Для чего нужен эжектор в насосной станции и как он работает

Принцип действия эжектора

Чем глубже находится вода, тем сложнее ее поднять на поверхность. На практике, если глубина скважины более семи метров, поверхностный насос справляется со своими задачами с трудом.

Разумеется, для очень глубоких скважин уместнее приобрести высокопроизводительный погружной насос. Но с помощью эжектора можно улучшить характеристики поверхностного насоса до приемлемого уровня и со значительно меньшими затратами.

Эжектор — устройство небольшое, но очень эффективное. Этот узел имеет относительно простую конструкцию, его можно даже изготовить самостоятельно из подручных материалов. Принцип работы основан на том, чтобы придать потоку воды дополнительное ускорение, что позволит увеличить количество воды, поступающей из источника за единицу времени.

Галерея изображений

Фото из

Эжектор — устройство, требующееся для подъема воды поверхностным насосом с глубины более 7 м. Их используют для формирования напора в всасывающей магистрали

Эжекторы подразделяются на встроенные и выносные разновидности. Для подъема воды с глубин в среднем от 10 до 25 м применяются выносные устройства

К эжекторному устройству подключаются две разные по диаметру трубы, за счет разницы давления в смежных трубах создается напор

Эжекторы в заводском исполнении поставляются к насосным станциям и насосам-автоматам

Устройства применяются в схемах ландшафтного оформления, требующих подачи воды под давлением для систем дождевания, фонтанов и подобных конструкций

Для установки эжектора у насосного агрегата должно быть два входящих отверстия

Воспользовавшись схемами и размерами эжекторов заводского изготовления, можно собственноручно сделать полезное в откачке устройство

На всасывающее отверстие самодельного эжектора устанавливается обратный клапан с сетчатым фильтром, обеспечивающим нормальную циркуляцию в процессе откачки

Особенно удобно это решение тем, кто собирается установить или уже установил насосную станцию с поверхностным насосом. Эжектор позволит увеличить глубину забора воды до 20-40 метров. Следует также отметить, что приобретение более мощного насосного оборудования приведет к заметному увеличению расхода электроэнергии. В этом смысле эжектор принесет заметную выгоду.

Эжектор для поверхностного насоса состоит из следующих элементов:

• всасывающая камера;
• смесительный узел;
• диффузор;
• зауженное сопло.

Работа устройства основана на принципе Бернулли. Он гласит, что если скорость движения потока увеличивается, вокруг него создается область с низким давлением. Таким образом достигается эффект разрежения. Вода поступает через сопло, диаметр которого меньше, чем размеры остальной конструкции.

Эта схема позволяет составить представление об устройстве и принципе работы эжектора для насосной станции. Ускоренный обратный поток создает область низкого давления и передает кинетическую энергию основному потоку воды

Небольшое сужение придает потоку воды заметное ускорение. Вода поступает в камеру смесителя, создавая внутри него область с пониженным давлением. Под влиянием этого процесса через всасывающую камеру в смеситель попадает поток воды, находящийся под более высоким давлением.

Вода в эжектор поступает не из скважины, а от насоса. Т.е. эжектор должен быть установлен таким образом, чтобы часть воды, поднятой с помощью насоса, возвращалась в эжектор через сопло. Кинетическая энергия этого ускоренного потока будет постоянно передаваться массе воды, которая всасывается из источника.

Чтобы создать область разреженного давления внутри эжектора используют специальный штуцер, диаметр которого меньше, чем параметры всасывающей трубы

Таким образом будет обеспечено постоянное ускорение движения потока. Насосному оборудованию понадобится меньше энергии для транспортировки воды на поверхность. В результате его эффективность возрастет, как и глубина, с которой можно забирать воду.

Часть воды, добытой таким образом, по рециркуляционной трубе снова направляется в эжектор, а остальная — поступает в водопроводную систему дома. Наличие эжектора имеет еще один “плюс”. Он всасывает воду самостоятельно, что дополнительно страхует насос от работы вхолостую, т.е. от опасной для всех поверхностных насосов ситуации “сухого хода”.

На схеме изображено устройство внешнего эжектора: 1- тройник; 2 — штуцер; 3 — переходник для водопроводной трубы; 4, 5, 6 — уголки

Чтобы регулировать работу эжектора, используют обычный кран. Его устанавливают на трубе рециркуляции, по которой вода из насоса направляется на сопло эжектора. С помощью крана количество воды, поступающей на эжектор, можно уменьшить или увеличить, тем самым снизив или повысив скорость обратного потока.

