Насосом називається гідравлічний пристрій, призначений для всмоктування, напірного переміщення або нагнітання рідини за допомогою повідомлення їй зовнішньої кінетичної або потенційної енергії.
Види насосів для води розрізняють за наявними у них технічними параметрами, до яких відносять:
- кількість рідини, яка переміщує насос в одиницю часу;
- розвивається тиск або максимальний напір;
- ККД;
- потужність.
Історія винаходу
Перші види насосів з’явилися ще в 1-му столітті до н. е. Вони допомагали в гасінні пожеж. Однак аж до 18-го ст. подібні пристрої використовувалися вкрай рідко.
Все змінилося після винаходу парової машини і збільшення потреби у воді. Різні види насосів стали витісняти водопідіймальні пристрої і знайшли широке застосування у господарській діяльності людини. З часом вимоги до гідравлічних механізмів ставали все більш різноманітними. З розвитком технічної думки намітилися основні види насосів. В їх число входили поршневі, обертальні, а також машини, що не мають рухомих робочих органів.
Досягнення науки і техніки призвели до того, що на сьогоднішній день існує безліч різних видів насосів. Що вони являють собою, яке їх основне призначення, розглянемо в цій статті.
Побутові та промислові гідравлічні машини
Існуючі на сьогодні види насосів мають різну класифікацію. Одна з них стосується сфери застосування подібних пристроїв і виділяє з них побутові та промислові. Перші з цих машин застосовуються для каналізації, опалення та водопостачання в житлових і виробничих приміщеннях.
Промислові насоси призначаються для використання в різних системах і установках. Їх застосовують для подачі води, перекачування нафтопродуктів і агресивних речовин, а також для здійснення багатьох інших специфічних дій.
Насоси об’ємного дії
Ще одна класифікація гідравлічних машин враховує їх конструктивні особливості та принцип дії. Які види насосів в цьому випадку є основними? Це об’ємні і динамічні гідравлічні машини.
У перших з них робочим органом служить камера. Під дією виникаючих сил тиску вона змінюється в обсязі, що і призводить до примусового переміщення речовини.
Всі об’ємні насоси (види, типи ми розглядаємо) призначені для подачі в’язких рідин. Принцип дії таких пристроїв базується на перетворенні енергії. Вона передається від двигуна до перекачуваної рідини.
Об’ємні насоси є високонапірними. В процесі роботи виникає значна вібрація, для гасіння якої цей пристрій ставиться на масивний фундамент. Однак перевага даних насосів криється не тільки в їх великої потужності. Подібні пристрої здатні здійснювати сухе всмоктування.
Типи об’ємних насосів
Існують різні пристрої, в яких робочий орган являє собою камери. Серед них такі агрегати:
- Роторні. Це насоси, що мають фіксований корпус, в якому укладені лопатки, лопаті та інші подібні деталі. Переміщення рідини в даному випадку сприяє рух роторів.
- Шестеренні. Це найбільш простий тип насосів, що мають примусове зміщення. Дані пристрої переміщують рідину в процесі зміни об’ємів порожнин шестерень, зчеплених між собою.
- Імпелерні. Якщо подивитися на такий насос в розібраному вигляді, то можна побачити робоче колесо, лопаті якого виконані з еластичного матеріалу. Воно знаходиться всередині ексцентричного корпусу. Що відбувається при роботі такого пристрою? Лопаті згинаються і, обертаючись, витісняють рідина.
- Кулачкові. У цих насосах відбувається обертання двох незалежних роторів, що і сприяє переміщенню рідини в робочій камері. Кулачкові механізми знаходять широке застосування при виготовленні молочних продуктів, напоїв, джемів і т. д. І все це завдяки їх можливості перекачування рідини, що має великі включення. Також подібний тип насосів знаходить застосування в фармакологічній промисловості.
- Перистальтичні. У цих насосах основною робочою деталлю служить багатошаровий гнучкий рукав, виготовлений з еластомеру. При включенні двигуна в такому пристрої починає обертатися вал з роликами. Вони перетискають рукав, сприяючи переміщенню рідини, що знаходиться всередині нього.
- Гвинтові. У корпус цих насосів вставлений виконаний з еластомеру статор. В ньому знаходиться металевий ротор, має винтообразную форму. Яким чином в даному випадку буде відбуватися перекачування рідини? Після включення двигуна починає обертатися ротор, змінюючи обсяг внутрішніх порожнин. При цьому і відбувається переміщення рідини.
