Категории
Главная страница > Энциклопедический словарь Железнова, страница 322 > Насосы

Насосы

Насосы (помпы) в широком смысле слова—все механизмы, служащие для перемещения жидкостей, главным образом, капельных, реже газообразных (оН.для газов и воздуха см. пневматические машины), в узком же, более употребительном смысле—только те из названных выше механизмов, перемещен е жидкостей которыми достигается при посредстве передвижения одной части этих механизмов по отношению к другой, как, например, поршня в цилиндре поршневого Н., лопаток в кожухе центробежного Н. и тому подобное.

Н., понимаемый в первом, широком смысле, является одним из древнейших механизмов, в котором нуждался человек с целью орошения земель при их земледельческой обработке и для домашнего обихода. То были различного рода черпаковые механизмы, в виде ли отдельных черпаков, в роде посейчас встречающихся деревенских колодезных „журавлей“, или же в виде безконечной спускающейся в колодец гибкой ленты с целым рядом черпаков, надетой па колесо, приводимое в движение от привода, или же, наконец, в виде колес с прикрепленными ковшами или лопатками, черпающими воду при вращении от привода и поднимающими ее на более высокий уровень. Дальнейшее развитие Н. шло параллельно с развитием промышленности, и некоторые виды последней, в свою очередь, могли получить развитие только благодаря усовершенствованию водоподъемных средств; таково, па-пример, рудничное дело, невозможное в широком объёме без мощных Н. для откачки подземных вод (смотрите горное дело, XV“, 528/33); достаточно указать, что первая паровая машина (ИИыокомена и Уатта) была установлена в руднике для водоотлива. В настоящее время Н. встречаются повсюду как в домашнем обиходе, так и в самых разнообразных видах промышленности для перемещения как воды, так и других жидкостей, и, благодаря этому, разнообразие применяющихся типов Н. настолько велико, что какая-либо точная и вместе с тем простая классификация их является невозможной. В дальнейшем, для удобства рассмотрения, типы Н. разбиты на три класса по наиболее характерному признаку их работы, а именно по тому виду, в котором механизм И. сообщает перемещаемой жидкости приложенную к нему механическую энергию. Дело в том, что эпергия жидкости может проявляться в трех видах (смотрите tидравлика): либо в виде потенциальной энергии положения, либо потенциальной же энергии давления, либо, наконец, в виде кинетической энергии; таким образом, механическую энергию двигателя, приводящого в действие И., можно использовать следующими тремя характерными способами: 1) пепосредствепно поднять данный объём жидкости на некоторую высоту, не сообщая ему вовсе скорости и давления; по этой схеме работают все черпаковые механизмы, водоподъемные колеса и тому подобное.; 2) сообщить жидкости при помощи специальных органов давление, которое затем поднимает сф в закрытом трубопроводе на требуемую высоту или же перемещает таким же образом по горизонтальному направлению, преодолевая трение в трубах; таковы поршневые Н., воздушные и паровые подъемники, пульсометры и т. и.; 3) сообщить жидкости большую скорость, которая уже эатем целесоответствен-яыми приспособлениями может быть переведена в давление и может произвести требуемое перемещение жидкости; таковы Ии. центробежпые, струйные аппараты и др.

Подъемники первой категории могут иметь лишь ограниченную область применения по существу их действия: с одной стороны, достигаемая ими высота подъема ограничена в весьма небольших пределах раз-лерамц самого механизма, с другой же стороны, опи совершенно не приспособлены для подачи жидкости в иакрытых трубопроводах, не будучи в состоянии со-ибщить ей требуемого для этого давления. Эти меха-иизмы имели распространение в древности и в те иремепа, когда изготовление труб, выдерживающих инутренпее давление, было неизвестным, а подъем юды ограничивался небольшою высотою, ст» которой »па разводилась з необходимия места по открытым хелобам (фигура 1). Простота конструкции этих меха-иизмов, возможность употребления для их постройки иерева и изготовление их кустарным способом на иесге служит причиною того, что эти механизмы сохранится и до настоящого времени в местах, далеко

Фигура 1. Водоподъемное колесо.

удаленных от промышленных цептров и нуждающихся в орошении земель для земледелия (паир., у пас Крым, Кавказ, Туркестан); кроме того, водоподъемники той же категории можно встретить и в настоящее время при водоотливе в простейших строительных работах, например, черпаки с ручкою, подвешенные на канате. К черпаковым механизмам необходимо также отнести приспособления, употребляющияся в канализационном деле, для удаления сточных вод, содержащих осадки городских каналов из сборных колодцев перекачивателыиых станций. Однако и в этих специальных случаях техпика стремится не без успеха заменить эти громоздкие сооружепия более удобными и легко обслуживаемыми, принадлежащими к следующим ниже категориям водоподъемников. В связи с приборами, поднимающими непосредственно жидкость па более высокий уровень, заслуживает внимания механизм, имеющий пыне почти исключительно исторический интерес и называемый по имени изобретателя Архимедовым винтом (фигура 2); этот ирибор пред-

Фигура 2. Архимедов випт.

