podzemních zdrojů, jejichž hloubka může dosáhnout 150 metrů. Další výhodou použití hloubkových čerpadel je jejich téměř tichý provoz.

Všechna čerpadla do hlubinných vrtů mají protáhlý válcovitý tvar, vytvořený pro snadnou instalaci a demontáž z úzkého pláště vrtu.

Na základě své konstrukce a principu činnosti se hlubinná čerpadla dělí na:

1. odstředivá čerpadla;
2. zařízení šnekového typu;
3. šroubová čerpadla;
4. zařízení pro čerpání sacích tyčí.

Ponorná odstředivá čerpadla

Odstředivá elektrická čerpadla patří mezi nejoblíbenější zařízení používaná k čerpání kapalin z podzemních zdrojů. Princip činnosti těchto zařízení, která lze používat celoročně, je založen na skutečnosti, že kapalné médium v jejich vnitřní komoře a pohybující se v ní spolu s lopatkami oběžného kola je ovlivněno odstředivou silou. Tato síla tlačí kapalinu do tlakového potrubí. Současně se v centrální části pracovní komory vytváří podtlak, který pomáhá nasávat novou část čerpaného kapalného média přes vstupní potrubí.

Nejproduktivnější jsou vícestupňová odstředivá čerpadla.

Mezi nejvýznamnější výhody hlubinných odstředivých čerpadel patří jejich vysoká produktivita, dobrý tlak, který vytvářejí pro čerpané médium, a také všestrannost použití, díky čemuž je jejich rozsah použití široký.

Hlubinná šneková čerpadla

Hlavním pracovním prvkem hlubinných šroubových čerpadel, což jsou specializovaná zařízení, je šroub. Tento prvek zajišťuje čerpání kapalných médií a také jejich další přepravu potrubním systémem. Hydraulické stroje tohoto typu se používají hlavně k čerpání kapalných médií obsahujících velké množství cizích nečistot.

Takto vypadá rozebrané šnekové čerpadlo Kolibri, ucpané pískem.

Při výběru hlubokého šroubového čerpadla je třeba mít na paměti, že průměr jeho tělesa by měl být přibližně o 1 cm menší než průřez plášťové trubky. Pokud tento požadavek zanedbáte, můžete se setkat s tím, že použité čerpadlo se bude neustále ucpávat nečistotami obsaženými v čerpané kapalné kapalině.

Šroubová čerpadla pro hluboké vrty

Nejvýznamnější výhodou použití šroubových hlubinných čerpadel je, že i s malým množstvím kapaliny ve vrtu, který obsluhují, jsou schopny vytvořit proud kapalného média charakterizovaný dobrým tlakem. Čerpání kapalného média při použití takového čerpacího zařízení se provádí otáčením oběžného kola vybaveného velkým počtem lopatek.

Jednoduchou a levnou variantou pro vrtné čerpadlo je šroubové zařízení s horním přívodem vody

Při výběru šroubových hlubinných čerpadel pro studnu je třeba mít na paměti, že mohou efektivně fungovat pouze tehdy, pokud kapalné médium, které čerpají, obsahuje velmi malé množství nerozpustných nečistot.

Čerpadla s přísavkou

Hlavními konstrukčními prvky hlubinných čerpadel s přísavkou jsou stacionární válec a píst, který během provozu hydraulického stroje vykonává vratné pohyby. Píst se pohybuje směrem nahoru ve vnitřní části válce a při spuštění pomáhá přivádět kapalinu z vrtu do tlakového potrubí. K pohybu pístu se používá speciální mechanismus (kolébka), který je s ním spojen speciálními tyčemi.

Zařízení vrtných čerpadel s přísavkou

Tyčová čerpadla do vrtů, která jsou poměrně velká, se v každodenním životě prakticky nepoužívají, taková zařízení se používají k těžbě ropy z podzemních vrtů značné hloubky.

Co si vybrat – čerpadlo do hlubinné studny nebo čerpací stanici?