Динамічні насоси
Для цих пристроїв характерно подвійне перетворення енергії. Спочатку вона передається рідини в кінетичної формі. При цьому переміщається всередині насоса потік збільшує свою швидкість. Далі відбувається часткове перетворення енергії рідини в статичну форму. При цьому швидкість потоку зменшується при зростаючому тиску. Подібні пристрої, на відміну від об’ємних, не здатні виробляти сухе всмоктування.
Відцентрові гідравлічні машини
Розглянемо види насосів динамічного типу. Найпоширенішими з них є відцентрові пристрою. Ці насоси використовуються для подачі гарячої або холодної води, а також для перекачування агресивних і в’язких рідин, стічних вод і сумішей води зі шлаками, із ґрунтом, торфом і т. д.
Як же відбувається робота відцентрового насоса? Перебуваючи між лопатями обертового робочого колеса, частинки рідини отримують від нього кінетичну енергію. При цьому виникає відцентрова сила. Вона переміщує рідина далі в корпус мотора. Така робота відбувається безперервно завдяки тиску, що забезпечує постійну подачу в насос нових частинок рідини.
За своїм призначенням відцентрові насоси класифікуються на:
- використовувані в роботі експлуатаційного обладнання ТЕС;
- різного технічного призначення.
Які бувають види відцентрових насосів, що належать до першої групи? Пристрої, які використовуються для циркуляції води, підрозділяють на циркуляційні і рециркуляційні. Насоси, що встановлюються для теплопередачі, діляться на бойлерні та мережеві. При приготуванні питної води використовуються конденсатні відцентрові насоси, а в системі підживлення серводвигунів парових турбін – нагнітальні.
Які пристрої застосовують для різних технічних цілей? Це такі види відцентрових насосів як господарські, пожежники, дренажні і т. д.
Останнім часом з’явилися нові розробки подібних пристроїв. Серед них особливою популярністю користуються піскові відцентрові насоси. Вони застосовуються для перекачування гідросумішей. Саме тому подібні насоси встановлюють в тих місцях, де у воді є пісок, а також всілякі тверді речовини промислового походження.
Вихрові гідравлічні пристрої
Ці динамічні насоси ідентичні за своїми характеристиками відцентровим, але, на відміну від них, мають меншу масу і габарити. З недоліків вихрових насосів можна виділити низький ККД, який у робочому режимі не перевищує п’ятнадцяти відсотків. Крім того, подібні механізми не здатні перекачувати рідину, що містить абразивні частинки, так як це призводить до швидкого зношування внутрішніх деталей.
Струменеві гідравлічні пристрої
Ці насоси, на відміну від безлічі інших подібних машин, не здатні створити на виході надлишкового тиску. Їх принцип роботи зводиться до перетворення потенційної енергії рідини в кінетичну. При цьому в струменевих насосах немає ніяких рухомих деталей. Основний робочий механізм у пристроях подібного типу – струмінь рідини або газу.
Такі насоси можуть бути водоструйными (наприклад, гидроэлеваторы). В них робоча рідина передає свою кінетичну енергію перекачиваемому речовині. Серед струминних насосів є і ерліфти. У них компресором подається стиснене повітря. Далі водовоздушная суміш приводиться в рух підйомною силою бульбашок повітря.
Водні насоси
Ці пристрої мають безліч видів. Але в основному фахівці класифікують їх за призначенням. Так, існують такі види насосів для води:
- циркуляційні, які використовуються для примусового руху рідини в системах кондиціонування, гарячого водопостачання та опалення;
- водопідйомні, необхідні для вилучення рідини з колодязів і свердловин, які бувають зануреними і поверхневими;
- дренажні, застосовувані для відкачування води з колодязів, каналізації і підвалів.
Види насосів для води поверхневого типу фахівці підрозділяють на використовувані для:
- підвищення тиску;
- холодного водопостачання;
- систем пожежогасіння.
Вибираючи насоси, види, характеристики та інші параметри пристроїв необхідно врахувати в залежності від їх призначення. Так, іноді машині доведеться працювати в автономних умовах. А в деяких випадках буде забезпечений доступ до електричної мережі.