ставляет собою наклонно расположенную виптовую поверхность, вращая которую в окружающей ее неподвижной трубе, возможно поднимать воду, как по наклонной плоскости. Существуют попытки видоизменить конструкцию подъемников рассмотренной выше категории. сохранив идею, и придать им менее громоздкую и более современную форму, заменив в то же время дерево металлом. Таковы, например, так иаз. цепные Н. (фигура 3) Сущность их состоит в том, что поднимающаяся часть безконечной цепи с надетыми на пей кулачками (а иной раз и без пих) входит, направляемая блоками, в открытую с обоих концов трубу и увлекает своим движением воду, приподнимая ее по трвбе кверху; при действии подобного рода подъемника неизбежна, конечно, значительная обратная утечка воды, хотя в некоторых случаях и прилагаются старания для уменьшения подобной утечки снабжением, например, кулачков кожаными или резиновыми дисками, работающими наподобие поршней; тем но мфнЬе, простота его конструкции оправдывает некоторое его распространение в малых, притом периодически действующих установках. Оригинальным развитием идеи непосредственного подъема жидкости па более вы-

сокий уровепь является так пав. пневматический под-емтик, часто именуемый, по названию, данному ему его первым изобретателем, Мамут-Н. Он употребляется для подъема жидкости из глубоких буровых скважин, трудно доступных для обыкновенных норш-невых II. Идея его очень проста: по тонкой трубке нагнетается воздух под соответствующим давлением глубоко под уровень воды в буровой скважине и там выпускается в воду таким образом, что он ее захватывает в большом количестве и поступает вместе с ней в открытую снизу вертикальную подающую трубу; образующаяся при этом смесь воздуха с водой, как более легкая, поднимается в упомянутой вертикальной трубе на уровень гораздо более высокий, нежели уровень воды в колодце, и может достичь, при соответственном соотношении глубины воды в колодце и глубины входного отверстия для воздуха под водою, до поверхности земли и больше. Коэффициент полезного действия подобного рода прибора по самому существу не может быть особенно высоким, так как значительная часть воздуха остается неиспользованной; кроме того, нагнетание воздуха под сравнительно высоким давлением требует установки для этой цели особых компрессоров, не отличающихся также большим коэфф. пол. д. и значительно усложняющих все устройство; тем не менее, подобного рода подъемники пользуются немалым распространением в виду краиипей простоты тех частей механизма, которые опускаются под уровнем земли и могут весьма долго оставаться без ремонта и наблюдения, всегда требую щих длительной остановки работы глубоких скважин для извлечения прибора на поверхность земли. В последние годы делались не без успеха попытки применить этот прибор для подачи из буровых скважин нефти, жидкости более вязкой, пежели вода. Лишь в самое последнее время Мамут-И. пашел себе конкурента в центробежном II.

Наиболее важным представителем подъемных механизмов второй натвюрт является поршневой Н .} черезвычайно распространенный и по настоящее время тип подъемника для жидкости; он настолько усовершенствован за долгое время, протекшее с момента его изобретения (по данным Витрувия, первый поршневой II. был построен в 140 г. до Р. Хр. Ктезнбием, учителем 1ерона Александрийского), что дальнейшее его развитие почти совершенно остановилось, и большинство специалистов считает его невозможным.

Основными частями каждого поршневого II. являются: цилиндр, движущийся в пем взад и вперед поршень и клапаны, всасывающий и нагнетательный, изолирующие попеременпо пространство цилиндра, соответственно с движением поршпя, от жидкости верхнего и нижнего уровней, соединенных с Н. при помощи так называемым всасывающей и нагнетательной (напорной) трубы. Сущность действия поршневого Н. необыкновенно проста. Поршень, двигаясь в одну сторону, образует за собою пустоту, в которую засасывается вода нижнего уровпя по соответствующей трубе, подняв всасывающий клапан; при ходе поршня назад засосан

Ная вода вытесняется им в вапорпую трубу, при че!м клапан всасывающий закрывается, а пагнетательпиый открывается. Н. в подобного рода простейшей схеиме встречается и сейчас весьма часто в домашнеим и сельском хозяйстве, особенно в комбинации с таик паз. прохооным поршнем, являющимся соединением последнего с нагнетательным клапаном, причем напорная труба является продолжением насосного цилиндра (фигура 4). При работе поршня одной только стороной (так называемым Н. нростого действия) вода в нанюр-ной и всасывающей тру-бах двигается периодически, находясь в покое яа время, соответствующее половине хода шор-шпя. Такие остановкии в движении стол инертшого несжимаемого тела, каким является всякая капельная жидкость, вызывают удары в трубах, не допускающие быстгрой работы Н. во избежание расстройства и поломки труб; кроме того, т:акие остановки умепьша-ют производительность работы самих трубь, допуская их работу жишь в течение половины всего рабочого времени. В виду этого принцип (двойною действия П.,пре:дло-

