Откачка воды и многое другое

Весь прогресс в жизни людей основан в первую очередь на доступе к воде. Для того, чтобы стены поднялись, эту воду необходимо подавать по мере их подъема. Как это сделать и, главное, не переутомить себя со времен фараонов, мы можем проследить в тексте ниже.

2000 пен Египтяне изобретают подъемный кран (1), ведро, привязанное к веревке, которая набирает воду. Это не явно водяной насос, но в основе изобретения лежит та же идея — подъем воды.

XNUMX век до н.э. Греческий конструктор и изобретатель Ктесибиос изобретает ручной насос, похожий на гораздо более позднюю конструкцию Герона Александрийского. Это был двухцилиндровый огнемет, часто использовавшийся в древности (см. также:).

200 пен Другой великий древний изобретатель, Архимед, разработал новый тип насоса, который теперь называется винтовым насосом Архимеда (2). Она подняла воду, которая затем использовалась для орошения полей. Для его работы требовалось не менее двух человек, вручную вращающих винт. В течение этого периода.

2. Винтовой насос Архимеда

1475 В письме итальянского инженера эпохи Возрождения Франческо ди Джорджио Мартини есть упоминание о центробежном насосе.

3. Бюст Готфрида Генриха Графа цу Паппенгейма.

1580 Итальянец Агостино Рамелли изобретает пластинчатый насос. Он описал это в своей книге «Многие машины капитана Агостина Рамелли», в которой также были представлены другие многоразовые насосы и конструкции двигателей.

1636 Немецкий инженер Готфрид Генрих Граф цу Паппенгейм (3) изобретает насос с поворотным механизмом с двойным зубчатым зацеплением. В этой конструкции можно отказаться от обратных клапанов, используемых в лопастном насосе. Изобретение Паппенгейма приводилось в движение колесом, приводимым в движение энергией струи. Этот тип шестеренчатого насоса использовался для питания фонтанов. В настоящее время мы находим их в смазочных механизмах.

1643 На протяжении многих веков не удавалось объяснить, почему поршневой водяной насос не способен поднимать воду с глубины более 9 м. Ответ на этот вопрос дал только выдающийся итальянский ученый Эванджелиста Торричелли, объяснив явление наличие атмосферного давления.

1650 Отто фон Герике изобретает свой поршневой вакуумный насос (4). В нем используется технология кожаных уплотнений для предотвращения утечки воды между цилиндром и поршнем.

4. Вакуумный насос Отто фон Герике

1674 Сэр Сэмюэл Морланд запатентовал плунжерный насос. Это позволяло поднимать гораздо большее количество воды, чем любая ранее известная конструкция. Он использовался, в том числе для подачи воды в Виндзорский замок. Изобретатель был колоритным персонажем — он работал в том числе дипломатия, шпионаж, математика.

1687 Француз Дени Папен строит первый настоящий центробежный насос (5). Он состоял из прямых лопастей, и изобретатель использовал их для местного дренажа.

1698 Томас Эйвери разрабатывает насос, который использует пар для создания вакуума, который затем всасывает воду.

1738 Голландско-швейцарский математик Даниэль Бернулли разработал уравнение, позже названное уравнением Бернулли, связанное с принципом течения жидкости. Об этом он написал в своей книге «Гидродинамика».

Уравнение Бернулли — одно из основных уравнений гидродинамики идеальных жидкостей. Он описывает поведение плотности полной энергии на линии тока. В базовом варианте оно справедливо для стационарного течения идеальной несжимаемой жидкости, а в расширенном — для идеальной баротропной жидкости.

Уравнение Бернулли вытекает из принципа сохранения энергии и, по замыслу его автора, должно быть его записью с использованием гидродинамических параметров.

5. Разрез одного типа центробежного насоса.

1848 Генри Р. Уортингтон изобретает первый действующий паровой насос (6). Он состоял из двух параллельных приводных цилиндров (пара или сжатого воздуха) и двух цилиндров насосов, действующих с двух сторон. Конструкции Уортингтона использовались в то время для приведения в движение катеров и кораблей ВМС США, а также для питания котлов, нефтяных и гидроэлектропроводов. С тех пор устарели и питательные насосы, т.е. насосы с приводом не вручную, а механически.