Саме тому існують такі види водяних насосів, які працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Їх називають мотопомпами. При цьому вони підрозділяються на бензинові і дизельні. Є й електричні насоси. Їх робота повністю залежить від напруги в мережі.
Однак основна класифікація насосів стосується визначення того місця, яке вони займають відносно джерела подачі. За цим параметром їх і поділяють на поверхневі і глибинні. Розглянемо ці типи пристроїв докладніше.
Поверхневі насоси
Ці пристрої отримали широке поширення в котеджах, на дачах і в заміських будинках. Їх використовують для підвищення тиску в мережі водопроводу, а також для поливу і зрошення земельної ділянки. З їх допомогою піднімають воду з колодязів, свердловин, відкритих водойм, розташованих на відстані до восьми метрів від осі насоса.
Існує безліч видів подібних пристроїв. Наприклад, за способом перекачування води і внутрішньому устрою вони класифікуються на вихрові і бочкові, дренажні та циркуляційні, а також консольні (відцентрові). Найбільш популярні серед дачників останні два типу. Ці агрегати прості в експлуатації, компактні і економічні, а при приєднанні їх до спеціальної системи автоматики виходять повноцінні станції.
Поверхневі насоси складаються з наступних основних компонентів:
- Шланг. Це своєрідний водоносний шлях від місця, де відбувається безпосередній забір рідини до самого насоса і далі до точок перетину з водопровідною системою або до водорозбору.
- Ежектор. Це спеціальний пристрій, покликаний поліпшити циркуляцію і тиск в насосі за рахунок збільшення глибини всмоктування.
- Корпус. Його найчастіше виконують з композиційних матеріалів, чавуну, алюмінію або нержавіючої сталі. При роботі агрегату протягом круглого року, в зимовий час корпус вимагає захисту від холоду.
- Двигун. Він може бути внутрішнього згоряння або електричним. Все залежить від типу насоса.
Циркуляційні насоси
Цей різновид поверхневих агрегатів відрізняє складне пристрій. Їх, як правило, використовують в автономних опалювальних системах з метою примусового переміщення води в замкненому контурі та підтримання в ньому постійної температури.
По своїй конструкції вони мають корпус з вбудованим в нього сталевим або керамічним ротором, а також вал з лопатями.
На сьогоднішній день існують наступні види труб:
- з «мокрим» ротором;
- з «сухим» ротором.
Перші з них практично безшумні, економічні, дешеві і прості в експлуатації. Їх робочий елемент сконструйований таким чином, що знаходиться у воді, яка змащує всі деталі і одночасно охолоджує двигун. Але у подібних агрегатів є істотний недолік. Справа в тому, що при припиненні циркуляції рідини двигун може перегрітися. Крім того, ККД у таких агрегатів знаходиться на вкрай низькому рівні.
Всі види теплових насосів циркуляційного типу з «сухим» ротором мають вбудований вентилятор. Їх двигун конструктивно ізольований від надходить рідини. При цьому мастило всіх рухомих деталей проводиться за допомогою олії.
У свою чергу, подібні насоси поділяють на:
- консольні, в яких двигун розташовується окремо від корпусу;
- моноблочні, де корпус і двигун також розділені, але знаходяться при цьому в одному блоці;
- inline-насоси, що відрізняються від двох попередніх своєю підвищеною герметичністю.
Занурювальні насоси
Подібні агрегати незамінні в тих випадках, коли пласти води залягають на глибині, що перевищує позначку 8 м. Занурювальні насоси опускають у свердловину разом з напірної трубою. Далі під тиском, створеним гідравлічним пристроєм, вода надходить у будинок.
Всі види заглибних насосів высокопроизводительны, крім того, володіють ефективним і якісним охолодженням. За своїм внутрішнім устроєм занурювальні насоси класифікуються на:
- відцентрові, в яких вода обертається разом з лопатями робочого колеса і подається назовні під високим тиском;
- вібраційні, в яких рідина всмоктується за рахунок вібраційного та електромагнітного механізму.
Складаються такі насоси з корпусу, двигуна і вимикача. В дренажних і каналізаційних насосах додатково встановлюється подрібнювач або ріжучий механізм, призначений для недопущення знаходження в рідині твердих речовин, розмір яких перевищує 5 див.