K čerpání kapaliny ze studny nebo hlubokého vrtu lze použít nejen ponorná čerpadla, ale také čerpací stanice sestávající z celé sady technických zařízení. Otázkou, co použít pro údržbu studny nebo vrtu – takovou stanici nebo hlubinné čerpadlo – se často potýkají majitelé venkovských domů a chalup, kteří se rozhodli zařídit autonomní systém zásobování vodou.

Čerpací stanice kromě výkonného povrchového čerpadla obsahuje akumulační nádrž, která se nazývá hydraulický akumulátor. Kapalné médium čerpané ze studny nebo vrtu je nejprve přivedeno do takové nádrže a teprve poté, když je v hydraulickém akumulátoru dosažen určitý tlak, je přiváděno do potrubního systému.

Čerpací stanice zajistí automatický přívod vody do venkovského domu

Pokud porovnáme čerpací stanici s čerpadlem do hlubinných vrtů, pak má kromě vyšší produktivity i významné rozměry, které je třeba vzít v úvahu při výběru místa pro její instalaci. Kromě toho bude uspořádání čerpací stanice vyžadovat více finančních prostředků než nákup ponorného čerpadla.

V každém případě byste se při výběru čerpacího zařízení pro vybavení autonomního systému zásobování vodou měli řídit parametry studny nebo vrtu, ze kterého má být voda čerpána, a také požadovaným množstvím kapaliny pro zásobování vodou a zavlažování a jejími parametry průtoku.

Klady a zápory použití čerpadel pro hlubinné vrty pro údržbu studní a studní

Mezi výhody použití hlubinných čerpadel instalovaných ve vrtu nebo studni je třeba poznamenat:

1. vysoká účinnost a produktivita čerpání kapalných médií;
2. kompaktní rozměry zařízení;
3. schopnost vytvořit proud čerpané kapaliny s dobrým tlakem;
4. snadnost instalace a provozu;
5. nenáročnost z hlediska technické údržby;
6. vysoká spolehlivost a dlouhá životnost.

Tento typ zařízení má samozřejmě i své nevýhody:

1. Většina moderních modelů hlubinných čerpadel se vyrábí v monolitickém pouzdře, což opravu takových zařízení téměř znemožňuje.
2. Čerpadla do hlubinných vrtů nelze použít k čerpání silně znečištěných kapalných médií a nelze je instalovat v těsné blízkosti dna vrtu nebo studny, který obsluhují.

Doporučení pro výběr

Jak efektivně bude hlubinné čerpadlo fungovat, do značné míry závisí na tom, jak správně je vybráno. V tomto případě byste se měli zaměřit na řadu parametrů.

Tlak proudění kapaliny

Tento parametr, jehož hodnota určí, jak dobrý bude tlak vody ve všech bodech příjmu vody v potrubním systému, se určuje výpočtem.

Pokud má čerpadlo nedostatečný tlak, voda se jednoduše nedostane k bodu příjmu vody. Příliš výkonné zařízení bude pracovat na volnoběh.

Kapacita dodávání kapaliny

Tento parametr se měří v litrech za hodinu. Jeho hodnota určuje, zda voda, která bude odčerpána hlubinným čerpadlem nebo vrtem, bude stačit k pokrytí potřeb všech odběrných míst vody v potrubním systému.

Potřeba vybavení speciálními prvky

Takové prvky zajišťují provoz hydraulického stroje v automatickém režimu a také jej chrání před negativními důsledky nouzových situací.

Schéma organizace zásobování vodou s použitím hlubinného čerpadla

Výrobce a ochranná známka

Při výběru vrtného čerpadla na základě tohoto parametru byste se měli zaměřit na reputaci výrobní společnosti, která takové zařízení vyrobila, a také na záruky, které poskytuje. Je třeba mít na paměti, že vysoce kvalitní vrtná čerpadla na moderním trhu nenabízejí pouze zahraniční, ale i domácí výrobci.

