Классификация объемных насосов

Объемные насосы делятся на возвратно-поступательные, роторные и крыльчатые.
В возвратно-поступательных насосах вытеснители совершают только прямолинейное движение. По виду вытеснителей они бывают поршневые, плунжерные и диафрагменные.

В роторных насосах вытеснители совершают либо вращательное движение, либо одновременно вращательное и возвратно-поступательное движение. В свою очередь роторные насосы, вытеснители которых совершают вращательное движение, бывают шестеренные и винтовые, а насосы с вращательным и возвратно-поступательным движением - пластинчатые (шиберные), радиально- и аксиально-поршневые.
Крыльчатые насосы — это ручные насосы, играющие вспомогательную роль.
Конструктивные особенности возвратно-поступательных насосов (такие как наличие клапанов) определяют их свойства: неравномерность подачи, ограниченная скорость движения вытеснителя, а также необходимость преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение.
Вследствие того, что в роторных насосах происходит перемещение рабочих камер с жидкостью из полости всасывания в полость нагнетания, эти насосы отличаются от насосов возвратно-поступательных отсутствием всасывающих и нагнетательных клапанов. Эти и некоторые другие конструктивные особенности роторных насосов обусловливают их более высокую быстроходность, непосредственную связь с двигателем, большую равномерность подачи, обратимость, т.е. способность работать в качестве гидромоторов при подводе к ним жидкости под давлением. Однако роторные насосы способны работать лишь на неагрессивных жидкостях, обладающих смазывающими свойствами, и более вязких, чем вода.

Гидромашины и их классификации

Роль гидравлических машин в целенаправленной деятельности человека, как в прошлом, так и в настоящее время, очень велика. Известно, что люди еще в далеком прошлом применяли различные приспособления и механизмы для нужд водоснабжения, орошения и др., также известно применение различных водяных и ветряных двигателей для преобразования энергии потока воды (воздуха) в энергию двигателя.

В настоящее время можно сказать, нет отрасли промышленности, в которой не использовались бы гидравлические машины. Гидравлические машины, в частности насосы самых различных конструкций и типоразмеров, широко применяются в нефтяной промышленности при бурении скважин, добыче нефти, сборе, транспорте и подготовке нефти.
Гидравлические машины - это машины, преобразующие механическую энергию двигателя в механическую энергию потока жидкости или, наоборот, механическую энергию потока жидкости в механическую энергию двигателя.
Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидромоторы).
Насосами следует называть гидравлические машины, в которых механическая энергия преобразуется в энергию перекачиваемой жидкости. Здесь понятие жидкости представляется в широком смысле, т.е. к категории жидкости относятся и сильносжимаемые среды, т.е. газы. В таком представлении о жидкой среде компрессоры также являются насосами, предназначенными для перекачки газов.
Насосы, включая компрессоры, имеют много общего с гидродвигателями, т.к. в них совершается процесс, обратный процессу, происходящему в насосах, т.е. энергия жидкости (газа) преобразуется в механическую энергию двигателя. Этим объясняется то, что конструктивное оформление насосов и гидродвигателей в принципе одинаковое.
Под гидроприводом следует представлять систему, в которой энергия жидкости (газа), перекачиваемой насосами (компрессорами) используется для привода в действие гидродвигателя (пневмодвигателя). Механическая энергия двигателя используется для привода в действие различных механических систем.
Насосы делятся по принципиальному отличию в устройстве и принципу действия на динамические и объемные.
Динамическими называются насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил, приложенных к жидкости, в незамкнутой рабочей камере, постоянно сообщающейся со входом в рабочую камеру и выходом из нее.
Объемными называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется за счет периодического вытеснения ее из замкнутой рабочей камеры при помощи вытеснителей.
К динамическим относятся лопастные, вихревые и струйные насосы, а к объемным насосам относятся поршневые, роторные и диафрагменные.
Гидродвигатели также делятся на динамические и объемные.
К динамическим гидродвигателям относятся турбины, которые делятся на радиальные, радиально-осевые, осевые и тангенциальные.
К объемным гидродвигателям следует отнести все типы объемных насосов, т.к. они в принципе могут быть использованы в качестве гидродвигателей с определенными конструктивными особенностями, необходимыми для гидравлически наиболее целесообразного осуществления обратного процесса - преобразования энергии потока жидкости в энергию двигателя.

Классификация лопастных насосов

Лопастные насосы по направлению движения жидкости на выходе из рабочего колеса относительно оси вращения делятся на радиальные, в которых поток движется перпендикулярно оси вращения (центробежные насосы), осевые - поток жидкости движется параллельно оси вращения и диагональные - поток движется наклонно к оси вращения под произвольным углом.

Сочетание рабочего колеса с подводящими и отводящими устройствами называется ступенью насоса.
По числу ступеней лопастные насосы бывают одноступенчатые и многоступенчатые.
Таким образом, многоступенчатые насосы применяют для увеличения давления.
По числу потоков насосы могут быть одно- и многопоточными. Например, насос с рабочим колесом двустороннего входа жидкости является примером двух поточного насоса.

Движение жидкости в каналах рабочего колеса центробежного насоса

Движение реальной жидкости в межлопаточных каналах рабочего колеса представляет собой весьма сложный гидромеханический процесс. Поэтому до настоящего времени уравнения движения получить чисто теоретическим путем не удается. Теоретические уравнения движения жидкости в межлопаточных каналах динамических гидромашин (лопаточных насосов и гидротурбин) получены Л.Эйлером при следующих двух допущениях:
1 Жидкость идеальная, т.е. гидравлические сопротивления не учитываются.
2 Жидкость движется в виде бесконечного числа элементарных струек, строго повторяющих форму лопаток.
Эти допущения облегчают теоретическое исследование движения жидкости в лопаточных системах, но в дальнейшем требуют внесения существенных поправок на основании экспериментальных исследований.
Движение каждой частицы жидкости потока в рабочем колесе является сложным, абсолютная скорость, которой складывается из переносной и относительной скоростей. Скорость переносного движения - это линейная скорость вращательного движения точки рабочего колеса, где в данный момент находится частица жидкости. Эта скорость направлена по касательной к окружности, на которой находится частица. Относительная скорость - это скорость перемещения частицы относительно лопатки колеса: вектор относительной скорости направлен по касательной к лопатке.

Параллелограммы скоростей на входе в межлопаточные каналы и выходе из них