Гідротехнічні засоби пожежогасіння
До насосів, які використовуються для локалізації осередків загоряння, пред’являються особливі вимоги. Від їх конструктивного досконалості і технічних параметрів багато в чому залежить успіх боротьби з вогнем.
Які існують види пожежних насосів? Все залежить від умов гасіння. Так, на пожежних автомобілях встановлюють агрегати відцентрового типу. Вони подають вогнегасні засоби без всяких пульсацій, не підвищують тиск при заломке або засміченості пожежного рукава, прості і надійні в експлуатації.
Важливо також і те, що відцентрові насоси, встановлені на пожежних автомобілях, не потребують складного привід від двигуна і мають порівняно низькою масою і габаритами. Однак такі агрегати мають і ряд недоліків. Вони не здатні самостійно засмоктувати рідину і готові до роботи тільки після того як буде наповнена водою усмоктувальна лінія.
Які ще існують види пожежних насосів? Це допоміжні агрегати. Їх встановлюють на пожежних автомобілях. Допоміжні насоси дозволяють заповнити корпус відцентрового механізму і порожнину всмоктуючого рукава водою. Саме тому їх робота є короткочасною. Після запуску відцентрового насоса вони відключаються. В якості допоміжних пристроїв використовуються агрегати ротаційного типу та ін.
Масляні насоси
Дані пристрої призначені для зниження сил тертя, що виникають між рухомими частинами двигуна. Всі види масляних насосів ділять на два типу. Перший з них регульований. У таких насосах підтримується постійний тиск шляхом зміни продуктивності. Другий тип масляних насосів – нерегульовані. Вони також підтримують постійний тиск, але тільки з допомогою редукційного клапана. Більшість сучасних двигунів оснащують насосами нерегульованого типу.
Агрегати для перекачування масла класифікуються і по своїй конструкції. Вони бувають:
- шестеренними, з розміщеними в корпусі ведучої та веденої шестерень;
- роторними.
У першому з цих двох видів пристроїв масло попадає в корпус, де захоплюється шестернями. Далі через нагнітальний клапан воно переміщається в систему.
Продуктивність такого насоса знаходиться в прямій залежності від тієї частоти, з якою обертається коленвал. Після того як тиск нагнітається в агрегат масла перевищить певну межу, в роботу вступає редукційний клапан. Він пропускає певну порцію масла на всмоктувальну лопать або на картер двигуна.
Що стосується роторних насосів, то вони можуть бути як з нерегульованим, так і з регульованим управлінням. Перший тип подібних агрегатів має ведучий і ведений ротори, які поміщені в його корпус. Ці деталі служать для захоплювання масла, що надходить у систему. Далі, як і в шестеренном насосі, для переміщення речовини відкривається редукційний клапан.
Роторні насоси, що мають регульоване управління, забезпечують постійне робоче тиск, який не залежить від частоти їх обертання коленвала. Для здійснення цієї функції в них передбачаються регулювальна пружина і рухливий статор. Постійне робоче тиск створюється шляхом зміни обсягу тієї порожнини, яка знаходиться між ведучим і веденим роторами.
Паливні насоси
Ці агрегати є основними елементами, без яких неможлива робота будь-якого двигуна внутрішнього згоряння. Їх основне призначення полягає в доставці бензину або дизеля від бака до камери згоряння.
Один або два паливних насоса – це обов’язкове оснащення кожного автомобіля. Дані агрегати виконують роботу, принцип якої багато в чому залежить від особливостей їх конструкції. Які існують види паливних насосів? Основні з них два. Це:
- Механічний бензонасос. Даний пристрій є частиною карбюраторного двигуна. По своїй конструкції він є класичним поршневим насосом. Основні деталі такого агрегату – корпус, розділений на дві частини діафрагмою, а також два клапани для подачі і прийому палива.
- Електронасос. Такий тип агрегату знаходить своє застосування в бензинових двигунах, що мають роздільний впорскування. Електронасоси встановлюють або безпосередньо в баку, або в якому-небудь місці паливопроводу. Найбільше поширення отримали насоси паливні агрегати. Їх розміщують на дні бака. У свою чергу, за типом нагнітання масла електричні насоси поділяють на відцентрові, шестеренні і роторні.
Видів насосів чимало, і всі подібні пристрої отримали широке поширення в тій чи іншій сфері.