женитый впфрвые, насколько известно, Ля-Гиром (de la Нигф) в 1716 году, явился значительным усовершенствованием; в нем поршепь работает обеими сторонами, засасывая жидкость одной стороной и нагнетая другой попеременно, причем напорная и всасывающая трубы для обеих сторон являются общими (фигура 5). Двойное действие, однако, значительно усложняет конструкцию, а потому там, где особенно ценны простота устройства и легкость наблюдения, предпочитают все же употреблять Н. простого действия, ставя, если нужно, два или три таких П. рядом; таковы, например, пожарные трубы (фигура 6), быстроходные Н. (смотрите ниже), Н. большого давления для гидравлических прессов и тому подобное. Развитием пары цилиндр—поршень является замена т. наз. дискового поршня скальпа-тычь (скалка, пыряло, плунжер), направляемым в своем движении не гладкими, точно обточенными степками цилиндра, как дисковой поршень, а специально устроенными сальниками; хотя вта комбинация и требует устройства сальника большого, чем прежде, диаметра и большей длины для лучшого направления, тем не менее она имеет много преимуществ перед первой в виду того, что при этом скалка ужо не прикасается к стенкам цилиндра, и его обточка становится излишнею; истирание с течением времени стенок цилипдра и поршня с ухудшением действия П. здесь яаменепм истиранием сальниковой набивки, устраняемым подтягиванием болтов сальника; особенно ценным это обстоятельство является при двой-

Фигура 7. Схема дифферепциального действия.

Ном действии насоса, очевидном из сравнения фигура 5 и фигура 10: неплотность поршня в нервом случае дает внутреннее невидимое просачивапие жидкости с одной стороны поршня па другую, во втором же случае эти просачивания делаются наружными и устраняются простым подтягиванием соотв. сальников. Соединение па одной оси последовательно двух скалок различных диаметров (или скалки и дискового поршня) даст возможность примепить т. наз. дифференциал-нов действие, выражающееся в возможности придать непрерывное движение воде в напорной трубе при од-пой лишь паре клапапов, вместо четырех, как это требуется при двойном действии (фигура 7). При выдвижении большой скалки из правой части корпуса Н. в ней получается разрежение и всасывание через всасывающий клапан при закрытом нагнетательном; в то же время в левую часть корпуса вдвигается большая скалка и выдвигается малая, что ведет к вытеснению части находящагося там объёма воды в напорную трубу; при обратном движении воасысание прекращается, и открывается нагнетательный клапан, куда и уходит вода из правой стороны корпуса, частью направляясь опять в напорную трубу, частью идя на ливую сторону для замещения освобождающагося из-под большой скалки пространства; этот припцип удобен при длинных напорных трубах и коротких всасывающих. Весьма важной и ответственной частью каждого поршневого Н. являются его клапаны, конструкции которых одинакова как при всасывающем, так и ири нагнетательном действии. От правильно конструи-роианпого клапана требуется, чтобы он не стеспял движения жидкости, открывая возможно большую площадь для прохода jjh, чтобы открывался почти мгновенно на свой полный ход и, наконец, чтобы столь же бьстро закрывался в соответственный момепт. Осо-бошо важпо последнее требование, т. к. при медленном закрывании неизбежна обратная утечка жидкости под клапан, понижающая весьма сильно коэфф. пол. д. Н. Эти три требования почти несовместимы полностью, таг как быстрое закрывапие требует возможно малого хода (в хороших конструкциях всего 2—4 миллиметра), а это, в свою очередь, при необходимости дать достаточную площадь для прохода воды делает поперечные раамеры клапана очень значительными, что утяжеляет клапан, увеличивает его инерцию, а, значит, и усилие на его быстрое поднятие; вследствие последнего обстоятельства пе только увеличивается неравномерность работы насосного двигателя в различных положениях поршня, но уменьшается возможная высота всасывания воды, так как значительная доля давления атмосферного, заставляющая жидкость всасываться в Н. с нижнего уровня, должна идти иф на поднятие жидкости, а па преодолениф инерции клапана; поперечные размеры клапана стараются уменьшить, делая его составным из нескольких отдельных клапанов или располагаемых друг над другом, так называемым мнохоэтаж-них, ныне более не употребляющихся вследствие их громоздкости, нли же чаще располагаемых в одной плоскости концентрически так называемым многоколъцевых (фигура 8); для ограничения хода клапана и для скорейшого его закрытия при подобного рода уменьшенных

Фнг. 8. Многокольцевой клапап.

