Объёмные насосы: классификация и принцип действия

Каждый механизм подразделяется на 2 категории в зависимости от того, какой тип  движения он использует. Существует поступательное и вращательное движение.

Поступательные насосы

Первая категория это поступательные насосы. Каждый поступательный насос имеет расширяющуюся и сжимающуюся камеру и клапаны, чтобы подводить жидкость к насосу, а затем направлять её в трубопровод. 

Поршневой насос

Механизм состоит из поршня внутри цилиндра с обратными клапанами на входе и на выходе.

 Когда поршень совершает ход (вверх в данном случае), объем внутри цилиндра расширяется. Давление снижается и открывается всасывающий клапан, а жидкость через подводящее отверстие попадает в цилиндр.

 

По определению обратные клапаны пропускают жидкость только в одном направлении. Поэтому они предотвращают обратные потоки жидкости и направляют жидкость через насос.

Когда  открывается всасывающий клапан, то нагнетательный закрывается. При нагнетательном ходе поршня, в ходе вниз в данном случае, поршень давит на жидкость в цилиндре, давление нарастает, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается, чтобы выпустить жидкость в трубопровод.

Аксиально-поршневой насос

Он более сложен, чем демонстрационный пример, но его принцип действия такой же.

Аксиально-поршневой насос имеет множество поршней, которые равно распределены на вращающейся под углом плите.

Когда плита вращается, поршень направляется внутрь цилиндров или наружу.

Как и большинство поступательных насосов, поршневые насосы довольно эффективны и способны создавать большое давление.

Плунжерный насос

Плунжерные насосы схожи с поршневыми насосами, но они работают немного по-другому. В отличие от  плотно закрепленного поршня, плунжер закреплен свободно.

Физическая масса плунжера изменяет объём камеры и перемещает жидкость.

Это — плунжерный насос тройного действия, у которого плунжеры расположены в шахматном порядке для плавного нагнетания жидкости.

Диафрагменный насос

В отличие от плунжерного насоса и поршневого, здесь есть растягивающаяся резиновая диафрагма. Когда она растягивается, объем камеры изменяется, что заставляет жидкость входить и выходить из рабочей камеры.

Например, пневматический насос с двумя диафрагмами. Он имеет две диафрагмы расположенные обратно друг к другу. Диафрагмы связаны штоком, поэтому он двустороннего действия.

Основное преимущество диафрагменных  насосов в том, что он не требует уплотнения, потому что сухая и мокрая часть насоса отделены друг от друга самой диафрагмой.

Вращающиеся насосы

Все вращающиеся насосы используют движущуюся камеру, которая улавливает жидкость и доставляет с одной стороны насоса в другую.

Шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый насос правильно называть внешним. Механизм состоит из 2 вращающихся шестерен внутри овального корпуса. Одна шестерня – ведомая, другая — ведущая.

 

Во всасывающем отверстии жидкость попадает между зубьями шестерни и внутрь стенки корпуса. Вращательное движение двигает полость из одной части насоса в другую. И когда зубья снова уходят в сцепление – полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Другая конфигурация шестерёнчатого механизма – внутренняя.

 

Здесь нижняя шестерня в круглом корпусе двигает внутреннюю шестерню. Шестерни разделены полукругом. Жидкость попадает в одну из двигающих полостей между внутренней шестерней и полукругом, или внешней шестерней и полукругом. Как и во внешнем шестерёнчатом насосе, полость двигаются из одной части насоса в другую. Когда зубья возвращаются за сцепление, полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Кулачковый насос

Кулачковый насос работает схоже с шестерёнчатым насосом.

Но роторы двигаются независимо с синхронными шестернями. Роторы имеют два или более кулачков, и двигающаяся полость формируется между внешней поверхностью кулачков и внутренней стенкой овального корпуса. Когда один из кулачков вращается от центра корпуса, частный зазор между кулачком и другим ротором закрывает полость и выталкивает жидкость в нагнетательное отверстие.

Лопастной насос

Его роторы имеют пазы для скользящих лопаток. Центробежная сила выбрасывает лопатки до соприкосновения с внутренней части круглого корпуса, создавая герметичную полость. Когда вращается ротор, лопатки, то выпадают из пазух, то заново впадают в них. Полость, проходя через всасывающее отверстие, увеличивается и захватывает жидкость. Проходя через нагнетательное отверстие, камера уменьшается, выталкивая жидкость. Достоинства этих насосов в том, что они изнашиваются равномерно, потому что их лопатки всегда соприкасаются со стенками.

Перистальческий насос

Перистальческий насос имеет растягивающийся шланг, зажатый между роликами  и внутренней частью корпуса. Так как, ролики вращаются вокруг центральной оси, они сжимают жидкость, и двигают её через шланг к всасывающему отверстию. Как и диафрагменные насосы, перистальческие насосы не требуют уплотнения, потому что жидкость полностью находится внутри шланга. Они превосходны при перекачивании вязких жидкостей с кучей солей.

Винтовой насос

Они могут иметь один вал с множеством винтов на нём. Но обычно они имеют два или три вала. Центральный вал двигает другие валы, как винт или червячная передача. Когда винт вращается в корпусе, жидкость попадает в шаги между резьбой, проходит по всей длине камеры  и попадает в нагнетательное отверстие.

Кавитационный насос

Этот необычный насос очень похож на винтовой насос, но он функционирует иначе. Ротор имеет форму спирали, а корпус внутри имеет форму двойной спирали. Когда ротор расширяется и качается внутри корпуса, создается полость, проходящая по длине всего корпуса, жидкость попадает в эту полость и доходит до нагнетающего отверстия.