Насос. Что мы вообще знаем о насосах? Объемные насосы
Насос. Что мы вообще знаем о насосах? Объемные насосы
Мы уже как-то писали о классификации насосов по их конструктивным различиям. Сейчас мы хотим дать раскрытое понятие «насос» и рассказать о всех различиях, связанных с этим изобретением человечества.
Начнем с ряда определений, которые нам предоставляет всемирная энциклопедия всезнаек «Википедия»:
-
Насос – это гидравлическая машина, которая преобразует механическую энергию движителя (мускульную человека или животных для ручных насосов) в энергию потока жидкости и служит для транспортировки и создания напора жидкостей и их смесей, а также сжиженных газообразных веществ.
Теперь попытаемся разобраться во всех этих понятиях:
- Гидравлическая машина – эту терминологию часто используют в описаниях, как насосов, то есть механизмов перекачивающих жидкости и газы под определенным напором, а так же для различного рода гидравлических двигателей, работающих на использовании кинетической и потенциальной энергий жидкости или газов, как это происходит на гидро-, тепловых- и других станциях в их турбинах, или на паровых-, двигателях внутреннего сжигания с использованием поршней. Чем, кстати, человечество начало интенсивно пользоваться, начиная с 19-го века.
Таким образом мы говорим об обратимости передачи энергии в этих машинах и возможности перехода источника энергии в разные состояния – или мы затрачиваем механическую энергию агрегата для создания потенциальной энергии жидкости (газа) или, наоборот, расходуем энергию жидкости на создание механического потенциала, преобразуя его в другие виды энергии: электрическую, движения и так далее.
Эти обратимости, конечно, не всегда являются полными в применении с законами гидравлики из-за разности конструктивных решений механизмов, поэтому смысл термина «гидравлическая машина» не совсем точен в этом случае.
-
Энергия потока жидкости – в данном случае потенциальная энергия жидкости без учета ее нагрева и кавитационных составляющих.
-
Транспортировка – перемещение жидкости из-за разницы давлений на входе и выходе из агрегата за счет создания напора, обусловленного работой механизма преобразования энергий.
При этом в основном определении насоса не учитывается конструктивные и принципиальные особенности характера действий таких гидравлических машин, которые в основном (не считая менее применяемых на практике) делятся на объемные и динамические механизмы.
- Объемные насосы – механизмы, в которых используются в основном силы разниц давления внутри агрегата, действующих по циклическому принципу. В этих устройствах происходит прямое преобразование механической энергии движителя в кинетическую + потенциальную жидкости.
Это насосы больших напоров, что очень выгодно для транспортировки вязких сред, они очень сильно реагируют на любые механические загрязнения, которые могут привести к потере энергии на трение и уменьшению герметичности камер нагнетания давления.
Объемные насосы в силу своих конструктивных особенностей не могут обеспечить неразрывность потока подачи жидкости и очень неуравновешены при рабочем процессе, но способны к большим величинам при самовсасывании жидкости.
К объемным механическим устройствам перекачки жидкостей относятся:
- Импеллерные насосы, которые имею в своей конструкции вращающиеся гибкие резиновые или пластиковые лопасти на роторе, который помещен в овальном, несимметричном корпусе агрегата.
Агрегаты этой конструкции могут самовсасывать вязкие и загрязненные жидкости с глубины до 5 метров, в них отсутствуют зоны застоя жидкости, могут менять направление потока, их производительность строго прямо пропорциональна скорости вращения ротора.
- Винтовые (шнековые) насосы, в которых напор жидкости создается за счет ее вытеснения винтовым механизмом (или несколькими), вращающемся внутри статического корпуса определенной формы.
Это одна из разновидностей роторно-зубчатых механизмов, основанных на принципе перемещения жидкостей за счет ее продвижения вдоль оси винта в замкнутой камере, которую образуют винтовые канавки и внутренняя поверхность насосной камеры. Так винты плотно входят в канавки друг друга, что не дает жидкости возможности вернуться в исходное положение.
Могут применяться для перекачки жидких сред различных степеней вязкости (газов) и состава. Такой принцип перемещения жидкости был известен человечеству еще в 1-м столетии до нашей эры. Значительную роль для создания определенного напора играет форма и материал, из которого выполнен корпус агрегата, по которому передвигается жидкость.
При использовании такого принципа действия обеспечивается равномерность и беспрерывность подачи жидкости, твердые включения а составе жидкости не получают физического изменения, имеет все положения для самовсасывания, при рабочем процессе не наблюдаются явления разбалансировки и вибрации агрегата.
-
Пластинчатый (шиберный, коловратный) насос, который в своей конструкции имеет ротор с 2-мя и более подвижных пластин (шиберов), которые за один оборот ротора осуществляют цикл всасывания и нагнетания за счет сферичности насосной камеры.
При этом насос имеет низкую пульсацию при подачи жидкости, довольно малый шум в процессе работы, возможно регулирование объема подачи.
-
Поршневые (плунжерные) насосы, в которых принцип всасывания жидкости и ее выталкивания происходит за счет возвратно-поступательного движения поршня (поршней) (плунжера) в цилиндре корпуса с, как минимум, 2-мя обратными клапанами. Аналогом может служить принцип действия диафрагменного насоса, где используется вместо давящего поршня сокращения эластичных диафрагм в замкнутой камере.
При применении таких насосов наблюдается прерывистый, скачкообразный поток жидкости по циклам, с которым можно бороться различными методами, например, использования нескольких поршней с камерами, со смещением циклов всасывания и подачи жидкости.
-
Перистальтический насос, который работает по принципу выдавливания жидкости валикообразным устройством, вращающемся на роторе двигателя, из эластичной камеры-приемника. Этот способ подходит для пастообразных жидких веществ. В процессе работы поучается пульсирующее движение жидкости с плавным увеличением и уменьшением давления.