и облегченных клапанах употребляют сильпия пру-жипы; дальнейшим усовершенствованием являются так называемые групповые клапаны, представляющие собою отдельные небольшие, легкие, легко заменяемые клапаны, устанавливаемые группами в требуемом количестве (в больших II. количество клапанов доходит до 150 и более). Как бы то ни было, размер клапанов, их ход, вес и свойства пружины должны строго соответствовать скорости хода Н., высоте всасывания, давлению напорной трубы, равномерности в пей движения воды и тому подобное.; при малейших нарушениях этого соответствия работа клапана делается неправильною, и он начинает садиться па свое место (седло) несвоевременно и к тому же с ударами, иной раз настолько сильными, что сам клапан и даже весь корпус Н. быстро разбивается. Одно время для устранения этнх недостатков пытались применять, по предложению иож. Ридлера, так называемое принудительное распределение клапапов, когда эти последние закрывались (а иной раз и открывались) и садились па место в определенное время не под давлением воды, а при помощи специальных рычажных механизмов; однако вводимое этим усложнение конструкции пе оправдало себя и не привело к заметному улучшению действия Н., а потому и было вскоре оставлено. Второю неизбежною принадлежностью хорошого поршпевого Н. являются воздушные колпаки на напорной и всасывающей трубах (называемые просто напорным и всасывающим колпаком). Их цель—сгладить вредные последствия от неравномерного движения воды в самом Н. и в трубах, подводящих и отводящих от него жидкость. Дело в том, что движение поршня Н. передается обычно при посредстве кривошипного механизма ог вала какого-либо двигателя, вращающагося равномерно; при этом, как известно, поршень движется далеко неравномерно, имея максимальную скорость близко около средины хода и уменьшая ее до полной остановки в концах своего хода; в соответствии с этим и движение воды, следующей всегда за поршнем, происходит также весьма неравномерно; принцип двойного действия пе может уменьшить указанной неравномерности, так как объёмы жидкости при ходе поршня туда и назад пе накладываются друг на друга и не компенсируют указанной неравномерности; лишь удваивание II. двойного действия или—еще лучше—страивание Н. простого действия под разными углами кривошипа могут дать некоторое накладывание подаваемых объёмов с соотв. до некоторой степени компенсацией неравномерности движения в трубах; неравномерность движения не только увеличивает вредное сопротивление в трубах, но и заставляет считаться с инерцией неупругой массы, что при длинных трубах может вызывать ряд весьма тяжелых ударов до порчи труб включительно; еще более вредные последствия проистекают в том случае, если неравномерность хода поршня с увеличением числа оборотов сделается настолько большою, что большая в высшей степени инертная масса несжимаемой каиельпой жидкости не будет в состоянии столь же быстро изменять свою скорость и будет в нзвестпые моменты хода отделяться от поршня, или от него отставая па стороне всасывания, или же уходя вперед па стороне нагнетания; опасным является момент последующого соприкосновения поршня с отделившимся объёмом жидкости, в особенности если он происходит в то время, когда поршень успел дойти до конца хода и получил обратное движение, а объём жидкости продолжает еще двигаться в прежнем направлении; при этих условиях происходят весьма сильные удары, угрожающие целости всего II.; кроме этих вредных явлений, которые вносят неравномерность хода поршня, при этом необходимо считаться также и с тем, что эти весьма значительные силы нперцин увеличивают также в высокой степени неравномерность прилагаемого к Н. усилия; это обстоятельство особенно вредно отражается на возможной для II. высоте всасывания, которая тем больше, чем большая часть располагаемого для подъема жидкости давления нижнего уровня (обыкн. атмосфернаго) остается для этой цели свободной за вычетом вредных сопротивлений во всасывающей трубе и усилий, идущих на преодоление инерции клапана и самой воды. Воздушные колпаки, поставленные в возможной близости от цилиндра Н., вводят некоторый упругий объём воздуха, принимающий на себя удары и неравномерность давления от инерции пеунругой жидкости, ограничивая неравномерно двигающийся объём жидкости лить длиною того участка, который находится между поршнем и соответственным воздушным колпаком. Песомпенпредельным, а в больших машипах оно ограничивалось нередко 10—20 в минуту. Это влекло за собою большое увеличение размеров Ы. при желании достичь значительной производительности и ставило пределы для этой последней. Запросы сильпо развивающейся промышленности, стремлевиф к возможному уменьшению размеров всех вообще машин для удобства ухода, удешевления первоначальной стоимости и ремонта и экономии места при увеличении производительности и, наконец, стремление к упрощению и к поднятью коэфф. нол. д. передачи между П. и двигателем, точни так же эволюционирующим в сторону увеличения его числа оборотов, заставили техников насосного дела приложить старания к усовершенствованию поршпевого II. также и в этом отношении. Заслуживает внимания, что лишь глубокое изучение теории, а ие обычный путь практического, опытного совершенствования конструкции решило поставленную задачу; были выработаны новые типы быстроходных II., в которых принято во внимание указанное выше свойство клапанов и воздушных колпаков, и этим было поднято число оборотов II. до 25U—300 в минуту. Фигура 9 дает изображение быстроходною Н., соединенна!о с электромотором при посредстве зубчатой передачи и предназначенного для установки в тесном помещении насосной камеры рудника. Поршень II. скальчатый с наружными легко доступными сальниками; под насоспым корпусом всасывающий колпак с погруженпыми в него отдельными короткими трубками ко всасывающим клапанам, так что только в этих трубках и обнаруживается неравномерность движения воды; пространство над нагнетательными клапанами соединено в одно целое поперечной трубою с предохранительным клапаном посредине и отверстием под пим (заштрихованным) для соединения с напорною трубою; над клапанами установлены два напорных колпака, соединенных между собою, для лучшого использования и выравынва ния их действия, воздушной трубочкой. Корпус И., представляющий собою сложную чугунную (или стальную в соответственных случаях) отливку для большей

