Фундаментальна класифікація за принципом дії
Насос — це машина, призначена для перетворення механічної енергії двигуна в енергію рідини, що перекачується. За механізмом цієї дії насоси поділяються на два основні класи:
А. Об’ємні насоси
У цих насосах підвищення енергії та тиску рідини відбувається в результаті витіснення її з замкнутого простору робочої камери рухомими тілами.
- Зворотно-поступальні: робочий орган (поршень, плунжер, діафрагма) здійснює зворотно-поступальний рух.
Б. Динамічні насоси (лопатеві та тертя)
У динамічних насосах енергія та тиск рідини підвищуються завдяки силовій взаємодії рідини з робочими органами, які рухаються постійно:
- Лопатеві насоси: рідина набуває енергії під дією відцентрової сили, створюваної обертанням лопатевого колеса.
- Приклади: відцентрові (найпоширеніші) та осьові (пропелерні).
- Насоси тертя (також струминні, вихрові): підвищення енергії відбувається за рахунок вихрового руху або передачі імпульсу від іншого потоку.
Класифікація насосів за ринципом дії: об’ємні / динамічні
Фундаментальна класифікація насосного обладнання базується на характері сил, що переважають під час роботи, та механізмі перетворення енергії. Це визначає два основні класи: об’ємні (позитивного витіснення) та динамічні (лопатеві).
- Об’ємні насоси (позитивного витіснення)
Робочий процес об’ємних насосів ґрунтується на циклічному заповненні замкнутої робочої камери рідиною та подальшому її механічному витісненні (виштовхуванні). У цих насосах переважають сили тиску.
Ключові властивості об’ємних насосів:
- Перетворення енергії: одноступеневе (енергія двигуна безпосередньо перетворюється на потенційну та кінетичну енергію рідини).
- Тиск і подача: високонапірні агрегати. подача здійснюється порціями, що призводить до пульсацій тиску та потоку.
- Всмоктування: мають здатність до самовсмоктування (“сухе” всмоктування) – можуть створювати у всмоктувальній лінії вакуум, необхідний для підйому рідини.
- Герметичність: характерна циклічна герметичність (постійне відділення напірної гідролінії від всмоктувальної).
- В’язкі рідини: ідеальні для перекачування високов’язких рідин.
- Недоліки: чутливі до абразивних забруднень. Робочий процес неврівноважений (висока вібрація), що вимагає масивних фундаментів.
Основні види об’ємних насосів:
| Вид Насоса | Принцип Дії | Переваги та Застосування |
|---|---|---|
| Поршневі/плунжерні | Зворотно-поступальний рух робочого органу. | Створення надвисокого тиску. Використовуються у дозуванні та гідравліці (наприклад, триплунжерні). |
| Гвинтові (шнекові) | Обертання одного чи кількох гвинтів у нерухомій обоймі. | Дбайливе перекачування, ідеальні для високов'язких рідин та продуктів зі структурою (харчова промисловість). Самовсмоктування (до 9 м). |
| Пластинчасто-роторні (Шиберні) | Пластини (шибери) висуваються з ротора, створюючи камери. | Самовсмоктувальні, забезпечують рівномірний потік. Для перекачування мастильних рідин (олії, ДП). |
| Перистальтичні | Ролик продавлює гнучкий шланг. | Хімічно інертні (рідина не контактує з механізмами), висока надійність. Для в'язких продуктів та дозування. |
| Мембранні (Діафрагмові) | Переміщення гнучкої мембрани, зазвичай від стисненого повітря. | Простота конструкції, самовсмоктування (до 9 м). Для агресивних рідин та рідин із частинками. |
| Імпелерні (м'який ротор) | М'який ротор (імпелер) ексцентрично обертається в корпусі. | Забезпечують ламінарний потік. Використовуються як дозатори, харчове, кислотостійке виконання. |
- Динамічні Насоси
Робочий процес динамічних насосів ґрунтується на постійному з’єднанні входу та виходу з насоса. Рідина набуває енергії завдяки силам інерції (лопатеві) або тертя.
Ключові властивості динамічних насосів:
- Перетворення енергії: подвійне перетворення енергії: 1) Механічна → Кінетична + Потенційна (у робочому колесі); 2) Кінетична → Потенційна (у відвідному пристрої).
- Подача та потік: рівномірна подача та врівноваженість робочого процесу (мінімальна вібрація).
- Забруднення: можливість перекачування забруднених рідин (шлам, пісок).
- Всмоктування: не здатні до самовсмоктування (вимагають попереднього заповнення корпусу рідиною).
Основні види динамічних насосів:
- Лопатеві насоси (робочий орган – лопатеве колесо):
- Відцентрові: перетворення енергії відбувається за рахунок відцентрових сил. Найпоширеніший тип.
- Підвиди: Консольні (робоче колесо на кінці валу), радіальні (високий напір, низька подача), відцентрово-шнекові (для карамелізованих, склеювальних мас).
- Осьові (пропелерні): рідина переміщається вздовж осі обертання. Характеризуються великою подачею при низькому напорі.
- Напівосьові (діагональні/турбінні): комбінація характеристик осьових і відцентрових.
- Відцентрові: перетворення енергії відбувається за рахунок відцентрових сил. Найпоширеніший тип.
- Насоси тертя та спеціальні динамічні:
- Вихрові: поєднують переваги обох класів (високий тиск при малих подачах, як у об’ємних, але рівномірність потоку, як у динамічних).
- Струменеві (інжектори): ереміщення рідини за рахунок енергії допоміжного потоку (пари, газу). не мають рухомих частин, але низький ККД.
- Гідротарани: використовують явище гідравлічного удару для нагнітання. Прості, надійні, можуть розвивати високий тиск, але мають низький ККД.