БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (НА)
Основной параметр Н. — количество жидкости, перемещаемое в единицу времени, т. е. осуществляемая объёмная подача Q . Для большинства Н. важнейшими техническими параметрами также являются: развиваемое давление p или соответствующий ему напор H , потребляемая мощность N и кпд h.
Терминология. Названия большинства устройств, применяемых для всасывания и нагнетания жидкостей, состоят из слова «Н.» и соответствующего определения, характеризующего, как правило, либо принцип его действия (например, центробежный, электромагнитный), либо особенности конструкции (горизонтальный, зубчатый, шиберный), либо подаваемую среду (например, грунтовой насос ). Иногда определительное слово фиксирует назначение или область применения Н. (например, лабораторный, дозировочный), тип привода (ручной, с электроприводом), а также автора конструкции (например, насос Гемфри) или название фирмы (насос СИХИ — по первым буквам слов Simen Hinsch; насос Фарко — по имени владельца завода). Некоторые из рассматриваемых устройств получили особые названия, например: газлифт , одна из конструкций которого называется маммут-насос, или насос Маммута; вытеснители , к которым относится монжус , называемый также насосом Монтежю, или пневматический Н.; гидроэлеватор , инжектор и эжектор , являющиеся разновидностями струйного Н. Под названием Н. известны также устройства совершенно иного назначения, например: вакуумные насосы , предназначенные для удаления газов из замкнутых объёмов; тепловой насос — установка для передачи теплоты из окружающей среды (воздуха или воды), имеющей низкую температуру, к объекту с более высокой температурой (например, к воде отопительной системы); Н. магнитного потока, осуществляющий периодические изменения магнитного потока в замкнутой цепи, и др.
Классификация. Устройства для напорного перемещения жидкостей разделяют на виды и разновидности по различным признакам, например по принципу действия и конструкции. Такой признак положен в основу классификации, представленной в Государственном стандарте СССР (ГОСТ 17389—72). Н. можно также условно разделить на 2 группы: насосы-машины, приводимые в действие от двигателей, и насосы-аппараты, которые действуют за счёт иных источников энергии и не имеют движущихся рабочих органов. Н.-машины бывают лопастные (центробежные, осевые, вихревые), поршневые, роторные (шестерённые, коловратные, пластинчатые, винтовые и др.). К Н.-аппаратам относятся струйные (жидкостно-жидкостные и газожидкостные), газлифты (в том числе эрлифты), вытеснители (в том числе паровые и газовые), гидравлические тараны , магнитогидродинамические насосы и др.
Н. всех типоразмеров в СССР имеют условные обозначения (марки), состоящие обычно из букв и цифр.
Историческая справка. Изобретение Н. относится к глубокой древности. Первый Н. для тушения пожаров (рис. 1 ), который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий , был описан в 1 в. до н. э. древнегреческим учёным Героном из Александрии в сочинении «Pneumatica», а затем М. Витрувием в труде «De Architectura». Простейшие деревянные Н. с проходным поршнем для подъёма воды из колодцев, вероятно, применялись ещё раньше. До начала 18 в. поршневые Н. по сравнению с водоподъёмными машинами использовались редко. В дальнейшем в связи с ростом потребностей в воде и необходимостью увеличения высоты её подачи, особенно после появления паровой машины, Н. постепенно стали вытеснять водоподъёмные машины. Требования к Н. и условия их применения становились всё более разнообразными, поэтому наряду с поршневыми Н. стали создавать вращательные Н., а также различные устройства для напорной подачи жидкостей. Т. о., исторически наметились три направления их дальнейшего развития: создание поршневых Н., вращательных Н. и гидравлических устройств без движущихся рабочих органов.
Подъём в развитии поршневых Н. наблюдался в конце 18 в., когда для их изготовления стали применять металл и использовать привод от паровой машины. С середины 19 в. начали широко внедряться в производство паровые прямодействующие поршневые Н. К этому периоду относится создание крыльчатых насосов , прообразом которых является поршневой Н. с кольцевым цилиндром, описанный французским инженером А. Рамелли в 1588 («Le diverse et articiose machine»). Развитие теории поршневых Н. тесно связано с работами отечественных учёных и инженеров (К. Бах, Г. Берг, А. П. Герман, В. Г. Шухов, П. К. Худяков, И. И. Куколевский, А. А. Бурдаков и др.). Достижения в области поршневых Н. были широко использованы также при создании поршневых компрессоров, гидравлических прессов и др. устройств, но сами поршневые Н. начиная с 20—30-х гг. 20 в. стали заметно вытесняться из ряда областей центробежными, роторными и др.
