Класифікація насосів за принципом дії

За характером сил, що переважають у насосі: об’ємні, в яких переважають сили тиску, і динамічні, в яких переважають сили інерції.

За характером з’єднання робочої камери з входом та виходом з насоса: періодичне з’єднання (об’ємні насоси) та постійне з’єднання входу та виходу (динамічні насоси).

Об’ємні насоси використовуються для перекачування в’язких рідин. У цих насосах одне перетворення енергії – енергія двигуна безпосередньо перетворюється на енергію рідини (механічна => кінетична + потенційна). Це високонапірні насоси, вони чутливі до забруднення рідини, що перекачується. Робочий процес в об’ємних насосах неврівноважений (висока вібрація), тому необхідно створювати їм масивні фундаменти. Також цих насосів характерна нерівномірність подачі. Великим плюсом таких насосів можна вважати здатність до сухого всмоктування (самовсмоктування).

Для динамічних насосів характерне подвійне перетворення енергії (1 етап: механічна → кінетична + потенційна; 2 етап: кінетична → потенційна). У динамічних насосах можна перекачувати забруднені рідини, вони мають рівномірну подачу і врівноваженість робочого процесу. На відміну від об’ємних насосів, вони не здатні до самоусмоктування.

Об’ємні насоси

Процес об’ємних насосів ґрунтується на поперемінному заповненні робочої камери рідиною та витісненні її з робочої камери. Деякі види об’ємних насосів:

Імпелерні насоси – (ламельні, насоси з м’яким ротором) забезпечують ламінарний потік продукту, що перекачується на виході з насоса і можуть використовуватися як дозатори. Можуть бути виготовлені в харчовому, маслобензостійкому та кислотолужностійкому виконанні.

Робочим органом насоса є м’який імпелер, посаджений ексцентриситетом щодо центру корпусу насоса. За рахунок цього при обертанні робочого колеса змінюється об’єм між лопатями та створюється розрядження на всмоктуванні.
Перевага – простота конструкції.

Пластинчасто-роторний насос

Пластинчасто-роторні (або шиберні) насоси є самовсмоктувальні насоси об’ємного типу. Призначені для перекачування рідин. володіють змащувальною здатністю (масла. дизельне паливо тощо). Насоси можуть всмоктувати рідину ” суху ” , тобто. не вимагають попереднього заповнення корпусу робочою рідиною забезпечують рівномірне і спокійне всмоктування продукту, що перекачується на виході з насоса, можуть використовуватися для дозування.

Гвинтові насоси – відносяться до об’ємних насосів. Ці типи насосів можуть перекачувати високов’язкі рідини, у тому числі з великою кількістю абразивних частинок.
Переваги гвинтових насосів:
– самоусмоктування (до 7…9 метрів),
– дбайливе перекачування рідини, що не руйнує структуру продукту,
– можливість перекачування високов’язких рідин, у тому числі частинок, що містять,
– можливість виготовлення корпусу насоса та статора із різних матеріалів, що дозволяє перекачувати агресивні рідини.

Насоси цього типу набули великого поширення в харчовій та нафтохімічній промисловості.

Поршневі насоси можуть створювати високий тиск, погано працюють з абразивними рідинами. Перший  поршневий насос для гасіння пожеж, зображений давньогрецьким механіком Ктесібієм, був описаний ще в 1 столітті до н. е. Ці насоси, по праву, можна вважати найпершими насосами. На початок 18 століття насоси цього використовувалися досить рідко, т.к. виготовлені з дерева часто ламалися. Розвиток ці насоси набули після того, як їх почали виготовляти з металу.
З початком промислової революції та появою парових машин поршневі насоси стали використовувати для відкачування води з шахт і копалень.
В даний час поршневі насоси використовуються в побуті для підйому води зі свердловин і колодязів, у промисловості – в дозувальних насосах і насосах високого тиску.

Існують і поршневі насоси, об’єднані у групи: двоплунжерні, триплунжерні, п’ятиплунжерні тощо.
Принципово відрізняються кількістю насосів та їх взаємним розташуванням щодо приводу.
На малюнку триплунжерний насос.