6. Реконструированный паровой насос Уортингтона в американском музее.

1849 В Даун и Ко. Seabury S. Gould производит первый цельнометаллический насос.

1851 Британский изобретатель Джон Аппольд первым применил изогнутые лопасти в центробежном насосе. За это он получил медаль на Большой выставке в Хрустальном дворце (всемирная выставка в Лондоне). Насос Appolda с изогнутыми лопастями имел КПД 68%, что более чем в три раза превышало эффективность любого другого насоса, представленного на рынке в то время.

1857 Джейкоб Эдсон изобретает диафрагменный (мембранный) насос и основывает Edson Corporation.

1860 Адам С. Кэмерон строит первый поршневой паровой насос, а затем создает завод Cameron Steam Pump Works. Его первые поршневые насосы стали популярными на грузовых и военных кораблях, плавающих в океане в то время.

1874 Чарльз Барнс из Нью-Брансуика изобретает лопастной насос. Лопасти в таком насосе заделаны в рабочее колесо, расположенное эксцентрично внутри корпуса насоса. Лопасти подтянуты к корпусу пружинами. При вращении рабочего колеса они соскребают жидкость из всасывающей камеры в межлопастное пространство, передавая ее в напорную камеру насоса.

1880-1900 Паровые машины использовались для перекачки сточных вод с 80-х годов — использовались поршневые насосы, приводимые в действие непосредственно паровыми двигателями. Примерно в 1890 году их начали вытеснять паровые поршневые насосы меньшего размера. Плунжерные насосы, используемые на насосных станциях, со временем были заменены на эжекторные.

В конце XNUMX века были разработаны многочисленные решения для насосов для сточных вод, в том числе Насосы Адамса, гигантские насосы или такие же оригинальные решения, как слегка забытый насос Хамфри, работающий аналогично импульсному реактивному двигателю (до наших дней дожил только один комплектный насос этого типа).

1886-1896 В 1886 году Йенс Нильсен разработал принцип откачки с внутренним редуктором — он хотел создать насос для удаления лишней воды, которая попала в его известняковый карьер из близлежащего ручья. В 1911 году изобретатель строит первый шестеренчатый насос по этому принципу и в это же время основывает компанию Viking Pump Company (7).

7. Штаб-квартира Viking Pump Company

1892 Двигатели внутреннего сгорания стали использоваться для приведения в действие водяных насосов. С начала XNUMX века ранее применявшиеся приводы все чаще заменялись электродвигателями, благодаря чему насосы стали работать эффективнее и повысилась их надежность.

1897-1903 Престон К. Вуд строит первый погружной турбинный насос в Лос-Анджелесе.

8. Современный электрический погружной насос

1905 В штаб-квартире New York Times в Нью-Йорке установлены два трехступенчатых насоса Goulds, способных поднимать воду более чем на 100 метров.

1905 Созданы первые многоступенчатые центробежные насосы.

1908 Хейворд Тайлер создает первый подводный электродвигатель, так называемый мокрый статор, для бессальниковой работы циркуляционного насоса (8).

1912 Компания Durco Castings (позже известная как Durco Pump) изобретает Durion, универсальный коррозионно-стойкий материал, который вскоре будет использоваться в насосном оборудовании по всему миру.

1913 Изобретатель и инженер Альберт Болдуин Вуд строит винтовой насос с деревянным рабочим винтом.

1916 Армаис Сергеевич Арутюнов строит свои первые электропогружные насосы в России. Он проектирует их для работы на кораблях, в колодцах, шахтах и ​​нефтяных скважинах. Благодаря дальнейшим усовершенствованиям конструкции Arutunoff появилось больше типов погружных насосов, что позволяет использовать их для таких задач, как перекачка питьевой воды, создание фонтанов и откачка сточных вод.

9. Рене Муано со своим изобретением

1923 Компании Ruthman разрабатывает и производит первый в мире вертикальный насос без уплотнений.