Фигура 9. Пасос быстроходпый.

Но, что объём воздуха в колпаке должеп находиться в строгом соответствии с условиями, в которых приходится работать Н., и для правильного их действия необходимо не только задаться их надлежащими размерами, но и снабдить приспособлением для регулирования их нормального наполнения воздухом во время хода. Указанная схема явлений, с которыми приходится считаться в И., свидетельствует, что затруднения в правильной конструкции должны увеличиваться по мере увеличения числа ходов Н. в единицу времени и вместе с тем скорости перемещаемой жидкости и возникающих при этом сил инерции; этими причинами необходимо объяснить, что еще не в столь отдаленном прошлом, не более 20 лет тому назад, считалось невозможным давать II. большое число ходов, и 60 оборотов в минуту считалось почтипрочности, представляет собою комбинацию соеднпеи-ных вместе шаровых и цилиндрических полых тел, лучше всего сопротивляющихся внутреннему дь-влению. Н. приводится в действие посредством крив)-шипного механизма, вращаемого от видного на чертз-же на втором плане электромотора и зубчатой передачз. Точный рассчеть Н., в виду указанных выше сложных соотношений между движением поршня,клапажогь и воды в самом Н. и соединенных с нимътиуб»-проводах, представляется довольно сложным. Каи бы то ни было, из приведенных выше рассужиенй ясно, что конструкция и основные размеры И. тесю связаны не только с количеством поднимаемой жидкости и с требующимся давлением ея, по и с деуя-ми более отдаленными обстоятельствами, например, длиною всасывающей и напорной труб, их размерамия даже профнлью водовода. Кроме этих данных, требуется знать желательное число оборотов. Эии данные позволяют определить поперечные размеры поршня и длину его хода, т. к. объём, описываемые поршнем » единицу времени, теоретически равен подаваемому количеству жидкости, а практически меньше его в некотором отношении, называемом объёмным или волюметрическим коэфф. пол. д., или коэффициентом наполнения; уменьшение объёма жидкости против теоретического происходит от нсплотпости поршня, сальников, обратной утечки через несвоевремеппо закрывающиеся клапаны, а также от присутствия в некоторых частях насосного корпуса воздуха, не выталкивающагося под давлением поршня подобно несжимаемой капельной жидкости, а лишь сжимающагося соответственно и остающагося па месте. Объемпый коэффициент для очень хороших конструкций доходит до 0,99; обычно в среднем он равен 0,95. Общий коэфф. пол. д. пор-иннен. Н., т. е. отношение эпергии, действит. полученной перемещенною жидкостью, к энергии, затраченной двигателем, может быть в хороших конструкциях доведено до весьма высоких пределов, например, до 0,90 и даже больше. Что касается пределов, в каких возможна работа п. Н.,то они весьма широки и значительно шире всех прочих типов водоподъемных механизмов (за исключением пептробежпых Н., о чем виже). Так, возможный для поршневого II. напор колеблет я от нуля до многих сотен атмосфер (прессовые Л., употребляющиеся для подачи жидкости к гидравлическим прессам); количество подаваемой п.Н. жидкости может колебаться от единичных ведер в час, потребных в домашнем обиходе или в заводском деле, при больших напорах до сотен тысяч ведер, требукщихся мощпыми Н. городских водопроводов и водоотливных рудничных сооружений, а также оросительных, осушительных ц другого рода гидротехнических устройств.