Перистальтичні насоси створюють невисокий тиск, хімічно інертні, можуть використовуватися для дозування. Насоси цього типу призначені для перекачування в’язких продуктів із твердими частинками. Робочим органом є шланг.
Перевага: простота конструкції, висока надійність, самоусмоктування.

 

Мембранні насоси створюють невисокий тиск, можуть використовуватися для дозування. Існують одно- та двомембранні насоси. Двомембранні, зазвичай, випускаються з приводом від стисненого повітря. На малюнку показаний саме такий насос.
Насоси відрізняться простотою конструкції, мають самоусмоктування (до 9 метрів), можуть перекачувати хімічно агресивні рідини та рідини з великим вмістом частинок.

Принцип роботи:
Дві мембрани, з’єднані валом, переміщуються вперед і назад під впливом поперемінного нагнітання повітря в камери за мембранами з використанням автоматичного повітряного клапана.

Загальні властивості об’ємних насосів:

• Циклічність робочого процесу та пов’язані з нею порційність та пульсації подачі та тиску. Подача об’ємного насоса здійснюється не рівномірним потоком, а порціями.
• Герметичність, тобто постійне відділення напірної гідролінії від всмоктуючої (лопатеві насоси герметичністю не мають, а є проточними).
• Самовсмоктування, тобто здатність об’ємних насосів створювати у всмоктувальній гідролінії вакуум, достатній для підйому рідини вгору у всмоктувальній гідролінії до рівня розташування насоса (лопатеві насоси не є самовсмоктуючими).
• Незалежність тиску, створюваного в напірній гідролінії, від подачі рідини насосом.

 

Динамічні насоси

Динамічні насоси поділяються на:

Лопатеві насоси, робочим органом у яких служить лопатеве колесо або дрібнозахідний шнек.

Відцентрові, у яких перетворення механічної енергії приводу потенційну енергію потоку відбувається внаслідок відцентрових сил, що виникають при взаємодії лопаток робочого колеса з рідиною.

Відцентрові насоси поділяють на:

Відцентрово-шнековий насос – вид відцентрового насоса з підведенням рідини до робочого органу виконаного у вигляді дрібнозахідного шнека великого діаметру (дисків), розташованого по центру, з викидом по дотичній вгору або бік від корпусу. Такі насоси здатні перекачувати маси, що карамелізуються і склеюються.

Консольний насос – вид відцентрового насоса з одностороннім підведенням рідини до робочого колеса, розташованому на кінці валу, віддаленому від приводу.

Радіальні насоси, робочими органами яких служать радіальні робочі колеса. Тихохідні одноступінчасті та багатоступінчасті насоси з високими значеннями напору при низьких подачах.

Осьові (пропелерні) насоси, робочим органом яких є лопатеве колесо пропелерного типу. Рідина цих насосах переміщаються вздовж осі обертання колеса. Швидкохідні насоси з високим коефіцієнтом швидкохідності, характеризуються великими значеннями подач, але низьких значеннях напору.

Напівосьові (діагональні, турбінні) насоси, робочим органом яких служить півосьове (діагональне, турбінне) лопатеве колесо.

Вихрові насоси — окремий тип лопатевих насосів, у яких перетворення механічної енергії на потенційну енергію потоку (напір) відбувається рахунок вихреобразования у робочому каналі насоса.

Використання вихрового насоса виправдане при значенні коефіцієнта швидкохідності. Вихрові насоси у багатоступінчастому виконанні значно розширюють діапазон робочих тисків при малих подачах, знижуючи коефіцієнт швидкохідності до значень, притаманних насосів об’ємного типу.

Вихрові насоси поєднують переваги насосів об’ємного типу (високий тиск при малих подачах) та динамічних насосів (лінійна залежність напору насоса від подачі, рівномірність потоку).

Струменеві насоси, в яких переміщення рідини здійснюється за рахунок енергії потоку допоміжної рідини, пари або газу (немає рухомих частин, але низький ККД).

Тарани (гідротарани), що використовують явище гідравлічного удару для нагнітання рідини (мінімум рухомих частин, майже немає поверхонь, що труться, простота конструкції, здатність розвивати високий тиск на виході, низькі ККД і продуктивність).