Čerpadla pro hlubinné vrty. Výrobci a ceny

Při výběru ceny vybraného hlubinného čerpadla je třeba vzít v úvahu, že výrobci ji často nadhodnocují, protože zařízení, která nabízejí, mají mnoho dalších možností, které spotřebitelé nejčastěji nevyužívají. Proto byste neměli věnovat velkou pozornost ceně čerpacího zařízení a domnívat se, že je ukazatelem jeho spolehlivosti a kvality.

Jak vypočítat tlak vody, který by mělo hlubinné čerpadlo do studny poskytovat

Jak již bylo zmíněno výše, tlak kapalného média, který musí čerpadlo do studny nebo vrtu poskytovat, se určuje výpočtem. V tomto případě se bere v úvahu hydraulický odpor vytvářený všemi prvky potrubního systému. Samotný vzorec, podle kterého se tlak vypočítá, vypadá takto:

V = (A + 6)x1,15 + Š + D/10

Následující parametry jsou v tomto vzorci označeny písmennými symboly:

H – vypočítaný tlak;

A – maximální výška, do které je nutné zajistit dodávku kapaliny potrubním systémem;

B – hloubka obsluhované studny nebo vrtu, měřená od její horní části k úrovni hladiny podzemní vody;

L – vzdálenost, na kterou musí být kapalina v potrubním systému přepravována v horizontálním směru.

Po výpočtu tlaku kapaliny, kterým by měl být potrubní systém charakterizován, můžete vybrat čerpadlo. Je třeba vzít v úvahu, že tlak získaný výpočtem by měl být alespoň o 10 % nižší než podobný parametr, který charakterizuje samotné čerpadlo.

Rezervní kapacita hlubinného čerpadla v tomto případě pomůže vyhnout se situacím, kdy v důsledku sezónních změn hladiny vody ve studni nebo vrtu nebude čerpadlo schopno zajistit požadovaný tlak v potrubí, které obsluhuje, nebo bude pracovat s přetížením.

Výběr hlubinného čerpadla na základě požadovaného výkonu

Vrtací čerpadlo musí nejen zajistit požadovaný tlak vody v potrubí, které obsluhuje, ale také jej dodávat s určitým výkonem, měřeným v m3/hod. Pro určení, kolik vody musí čerpadlo dodat do potrubí za jednotku času, se určí celková spotřeba kapaliny dodávané do různých míst odběru vody a výsledná hodnota se vynásobí počtem všech členů rodiny, kteří tato místa používají.

Spotřeba vody u různých vodovodních armatur

Kromě toho se při určování celkové hodnoty spotřeby kapalin uživateli vodovodního systému zohledňují i běžné potřeby domácností (zejména zalévání zelených ploch a provoz domácích spotřebičů, které pro svou funkci vodu vyžadují).

Po výpočtu určeného výkonu, s nímž by vrtné čerpadlo mělo pracovat, se vybere model s charakteristikami rovnými nebo vyššími než získaná hodnota.

Při výběru hlubinného čerpadla byste se měli okamžitě postarat o zakoupení dalších technických zařízení, která zajistí efektivitu jeho provozu a zároveň ho ochrání před následky nouzových situací. Mezi taková zařízení patří zejména:

• senzor hladiny vody ve studni nebo vrtu;
• tlakoměr;
• senzor průtoku kapaliny;
• zpětný ventil.

Použití takových zařízení navíc umožňuje organizovat provoz hlubinného čerpadla v automatickém režimu.

Ponorná vibrační čerpadla čerpají vodu ze studny nebo mělké studny do vodovodního systému obytného domu, odčerpávají nashromážděnou kapalinu ze sklepa a dodávají vodu pro zalévání zahrady.

Konstrukční prvky

1. Silový prvek, se skládá z elektrické cívky, v jejíž vnitřní části je uloženo jádro ve tvaru U z plechů z transformátorové oceli. Ve skutečnosti je silovým prvkem elektromagnet. Pro zlepšení odvodu tepla a ochranu před kontaktem s kapalnými médii je naplněna směsí epoxidové pryskyřice a bílého písku.