С вопросом о конструкции П. тесно связан вопрос о типе двигателя. Мелкие Н. для целей второстепенного значения или же переносные (например, пожарные) весьма часто приводятся в движение руками одного или нескольких рабочих, для чего снабжаются рукоятками, качающимися коромыслами, ручными маховиками и прочие; встречаются также конные приводы, ветряные двигатели и тому подобное. второстепенные непостоянного характера источники энергии, не вносящие, впрочем, почти ничего характерного в конструкцию самого насосного механизма, соединяемого с двигателем обычного типа передачами. На фабриках и заводах весьма большим распространением пользуются, в особенности для периодической работы, так называемые приводные Н., приводимые в движепие от трансмиссионного вала вавода ременной, канатной или зубчатой передачей, уменьшающей число оборотов вала до допустимых для II. пределов; в видах лучшого использования энергии и меньших затрат ея на трение в подобном передаточпом механизме, желательно в этих случаях ставить быстроходные И. При этом получаются весьма компактные типы строенные одиночного действия или двойные двойного действия, которые занимают мало места и могут быть устанавливаемы в тесных помещениях; к тину приводпых П. должны быть отпесены также и П., снабженные отдельными электрическими моторами, как, например, па фнг. 9. Излюбленным двигателем для непосредственного соединения с поршневым II., особенно большой мощности или непрерывно работающим, является паровая машина как вертикального, так и горизонтального типа. Так как наровая машина является также поршневым механизмом, то представляется весьма удобным оба поршня, двигателя и Н., насаживать на один шток, помещая соответственно цилиндры па одной оси друг за другом. При больших установках, непрерывно работающих, где важно достичь возможно высокой экономии в потреблении пара, ставится обыкновенно паровая машина (с.и.) двойного и даже тройного расширения, т. е. с двумя и тремя цилиндрами. В этом случае весьма уместно ставить также и сдвоенный II. двойного действия, дающий большую равномерность хода, а следовательно, и лучшую работу, причем цилиндры размещают в две линии по одному II. па каждой. Кривошипный мехапвзм в случае соединения поршней па одном штоке обычно помешается по другую сторону парового цилиндра (в вертикальных установках между цилиндрами, равно каки в небольших горизонтальных); оп предназначается для вращения главного вала с насаженным на него тяжелым маховиком, являющимся весьма важным элементом правильной работы всего аггрегата; дело в том, что при равномерном вращении вала, как то уже указывалось, поршень Н. должен передавать на жидкость усилия неодинаковой величины, значительно возрастак щия от средвнх значевий в некоторых, препмущественво концевых положеииях поршпя, соответствующих перемене хода его; с другой сторопы, для экономии работы пара в цилиндрах паровой машины необходимо допустить большую степень расширения его и, следовательно, большое падение давления на поршень в конце хода; маховик и предназначен принять на себя избыток давления в паровом цилипдре в начале хода и для передачи его обратно на шток поршня в конце хода, без чего равенство между переменным усилием на водяном поршне и иаровом не могло бы быть достигнуто; маховик, кроме этого своего назначения, весьма удобен и часто необходим в насосном механизме, для перевода норшпей, паровою и водяного, через мертвое положение вх в конце хода и для прпведслия в движение в эти моменты парораспределительного механизма. Стремление к устранению сложного кривошипного механизма и маховика привело к особому типу так паз. паровых Н. прямого дпиствия или же, как чаще всего называют у пас в России, Л. типа Вортит-тонг, по имени американского фабриканта, впервые их предложившего (Henry Rossiter Worthington, New-York, 1857 г.); в них паровой цилиндр и насосный находятся также на одной оси и для удобства парораспределения располагаются рядом с другою такою парою насосного и парового цилиндра, отстоящих в своем движении от первой пары ва половину своего хода, так что, когда пара останавливается в конце хода, меняя направление движения, и когда для нея требуется перемена парораспределения, другая пара цилиндров паходится в средине хода, и для указанной цели можно воспользоваться ея движением; ири отсутствии в системе кривошипного механизма применение маховика делается невозможным, что заставляет отказаться в большинстве случаев от расширения пара и от всех тех выгод, которые оно вносит; некоторая возможность, впрочем, использовать расширение и ара имеется при включении дополнительных паровых цилиндров, особенно при употреблении вспомогательных механизмов, так называемым компенсаторов (например, в виде особых воздушных цилиндров, в которых воздух, сжимаясь в соответственные моменты, поглощает работу и затем, расширяясь, отдает ее, тем не менее эта система далеко не в состоянии дать той экономии, которая возможна ири употреблении маховика; так, в то время, когда с последним можно достичь расхода в 5 и даже менее килограммов пара в час на каждую лошадиную силу сообщенной воде энергии, в лучших II. прямого действия потребление пара может быть доведено соответственно до 8 клгр., а в простых рыночных типах достигает 50—80 и более клгр. В виду этого распространение этих последних типов (главным образом, на железнодорожных водокачках) граничит с техническим абсурдом, хотя его и стараются объяснить простотою конструкции и дешевизной, но, повидимому, оно более всего должно быть отнесено на счет рутины и боязни новшеств.