Другой путь развития Н. начался с изобретения так называемых вращающихся Н., имевших по одному ротору, которые также были описаны Рамелли. Н. с эксцентрическим ротором является прототипом современных шиберных насосов. В 1624 И. Лейрехон в книге «La rе'crе'ation mathе'matiqae» описал двухроторный коловратный насос (рис. 2 ), который можно рассматривать как прообраз современных зубчатых Н. В дальнейшем появились и др. разновидности роторных Н., представителем которых является, например, лабиринтный насос , созданный уже в 50-е гг. 20 в. Первый вихревой Н., названный центробежным самовсасывающим, был предложен в 1920 в Германии инженером С. Хиншем, затем появились и др. разновидности.
Идея использования центробежной силы для подачи жидкостей возникла в 15 в. ещё у Леонардо да Винчи и, по-видимому, независимо от него была реализована в начале 17 в. французским инженером Бланкано, построившим простейший центробежный Н. для подачи воды (рис. 3 ), рабочим органом которого служило открытое вращающееся колесо. Один из первых центробежных Н. со спиральным корпусом и четырёхлопастным рабочим колесом (рис. 4 , а) был предложен французским учёным Д. Папеном , который усовершенствовал конструкцию ранее известной воздуходувки «Hessians» (рис. 4 , б). В конце 19 в., когда появились быстроходные тепловые, а затем электрические двигатели, центробежные Н. получили более широкое применение. В 1838 русский инженер А. А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил одноступенчатый центробежный Н., в 1846 американский инженер Джонсон предложил многоступенчатый горизонтальный Н., в 1851 аналогичный Н. был создан в Великобритании по патенту Гуинна (насос Гуинна), в 1899 русский инженер В. А. Пушечников разработал вертикальный многоступенчатый Н. для буровых скважин глубиной до 250 м . Этот Н., построенный в Париже на заводе Фарко (насос Фарко), предназначался для водоснабжения Москвы, имел подачу 200 м3 /ч , кпд до 70%. В России первые центробежные Н. начали изготовлять в 1880 на заводе Г. Листа в Москве.
Развитие осевых Н. основывалось на опыте аналогичных им гидротурбин . Проектирование и исследование осевых (пропеллерных и поворотно-лопастных) Н. относится к концу 19 — началу 20 вв. В СССР эти Н. разрабатываются начиная с 1932 на заводе «Борец» (под руководством М. Г. Кочнева), во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромашиностроения (С. С. Руднев и др.), в харьковском институте «Промэнергетика» (Г. Ф. Проскура и др.), а с 1934 на опытной установке в г. Дмитрове (под руководством И. Н. Вознесенского). Большую роль в создании теории и совершенствовании конструкции центробежных и осевых Н. сыграли труды Л. Эйлера, О. Рейнольдса, Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, К. Пфлайдерера и др. учёных.
Третье направление развития устройств для напорной подачи жидкостей объединяет несколько путей создания и совершенствования Н.-аппаратов. Прототипы вытеснителей, согласно свидетельству Герона, изготовлялись уже в Древней Греции (устройства для вытеснения из сосуда воды подогретым воздухом или водяным паром). Первым вытеснителем производственного назначения была предложенная в 1698 английским инженером Т. Севери паровая водоотливная установка. Это устройство можно считать прототипом изобретённого в Германии в 1871 Халлем пульсометра , имевшего 2 камеры и действовавшего автоматически.
Идея использования сжатого воздуха для подачи воды высказывалась в 1707 Папеном и др. инженерами, но практически была применена значительно позже (в 20 в.) — в монжусе и в двухкамерном водоподъёмнике вытеснения для водяных скважин (конструкция инженера В. П. Савотина, СССР). Подача воды под действием давления продуктов сгорания жидкого топлива была осуществлена в Великобритании в 1911 Н. Л. Гемфри (см. в ст. Вытеснитель ).