1929 Pleuger становится пионером в области двигателей для погружных турбинных насосов. Его первым предложением были погружные моторные дренажные насосы для метрополитена и его строительства. Pleuger также первым успешно применил погружные насосы в морских установках.

1930 Рене Муано (9) получает докторскую степень за свою работу, которая привела к созданию развивающегося винтового насоса. В нем используется определенная геометрия элементов смещения, то есть ротора и статора. Объемные камеры за счет вращательного движения перемещаются вдоль оси насоса, и их перемещение вызывает перемещение среды.

1936 Роберт Шин изобретает дозирующий насос. Сердцем его изобретения был метод регулировки громкости. Первые насосы конструктор собирал в подвале своего отца, Милтона Роя Шина.

1939 Durco разрабатывает Alloy 20, который становится стандартным материалом для изготовления насосов, особенно их поверхностей, подверженных коррозии.

1942 Команда инженеров Gorman-Rupp создает первый насос для сточных вод на рынке, который также может перекачивать твердые отходы. Дизайн был ответом на строгие требования к очистке септиков и других резервуаров для сточных вод.

1949 Компания HMD поставляет первый серийный насос с магнитным приводом (10). В таком решении нет вращающегося уплотнения. Жидкостная камера остается полностью закрытой, а ротор вращается снаружи магнитами. Конструкции магнитного привода стали нормой в приложениях, требующих использования насосов, устойчивых к коррозии.

10. Современный насос с магнитным приводом

1956 Flygt представляет погружной насос для сточных вод с нагнетательным патрубком и регулятором уровня — он получил название насоса CP.

1979 Gusher разрабатывает многоступенчатые насосы для более высоких давлений в станкостроении.

1980 Насосная промышленность внедряет электронные системы управления для повышения энергоэффективности и производительности оборудования.

1984 На рынке появляются первые специализированные объемные насосы для сельскохозяйственного применения. Их производит компания Sienco.

1985 Sims строит первый конструкционный композитный насос. В 1990 году он получает награду за инновационный продукт за эти устройства. ВМС США предоставили компании соответствующие разрешения на использование этого типа насосов в судостроении.

Компания Sims первой произвела сертифицированные композитные насосы в 1994 году, первые композитные насосы вертикальной серии в 2002 году и композитные противообледенительные насосы в 2010 году.

Классификация насосов

Самая общая классификация делит насосы на:

• рабочий объем (включая, например, поршень),
• вихрь (например, поток),
• вакуум.

Объемные насосы Работают они, как следует из названия, по принципу вытеснения некоторого количества жидкости из области всасывания в результате движения рабочего органа (поршня, плунжера, крыльев, ротора). Зона всасывания должна быть изолирована от зоны нагнетания.

К объемным моделям относятся насосы:

• поршень,
• многопоршневой,
• диафрагма,
• флюгер,
• зубчатый,
• винт,
• распределительный вал,
• крылатый, 
• проводной,
• консервированный.

Вихревые насосы работать таким образом, что ротор увеличивает так называемый закручивание жидкости (момент импульса), создающее эффект всасывания на входе и избыточное давление на стороне нагнетания. По способу преобразования энергии эти насосы делятся на извилистые и циркуляторные.

В извилистых поток осуществляется через ротор с лопастями соответствующей формы. Механическая энергия передается через ротор и увеличивает угловой момент протекающей жидкости. По конструкции рабочего колеса винтовые насосы делятся на центробежные и геликоидальные.

В циркуляционных моделях жидкость циркулирует внутри или вокруг ротора. Процесс преобразования энергии из механической в ​​гидравлическую происходит путем обмена количеством движения (импульса) между жидкостью, находящейся в состоянии покоя, и жидкостью, движущейся в области ротора. Жидкость проходит через роторы многократно, каждый раз испытывая импульсный прирост энергии, благодаря чему достигаются низкие значения скоростной характеристики.

Вакуумные насосы (экстрастеры, присоски) — устройства, используемые для удаления газов (создания вакуума) в замкнутом пространстве. По принципу действия их делят на: объемные, струйные, ионно-сорбционные, ионно-магнитные, молекулярные, конденсационные, адсорбционные и ионные.