Двигатели внутреннего сгорания (с“.) гораздо менее пригодны для непосредственного соединения с поршневым Н., нежели паровая машина, как вследствие слишком большого числа оборотов, которое обычно им должно быть дано для падежной их работы, так и вследствие крайней неравномерности давления, развиваемого в цилиндрах двигателя в различных частях хода поршня, слишком отличной от характера изменения давления в насосном цилиндре; в виду этого двигатели внутреннего сгорания встречаются больше не в прямом соединении с п. Н., а соединяются с ними посредством приводов, сводя вопрос вповь к приводным II. В последнее время получнли известность так паз. насосы Хемфри (Humphrey, 1909), представляющие собой совмещение в одном цилипдре как двигателя, так и II. (фигура 10); благодаря воспламененной горючей смеси в цвлиндре К и последующему расширению продуктов горения, объём воды в напорной трубе D — D получает быстрое движение, и часть ея выкидывается в резервуар ЕТ;

а остальная часть начинает колебательные движения взад и вперед по трубе, различными периодами которого пользуются сначала для выталкивания продуктов горепия из цилиндра К через клапан Е, открывающийся тотчас после закончившагося первого хода водяного столба для закрытия этого клапана после прикосновения к нему воды, затем для открывания клапана А и засасывания свежей д порции горючей смеси и, наконец, для закрывания этого клапана и сжатия смеси перед новым воспламенением; кроме того, в период уменьшенного давления происходит также засасывание новой порции воды из резервуара ST через ряд клапапов V—V. Простота ыеха-пизмаобеспечиваетъвесьма высокий коэфф. полезп. действ.; эти насосы особенно пригодны для непрерывной подачи неизменного количества воды па небольшия высоты, например, 15 — 20 м.; например, в целях орошения или водоснабжения.

Так, они установлены в 1911 году на одном из лондонских водопроводов для подачи воды на очистительные сооружения; каждая из четырех поставленных насосных единиц подает 182.000 куб. м.; мощность каждого из Н. равна около 330 лошадиных сил; цилиндр имеет диаметр, равный 2 метрам, и представляет собою стальную отливку. Вода совершает в насосе 11 полных колебаний в минуту; подача при каждом ходе равна 15 кб. м. Стоимость установки оказалась почти вдвое дешевле установок обычного типа (подробности см. С. И. Лржибылъский, „Насосы Humphrey“. „ВЬст. Общ. Техн.“, дек. 1914). Видоизменением поршня с прямолинейным движением являются так называемым крыльчатые поршни, приспособленные для колебательных движений и встречающиеся иной раз в ручных Н., где это колебательпое движение удобно соединить с таким же движением рукоятки. Схема Н. понятна без особых пояснений из фигура 11, где качающаяся при номои

и

Фигура 11. Насос с крыльчатым поршпем. щи наружной рукоятки ось А приводить в движение крыльчатыи поршень К. Если подобный поворотный поршень желательно приспособить для движения от двигателя, то весьма удобно перейти к круговому непрерывному движению; при этом получается так называемым коловратный Н. (ротатнвный, капсельный, зубчатый), одна из простейших схем которого изображена па фигура 12 (сист. Эврарда). Коловратпый Н. бывает с одною подвпжпою осью, с двумя и с тремя. Увеличение числа осей имеет цеию увеличить уплотняющую поверхность и улучшить коэффициент полезного действия. Коловратные Н. пе отличаются никакими особенными преимуществами, а потому они встречаются сравнительно редко и всф больше вытесняются другими, более совершенными типами, например, центробежными U.

Из второй категории подъемных для жидкости механизмов, действующих сообщаемым последней

Фигура 10. Схема насоса Хсмфри.

Фигура 12. Коловратный насос.

давлением, заслуживают также упоминания т. паз. сокоподъемник или монжю (Mont-jus) и пульсометр. Сокоподъемник состоит обыкновенно из металлического (медпаго) цилиндра достаточной прочности, который наполняется подлежащей подъему жидкостью, после чего по особой трубе поверх жидкости впускается пар или воздух под давлением, который и выталкивает жидкость по напорной трубе па надлежащую высоту. Эти механизмы весьма простого устройства находят себе применение на некоторых заводах (например, сахарных) и в виноделии, т. ф. в тех случаях, когда перекачиваемая жидкость ради сохранения ея чистоты либо во избежание перемешивания или же вследствие фя разъедающих или др. свойств не может быть перекачиваема обычным способом. Вполне аналогично с сокоподъемником действует эжектор, прибор, употребляемый для ассенизациоппых бочек. Здесь вместо нагнетания выкачивают воздушпым насосом воздух из бочки, благодаря чему в неф поднимается клоачная жидкость но особой всасывающей трубе из выгреба. Этим устраняются ея взбалтывание и распространение дурного запаха. Несколько похожим на сокоподъемник по принципу действия является т. наз. пульсометр (фигура 13). Если в пульсометр, предварительно наполненный водою, впустить пар, то в зависимости от первоначального положения распределительного качающагося язычка он входит в правую или левую камеру пульсометра, вытесняя из пего постепенно воду через соответственный клапан в напорную трубу до тех пор, пока понижающийся уровень воды не достигнет трубки, соединенной с папорною трубою; брызги воды из этой трубки конденсируют нар, благодаря чему быстро уменьшается его давление и распределительный язычок перекидывается и закрывает дальнейший доступ пара в эту камеру, чем заставляет последний окончательно конденсироваться до образования вакуума и засасывания в камеру воды из трубы через клапан; во время этого засасывания из смежной камеры вода пагпвтается до повторения вновь опнеанпого процесса.

