Насос - основные сведения
Насос - основные сведения об втоматических насосах для воды
В статье даны основные понятия о насосах, общая классификация насосов, краткие исторические сведения
Основные сведения
Назначение насосов
Для целей перемещения и подъёма жидкости существуют два резко отличающихся друг от друга рода машин : 1) насосы ; 2) черпательные машины . Насосы заставляют жидкость двигаться по трубопроводу благодаря дополнительному давлению, создаваемому в жидкости. Черпательные машины заставляют воду подниматься на некоторую высоту, перемещая её непосредственно вместе с рабочими элементами самой машины. Назначением насоса является сообщение жидкости энергии, главным образом, в виде энергии давления, которая требуется для её передвижения по трубопроводам. Поэтому насос включается в систему трубопроводов (рис. 1), соединяющий приемный резервуар А, откуда забирается жидкость, с напорным резервуаром В, куда она подается. Если давление на жидкость в обоих резервуарах одинаково и равно атмосферному, то насос создает избыточное над атмосферным давление в напорном патрубке и разрежение во всасывающем патрубке.
Рис 1 - Схема установки насоса
Общая классификация насосов
Энергия может подводиться к насосу от внешних источников в виде разных видов энергий (механической, тепловой и др.) По роду подводимой к ним энергий насосы разделяются на следующие три группы:
A. Насосы, к рабочим органам которых извне подводится механическая энергия. Таковы насосы поршневые, ротационные, винтовые, центробежные и пропеллерные. Общим свойством насосов этой группы является возможность их «обращения» для работы в качестве гидравлических двигателей. По принципу действия и конструкции эти типы насосов совершенно различны.
B. Насосы, для которых источником энергии служит подводимая с известным давлением жидкость. К таковым относятся насосы водоструйные (элеваторы, эжекторы), тараны.
C. Насосы, для которых источником энергии служит сжатый пар, газ и воздух, получаемые в отдельной установке. Сюда относятся насос Гемфри, эрлифт (мамут-насос), паровой инжектор, пульсометр, монтежю.
Краткие исторические сведения о насосах.
В механизации способов подъема воды человек был заинтересован в самой ранней стадии своего развития. Первые водоподъемные устройства, созданные для этих целей, были различного вида черпательные машины. Применение насосов относится к значительно позднему периоду. В начале 17 столетия был изобретён поршневой насос англичанином Samuel’emMorland. В то время не было ещё достаточно развитой металлообрабатывающей промышленности, и поэтому насосы изготовлялись из дерева и были чрезвычайно примитивной конструкции. Несмотря на широкое применение поршневых насосов в 18 столетии, преимущественно в горном деле их устройство не претерпевает за этот период почти ни каких существенных изменений. В немецкой книге от 1777 года дается следующее описание способа изготовления насоса изображенного на рис. 2 « В пустом цилиндре сделай дно, в оном отверстие е. Над сим отверстием утверди кожаную крышку, называемую затворкою или захлопкою, а по горному дверцами или заслонкою, которую укрепи так, чтобы оная могла отпираться и запираться. Сделай поршень n, который к полости цилиндра приходился бы в самую пору и имел дыру д, а сверх оной захлопку з- поршень сей навесь на прут а - в и дабы поршень удобно мог вдвигаться и выдвигаться, то привесь сей прут к коромыслу к , которое движется в оси о. По учинении всего исправно получишь махину, называемую насосом, которого пустой цилиндр называется поршневой трубой».
Рис 2 - Поршневой насос 18-го столетия
Насколько эффективны были подобные насосы можно судить из описания насосной установки того времени по книге проф. Худякова « В шахте Raucie (Пиренеи) установлены деревянные насосы которые приводятся в движение ручным способом или водяной силой и подают воду на высоту 30 м, причем чтобы преодолеть этот напор, установлены последовательно 35 насосов, которые перекачивают воду один к другому».
Существенные изменения в конструкциях поршневых насосов происходят лишь в 19 столетии, когда наряду с развитием чугунно- и сталелитейного дела и машиностроений вообще, а также с развитием паровых двигателей в особенности, появилась возможность изготовлять конструкции поршневых насосов, значительно лучше приспособленных к отдельным потребностям практики. В этом столетии появляются поршневые насосы сложного рода действия, и производство их достигает большого совершенства. К этому же времени относится разработка более или менее обоснованной теории работы поршневых насосов, связанной с именем Баха, Вестфаля, Берга и др. Наряду с появлением поршневых насосов в том же столетии, а именно в 1680 г , был изобретен другой тип насоса, основанный на совершенно других принципах работы. Тип этот- центробежный насос. Первый очень грубый рисунок центробежного насоса приписан GiovanniIordan, первый же построенный насос – Папину(1703г). Эти насосы на протяжении долгого времени, ввиду отсутствия быстроходных двигателей, не могли конкурировать с поршневыми насосами и уступали последним во всех отношениях. На протяжении 18 столетия был сделан ряд попыток, без достаточного успеха, усовершенствовать центробежные насосы. Что этот вопрос интересовал не только практиков но и теоретиков, можно заключить из того что знаменитый математик Эйлер в то время (1754г) занимался обоснованием теории центробежных машин.
Что собой представляли тогда эти насосы, иллюстрирует рис.3 . По современным воззрениям их нельзя даже было назвать центробежными: вода могла подниматься только на высоту стенок таких аппаратов. Тем временем идеи, изложенные Эйлером в его теории, не остались без дальнейшего развития. Постепенно развиваясь в умах людей практики, они привели к тому , что в 1818 г появился насос который можно было уже действительно назвать прототипом по форме современных центробежных насосов. Несмотря на то, что уже в середине 19 столетия были известны конструкции многоступенчатых центробежных насосов, они все же могли заменить поршневые насосы в тех случаях, когда требовался подъем воды на более значительную высоту.
Рис 3 - Центробежный насос 18-го столетия
Совсем новый период индустриального развития центробежных насосов начинается с 1875 г, когда Осборн Рейнольдс, путем применения специальных устройств (диффузоров), достиг существенного улучшения в их работе. К этому времени относится также появление и быстрое развитие высокооборотных электродвигателей и паровых турбин, что послужило не менее мощным толчком к усовершенствованию центробежных насосов и расширению области их применения. Уже первые центробежные турбо- и электронасосы были предвестниками начала вытеснения поршневых насосов из ряда промышленных и хозяйственных областей. Дальнейшее улучшение качества и экономичности центробежных насосов ускорило этот процесс замены и явилось следствием более глубокого изучения работы отдельных частей насоса и новых теоретических взглядов. Особенно большие успехи в этом направлении достигнуты были в последние десятилетия.
Третий тип насосов, так называемых осевых или пропеллерных имеющие широкое применение, в современных условиях, был заимствован из практики построения быстроходных водяных турбин, изобретенных Капланом. Обоснование теории их работы тесно связано с развитием теории воздухоплавания. Большое развитие начали получать ещё так называемые ротационные или роторные насосы. Простейшие типы таких насосов были изобретены ещё в 16 столетии, однако сколько-нибудь широкое применение их и развитие целиком относится к настоящему времени.