2. Vibrátor sestává z kotvy ve tvaru U a elektrooceli, do které je zalisována ocelová tyč. Na tyči za kotvou je umístěna podložka tlumiče z pogumované oceli. Tlumič je připevněn k tyči dvěma maticemi. Za tlumičem je na tyč nasazena spojka z hliníkové slitiny, v jejíž horní části je uložena membrána z elastické pryže. Membrána je přitlačena k dorazu, odděluje elektrickou část vibračního čerpadla od vnitřní komory, do které je čerpaná voda čerpána. Po zastavení se na tyč nasadí pryžový píst a namontuje se pomocí matice. Aby byl pryžový píst tuhý, je do jeho vnitřního otvoru vloženo ocelové pouzdro. Na obou stranách pístu jsou namontovány podložky. Změnou jejich počtu můžete ovládat ukazatel jeho průběhu.

3. Vnitřní komora. Jejich prostřednictvím stoupá čerpaná voda do vnitřní komory čerpadla.

4. Zkontrolujte ventily jsou vyrobeny z gumy. Když čerpadlo nasaje vodu, otevřou se a umožní vodě proudit do vnitřní komory zařízení. Když se tlak vody ve vnitřní komoře zvýší, zpětné ventily se uzavřou a zabrání vniknutí vody do sacího potrubí.

5. Sací otvory. Prostřednictvím nich se voda čerpaná čerpadlem dostává do jeho vnitřní komory.

6. Tlakové potrubí. Skrze něj je voda vytlačována z výtlačné komory.

U vibračního čerpadla se obvykle opotřebovávají nejexponovanější části jeho vnitřní struktury – píst a zpětné ventily. Prvky se rozbijí mnohem vážněji, pokud ponorné vibrační čerpadlo čerpá vodu, která obsahuje pevné částice.

Principem činnosti vibračního čerpadla je změna tlaku vzduchu a vody ve vnitřní komoře v důsledku vratných pohybů pístu:

• Když elektrický proud prochází závity cívky čerpadla, objeví se v jádru magnetické pole, jehož směr čar se mění 50krát za sekundu.
• Kotva čerpadla je vlivem střídavého magnetického pole střídavě přitahována k jádru cívky a odpuzována od něj, čímž dochází k vratným pohybům (vibracím).
• Pohyb kotvy přes tyč se přenáší na píst, který se pohybuje v pracovní komoře. V návaznosti na kotvu píst zvětšuje objem pracovní komory. Tím se v něm vytvoří vakuum vzduchu, které napomáhá absorpci kapalného média. Při opačném pohybu pístu vzroste tlak vody čerpané do vnitřní komory, zpětný ventil se uzavře a vytlačí kapalné médium do tlakového potrubí. Cykly sání a vytlačování čerpané vody pístem se obnovují v intervalech 50krát za sekundu.

Výhody a rozsah použití

• Minimální zahřívání během provozu, takže zařízení se opotřebovávají pomaleji než jiná čerpadla;
• Vibrační čerpadla čerpají vodu obsahující alkálie a minerální soli;
• Zařízení pracují při jakékoli teplotě tekutiny, která se pohybuje;
• Minimální sada nářadí pro opravu zařízení.

Podobná zařízení se používají pro:

• čerpání vody z nedávno vykopané studny. Z dlouhodobě používaného podzemního zdroje pumpy odčerpávají vodu k jejímu čištění nebo kontrole vodonosných pramenů;
• čerpání vody ze studny;
• čerpání vody z přírodních nebo umělých nádrží;
• dodávka vody z jakékoli nádrže;
• odčerpávání nahromaděné vody ze sklepů a sklepů, jímek a příkopů.