Устройство и принцип действия установки

Эжектор – устройство, предающее энергию двигающейся с большой скоростью среды  другой, менее подвижной. В сужающемся сечении аппарата возникает зона пониженного давления одной из сред, провоцируя подсос второй среды в ее поток.

Что дает возможность ей передвигаться и удаляться от точки всасывания, используя для движения энергию первой среды.

Внутреннее устройство эжектора. Это оборудование используется для обеспечения добавочных метров подъема воды и страхования насоса или станции от нежелательного сухого хода в случае внезапного понижения уровня скважины

Установки с внутренним эжектором предназначаются для перекачки воды из неглубоких, не более 8 м, скважин, накопительных резервуаров, колодцев или водоемов. Отличительная черта устройства – способность «самовсасывания», позволяющая захватывать воду, находящуюся ниже уровня входного патрубка. Поэтому для корректной работы аппарата требуется предварительная заливка его водой.  Рабочее колесо устройства нагнетает жидкость, отправляет к входу в эжектор, создавая тем самым эжектирующую струю.

Она, продвигаясь по сужающейся трубке, разгоняется. Соответственно, давление внутри струи уменьшается. Таким образом, и давление внутри камеры всасывания так же существенно уменьшается. Если подключить к входному патрубку трубу и опустить ее в воду, она начнет с силой всасываться в устройство. Далее жидкость отправляется в камеру всасывания, замедляется и направляется по диффузору к выходу, постепенно увеличивая свой напор.

Насосная станция с выносным (слева) и внутренним (справа) эжектором. Оборудование с выносным эжектором может быть установлено на приличном расстоянии от колодца или скважины

Еще одна разновидность поверхностных установок –  насосная станция с выносным эжектором. Их отличает наличие внешнего эжектора, погружающегося в источник водоснабжения. Устройство и сфера применения установок в целом такая же, как и у аналогов с внутренним эжектором. Существенное отличие – возможность использования устройства на глубинах более 10 м. Кроме того такие насосы чрезвычайно требовательны к условиям монтажа внешнего эжектора. Трубы, соединяющие его с насосом, должны быть установлены строго вертикально, иначе входная магистраль может быть завоздушена и потеряет работоспособность.

Наиболее оптимально использовать такое устройство для работы на глубине 15-20 м, хотя некоторые производители указывают как максимальную отметку в 45 м. Понятно, что с увеличением высоты подъема характеристики работы насоса ухудшаются. В целом устройства с выносным эжектором имеют меньший КПД, чем с внутренним.

Он составляет всего лишь 30%.  Зато они позволяют избавиться от шума, создающегося аппаратом, и дают возможность  размещать установку в нескольких десятках метров от колодца.

Вариант 2

Имеется еще вариант, как сделать эжектор, такая конструкция более действенная в виду более идеальной трубки Вентури, она более сложная в изготовлении, но коэффициент эжекции будет выше, чем в прошлой модели.

1. Тройник ? 40 мм.
2. Отвод 90? 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 таковой эжектор из металлических фасонных частей. В качестве сопла (11) возможно применять бронзовую трубку, сделать в ней продольные разрезы, сжать, а швы запаять. В заглушках (7) необходимо сделать отверстия подходящего диаметра и нарезать резьбу, дабы вкрутить сгоны (3 и 4) и зафиксировать контргайками. Сопло необходимо будет зафиксировать в сгоне посредством пайки.

Изготовление эжектора

Разобравшись в том, что же такое эжектор и изучив принцип его действия, вы поймете, что изготовить это несложное устройство можно и своими руками. Зачем изготавливать эжектор своими руками, если его без особых проблем можно приобрести? Все дело в экономии. Найти чертежи, по которым можно самостоятельно сделать такое устройство, не представляет особых проблем, а для его изготовления вам не потребуются дорогостоящие расходные материалы и сложное оборудование.

Как сделать эжектор и подключить его к насосу? Для этой цели вам необходимо подготовить следующие комплектующие:

• тройник с внутренней резьбой;
• штуцер;
• муфты, колена и другие фитинговые элементы.

Комплектующие для самодельного эжектора

Изготовление эжектора осуществляется по следующему алгоритму.

1. В нижнюю часть тройника вкручивают штуцер, причем делают это так, чтобы узкий патрубок последнего оказался внутри тройника, но при этом не выступал с его обратной стороны. Расстояние от торца узкого патрубка штуцера до верхнего торца тройника должно составлять порядка двух-трех миллиметров. Если штуцер чересчур длинный, то торец его узкого патрубка стачивают, если короткий, то наращивают при помощи полимерной трубки.
2. В верхнюю часть тройника, которая будет соединяться с всасывающей магистралью насоса, вкручивают переходник с наружной резьбой.
3. В нижнюю часть тройника с уже установленным штуцером вкручивают отвод в виде уголка, который будет соединяться с рециркуляционной трубой эжектора.
4. В боковой патрубок тройника также вкручивают отвод в виде уголка, к которому посредством цангового зажима присоединяют трубу, подающую воду из скважины.

Самодельный эжектор в сборе

Все резьбовые соединения, выполняемые при изготовлении самодельного эжектора, должны быть герметичными, что обеспечивается применением ФУМ-ленты. На трубе, по которой будет осуществляться забор воды из источника, следует разместить обратный затвор и сетчатый фильтр, который защитит эжектор от засорения. В качестве труб, при помощи которых эжектор будет подключаться к насосу и накопительному баку, обеспечивающему рециркуляцию воды в системе, можно выбрать изделия как из металлопластика, так и из полиэтилена. Во втором варианте для монтажа нужны не цанговые зажимы, а специальные обжимные элементы.

Как сделать эжектор самостоятельно

Когда стандартная насосная станция при работе перестала всасывать воду из-за понижения зеркала воды, ее можно опустить, вырыв в земле яму нужной глубины — других способов увеличить глубину всасывания не существует. Изготавливать самодельный эжектор по любым чертежам, приобретать и устанавливать его бессмысленно — деталь невозможно подсоединить к корпусу, в котором имеется одно входное отверстие для напорного трубопровода вместо двух, необходимых для работы эжекторного узла.

Если была приобретена эжекторная насосная станция, а узел был утерян или сломан, можно сделать эжектор своими руками из деталей сантехнической арматуры и фитингов.

Подобная схема конструкции изображена на рис. 8, ее основными составными частями являются:

• Тройник (1). Деталь служит для подсоединения входных патрубков для двух водных потоков и одновременно является камерой, в которой происходит их смешивание с передачей кинетической энергии транспортируемому. На выходе тройника, вместо диффузора, устанавливают переходную муфту для подсоединения напорного трубопровода.
• Штуцер (2). Деталь заменяет форсунку в стандартной модели и предназначена для ускорения рециркуляционного водного потока. При ее монтаже выбирают длину штуцера таким образом, чтобы выходящий из него поток находился на центральной оси транспортируемого.
• Углы (6, 7). Необходимы для подключения рециркуляционного трубопровода и размещения эжектора в вертикальном положении, угол 7 имеет малый внутренний диаметр в связи с тем, что обратный поток всегда подается в эжектор через трубопровод меньшего сечения, чем напорный.
• Угол (5).Через эту деталь в эжектор поступает вода из источника, гайка на конце предназначена для крепления водяного фильтра.
• Переходник (4). Деталь необходима для подключения напорного трубопровода, поступающего в насосную станцию.

Перед сборкой стачивают шестигранную часть штуцера до конусообразного состояния, укорачивают его до нужной длины или удлиняют обрезком хлорвиниловой трубки. После собирают всю конструкцию, вкручивая вначале штуцер, а затем остальные детали с уплотнением резьбовых соединений льном, сантехнической нитью, ФУМ лентой.

Рис. 8 Самодельный эжектор

Водяные насосные станции для индивидуального водоснабжения со встроенным или выносным эжектором для увеличения глубины всасывания, довольно редко используют в быту из-за очень низкого КПД порядка 15%. Приобретение подобных устройств целесообразно в случаях, когда уровень водного зеркала с большой вероятностью может временно опускаться ниже предельно-допустимой отметки в 9 м ввиду разных обстоятельств — больших объемов водозабора, засухи, частых заиливаний источника с понижением уровня воды.

Принцип действия

Эжектор конструктивно очень простое устройство. В его составе можно выделить следующие основные компоненты:

• сопло;
• всасывающая камера;
• смеситель;
• диффузор.

Сопло представляет собой патрубок, конец которого имеет сужение. Жидкость, истекающая из сопла, моментально ускоряется, вырываясь из него на огромной скорости. Согласно закону Бернулли поток жидкости с большими скоростями оказывает меньшее давление на окружающую среду. Струя воды из сопла попадает в смеситель, где создает значительное разряжение по своим границам.