Vibrační čerpadla se jako vrtná čerpadla používají velmi zřídka. Důvodem je skromná sací schopnost přístrojů. Druhým důvodem jsou vibrace, ke kterým dochází při provozu tohoto zařízení a které postupně činí studnu nepoužitelnou.

Hlavní technické vlastnosti vibračních čerpadel

– Produktivita ukazuje objem vody, který čerpadlo přečerpá za jednotku času. Produktivita by měla být nižší než průtok zdroje vody. Podle uvedeného parametru se vibrační čerpadla do studní dělí do tří kategorií: s nízkou (360 l/h), střední (750 l/h) a vysokou (1500 l/h) produktivitou. K dispozici jsou vysoce výkonné modely, které čerpají až 3 000 l/h.

— Napor – to je výška, do které vibrační čerpadlo zvedá čerpanou kapalinu. Pro výběr čerpadla podle tohoto parametru se bere v úvahu hloubka zdroje, ze kterého bude voda čerpána, plus celková délka potrubí a také požadovaná výška stoupání vody potrubím. Pro zohlednění hydraulických ztrát v systému se k číslu získanému jako výsledek výpočtů přidá 20 %. Některé modely čerpadel vytvářejí tlak až 40-60 metrů vodního sloupce. Pokud potřebujete ještě více, pak byste měli zvolit vysokotlaké vibrační čerpadlo, které zvedne vodu do výšky až 80 metrů. Tento tlak produkují duální modely se dvěma motory v konstrukci.

— Hloubka ponoru rovných 7 m.

— Průměr pouzdra. V souladu s modelem čerpadla se hodnota pohybuje od 76 do 106 mm. Chcete-li použít vibrační čerpadlo ve studni, vyberte modely s průměrem tělesa o něco menším, než je vnitřní průměr plášťové trubky.

— Umístění otvoru pro přívod vody. Modely čerpadel s horním odběrem vody jsou umístěny ve studni v hloubce minimálně 30 cm ode dna. Proto tato zařízení nasávají minimální množství písku a bahna ze dna podzemního zdroje. Zařízení s nižším odběrem vody se umísťují do studny ve vzdálenosti minimálně 100 cm ode dna. V tomto případě bude na čerpanou plochu padat bahno a písek. Jednotky se obvykle používají jako čerpadlo na znečištěnou vodu (drenážní čerpadlo) pro čištění studny, čerpání studny nebo čerpání vody ze sklepa.

— Včetně prvků tepelné ochrany. Pokud jsou tyto díly instalovány v konstrukci čerpadla, automaticky jej vypnou, pokud dojde k přehřátí v důsledku zaseknutí pístu, poklesu napětí nebo provozu nasucho. Pokud zařízení nemá tepelnou ochranu, pak přehřátí cívky a jádra povede k opravě čerpadla.

Nevýhody ponorných vibračních čerpadel

• Kvůli neustálým vibracím, ke kterým dochází během provozu čerpadla, se závitové spoje v konstrukci uvolňují.
• Těleso vibračního čerpadla je vyrobeno z nerezových materiálů, ale je spojeno ocelovými šrouby, které během provozu podléhají korozi.
• Opotřebení pryžových dílů. Pro snížení opotřebení je na sacím hrdle čerpadla instalována filtrační síťka.
• Čerpadla jsou extrémně citlivá na změny napětí v elektrické síti. Pokles napětí o pouhých 10 % snižuje výkon čerpadla na polovinu. Napěťové rázy zvyšují zatížení mechanických součástí a částí zařízení. Při připojení vibračního čerpadla k elektrické síti je nutné použít stabilizátor napětí.

Čerpací zařízení můžete zakoupit v našem internetovém obchodě „Průmyslová automatizace“.

Můžete zanechat žádost nebo získat zpětnou vazbu tak, že nám napište na adresu [email protected] nebo zavoláte na bezplatné číslo 8 800 550-72-52. Specialisté obchodního oddělení vyberou vybavení, poradí s případnými dotazy a budou monitorovat dodávku.