Под действием этого разряжения в смеситель начинает поступать вода из всасывающей камеры. Далее объединенный поток жидкости через диффузор поступает дальше по трубам.

Фактически в эжекторе происходит передача кинетической энергии от среды с большей скоростью к среде с меньшей скоростью. Как это можно использовать в сочетании с насосом?

https://youtube.com/watch?v=x4zICtMBRFY

Эжектор включается в состав трубопровода, идущего от скважины к насосу. Часть воды, которую поднимает на поверхность, возвращается обратно в скважину к эжектору, образуя линию рециркуляции. Вырываясь с огромной скоростью из сопла, она уводит за собой новую порцию воды из скважины, обеспечивая дополнительное разряжение в трубопроводе. Насос в результате тратит меньше энергии для подъема жидкости с большой глубины.

С помощью вентиля, установленного на линии рециркуляции, можно регулировать объем воды, поступающий обратно в систему забора воды, и тем самым настраивать эффективность всей системы.

Избыток жидкости, незадействованный в работе рециркуляции, подается от насоса к потребителю, определяя продуктивность всей станции. В результате можно обойтись меньшим по мощности двигателем и не столь массивной насосной частью, которая прослужит дольше и будет потреблять меньше энергии.

Эжектор также облегчает запуск системы, относительно небольшой объем воды способен создать в трубопроводе достаточное разряжение и инициировать первоначальный забор воды, чтобы насос не работал продолжительное время вхолостую.

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.

Внешний эжектор, подготовленный для погружения в скважину

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.

Обзор и работа насосной станции с внешним эжектором

Конструкция эжектора (вариант 1)

Самый несложный эжектор возможно собрать на базе штуцера и тройника – эти подробности буду делать функцию трубки Вентури в весьма упрощенном варианте. Фасонные элементы для эжектора смогут использоваться из разного материала (металл, пластик). В этом случае конструкция эжектора собрана из цанговых фитингов и латунного тройника для металлопластиковых труб.

Диаметр фасонных элементов для конструкции эжектора принимается в зависимости от производительности насосной станции и диаметра всасывающего и рециркуляционного трубопровода, диаметр всасывающего трубопровода не может быть меньше 25 мм. В нашей конструкции будет использован тройник диаметром 20 мм с подключением к нему всасывающего трубопровода 26 мм и рециркуляционного 12,5 мм.

1. Тройник ?» мм.
2. Штуцер ?» мм и с отводом 12 мм.
3. Переходник 20?25 мм.
4. Угол 90? (наружный/внутренний) для металлопластиковой трубы ?»?16 мм.
5. Угол 90? (наружный/внутренний) для металлопластиковой трубы ?»?26 мм.
6. Угол 90? (наружный/внутренний) ?»??».

Трудность в данной конструкции может составить штуцер, его придется мало доработать, в частности обточить шестигранник до конусообразного состояния.

Нижнее основание появившегося конуса должно иметь диаметр на пара миллиметров меньше, чем внешний диаметр резьбы штуцера, кроме этого необходимо укоротить его резьбу, дабы осталось максимум четыре витка. Посредством плашки необходимо прогнать резьбу и нарезать еще пара витков на взятом конусе.

Сейчас возможно собрать эжектор. Для этого штуцер (2) вкручиваем узкой частью вовнутрь тройника (1) так, дабы штуцер заходил на 1–2 мм за верхний край бокового отвода тройника, и дабы оставалось как минимум несколько витков на внутренней резьбе тройника, чтобы возможно было вкрутить отвод (6). В случае если оставшейся свободной резьбы тройника будет не хватать, необходимо будет еще сточить резьбы штуцера, при дефицита длины штуцера на него возможно надеть кусочек трубочки. К отводу (5) через которого будет происходить всасывание воды, необходимо присоединить в обязательном порядке обратный клапан, дабы при запуске системы вода не выливалась из всасывающего и рециркуляционного водопровода, в противном случае система не запустится. Кроме этого необходимо уплотнить все резьбовые соединения посредством любого герметика.

Таковой эжектор не будет иметь большого коэффициента эжекции из-за несовершенства конструкции трубки Вентури, исходя из этого его возможно использовать для подъема воды с глубины не более десяти метров.

Имеется еще вариант, как сделать эжектор, такая конструкция более действенная в виду более идеальной трубки Вентури, она более сложная в изготовлении, но коэффициент эжекции будет выше, чем в прошлой модели.

1. Тройник ? 40 мм.
2. Отвод 90? 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 таковой эжектор из металлических фасонных частей. В качестве сопла (11) возможно применять бронзовую трубку, сделать в ней продольные разрезы, сжать, а швы запаять. В заглушках (7) необходимо сделать отверстия подходящего диаметра и нарезать резьбу, дабы вкрутить сгоны (3 и 4) и зафиксировать контргайками. Сопло необходимо будет зафиксировать в сгоне посредством пайки.

Подключение

В случае с внутренним эжектором, если он включен в конструкцию самого насоса, монтаж системы мало чем отличается от установки безэжекторного насоса. Достаточно просто присоединить трубопровод от скважины к всасывающему входу насоса и обустроить напорную линию с сопутствующим оборудованием в виде гидроаккумулятора и автоматики, которая будет управлять работой системы.

Для насосов с внутренним эжектором, в которых он закрепляется отдельно, а также для систем с внешним эжектором добавляется два дополнительных этапа:

• Прокладывается дополнительная труба для рециркуляции от напорной линии насосной станции к входу эжектора. Подключается основная труба от него к всасу насоса.
• К всасу эжектора подключается патрубок с обратным клапаном и грубым фильтром для забора воды из скважины.

При необходимости в линию рециркуляции устанавливается вентиль для настройки. Это особенно выгодно, если уровень воды в скважине находится много выше, чем рассчитана насосная станция. Можно уменьшать напор в эжектор и тем самым поднимать напор в системе водоснабжения. У некоторых моделей имеется уже встроенный вентиль для подобной настройки. О его размещении и способе регулировки указано в инструкции к оборудованию.

Стартовый запуск и дальнейшая эксплуатация

Первичный запуск насосной станции рекомендуется выполнять по следующей схеме:

1. Залить воду в насос через специальное отверстие.
2. Перекрыть кран, по которому вода поступает из насосной станции в водопроводную систему.
3. Включить насос примерно на 10-20 секунд и сразу отключить.
4. Открыть кран и стравить часть воздуха из системы.
5. Повторять цикл кратковременных включений/отключений насоса в сочетании со стравливанием воздуха до тех пор, пока трубы не заполнятся водой.
6. Снова включить насос.
7. Дождаться заполнения гидроаккумулятора и автоматического отключения насоса.
8. Открыть любой водопроводный кран.
9. Подождать, пока вода вытечет из гидроаккумулятора, и насос включится в автоматическом режиме.

Если при пуске системы с эжектором вода не пошла, возможно, в трубы каким-то образом просачивается воздух, или же первоначальная заливка водой не была выполнена правильно. Имеет смысл проверить наличие и состояние обратного клапана. Если его нет, вода просто будет выливаться в скважину, а трубы останутся пустыми.

Эти моменты следует учесть и при использовании насосной станции с эжектором, которая запускается после длительного хранения. Обратный клапан, целостность труб и герметичность соединений лучше всего проверить сразу же.

Если эжектор нужен для улучшения напора воды в системе, а не для увеличения глубины забора воды, можно использовать описанную выше модель самодельного эжектора.

Выводы и полезное видео по теме

В этом видеоматериале подробно рассмотрен вопрос глубины всасывания поверхностного насоса и варианты решения проблемы с помощью эжектора:

Здесь наглядно продемонстрирован принцип работы эжектора:

Эжектор – несложное, но очень полезное устройство. Это удобный и практичный способ улучшить характеристики работы насосного оборудования в частном доме. Но монтаж эжектора, особенно выносной модели, должен быть выполнен правильно, только так можно обеспечить заметное повышение напора воды.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и подключения эжектора, предлагаем присоединится к обсуждениям и оставлять комментарии к статье. Форма для комментариев находится ниже.

Выводы и полезное видео по теме

В этом видеоматериале подробно рассмотрен вопрос глубины всасывания поверхностного насоса и варианты решения проблемы с помощью эжектора:

Здесь наглядно продемонстрирован принцип работы эжектора:

Эжектор – несложное, но очень полезное устройство. Это удобный и практичный способ улучшить характеристики работы насосного оборудования в частном доме. Но монтаж эжектора, особенно выносной модели, должен быть выполнен правильно, только так можно обеспечить заметное повышение напора воды.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и подключения эжектора, предлагаем присоединится к обсуждениям и оставлять комментарии к статье. Форма для комментариев находится ниже.