Главным представителем подъемников третьей категории является центробпжный Н.

Схема его действия следующая: колесо, снабженное лопатками, так называемым рабочее колесо, вращаясь с большою скоростью в предварительно наполненной жидкостью камере, захватывает эту жидкость, и развивающаяся благодаря этому в последней значительная центробежная сила заставляет ее двигаться с большой скоростью из рабочого колеса наружу, образуя в центре колеса разрежение и способствуя засасыванию нового объёма жидкости по всасывающей трубе; выброшенпая жф из рабочого колеса жидкость переходит в непо“ Фигура 13. Пульсометр, движную часть Н.

такого устройства, что благодаря ея постепенному расширению происходят плавное уменьшение большой начальной скорости жидкости и соответственный переход кинетической энергии ея в потенциальную, выражающийся повышением давления. Этот основной принцип действия центробежного Н. был известен уже очень давно. Так, в записках Леонардо да-Винчи (1452—1519) уже встречается описание прибора, имеющого сходство с центроб. Н.; в 1680 г. чертеж ц. II. дан Иордапом (Jordan), и примерно в то же время опытами с пимь занимался известный Панин; некоторого усовершенствования и распространения ц. Н. достигли в Англии в начале XIX в (1818), после чего оно стали непрерывно соверниенствоваться, особенно въныиЬшнем столетии при развитии их теории, и ныне весьма успешно конкурируют с поршневыми П., все более вытесняя последние во многих областях. Современный центробежный Н. одиночного действия изображен в поперечном и продольном разрезе на фигуре 14. Ось насосов, за исключением особых специальных случаев (нанр., при желании опустить 11. в колодец и вы-

Фпг. 14. Центробежный насос простого действия.

вести его вал наверх для более удобной передачи ей у вращения от двигателя), располагается горизонтально, т. к. при этом опорные подшипники получаются более простой и удобной для ухода конструкции; всасывающая труба подходит к центру рабочого колеса с одной стороны; рабочее колесо снабжено рядом криволинейных лопаток, кривизна и паклоиькоторых должны строго соответствовать скорости входа и выхода воды, размерам рабочого колеса и числу его оборотов во избежание резких изменении скоростей при вступлении воды па колесо и ухода с него, т. к. эти изменения, аналогичные ударам в телах твердых, влекут за собою потерю энергии и уменьшают коэфф. пол. д. устройства. Вода, вышедшая с большой скоростью из рабочого колеса, входит в направляющий аппарат, также снабженный лопатками строго определенной кривизны и направления; размеры нанр. а. должны быть так сообразованы, чтобы большую скорость воды, выходящей из рабочого колеса, по возможности плавно, без всяких резких скачков, перевести в скорость, близкую по величине к скорости напорной трубы; по выходе из направляющого аппарата вода, не меняя скорости, собирается в постепенно расширяющемся, по мере приближения к выходному отверстью и увеличения ея количества, кожухе, спиральном или просто цилиндрическом; в конце кожуха, если скорость воды недостаточно уменьшена в направляющем аппарате, часто устраивают еще расширение ковусом при переходе в напорную трубу для окончательного уменьшения скорости и соответственного увеличения давлении. Надлежаще устроенный например а. и надлежащая крнвнзпа лопаток его и рабочого колеса и отличают современные тины ц. Н. от прежних. Несмотря иа кажущуюся простоту конструкции их, она является результатом весьма долгих теоретических и опытных исследований; отсутствие например а. старых типов и ненадлежащая кривизна лопаток не давали возможности уменьшать скорости движения воды без весьма больших потерь энергии; коэфф. полезн. действия подобных Н. был черезвычайно мал, не более 0,45 — 0,50, и быстро к тому жф падал с увеличением скорости выхода из рабочого колеса, ставя низкие пределы для последней, а следо-вательпо, и для того давления, которое возможно было получить в ц. Н. при выходе в наиориую трубу; верхний предел для давления, достижимого в старых Н, был близок к 15 м. Это обстоятельство в связи с очень низким коэфф. пол. д. и служило причиною малого его распространения. Ныне, благодаря постепенным усовершенствованиям, коэфф. пол. д. ц. II. удалось довести в хороших конструкциях до 0,80—0,85, скорости выхода из рабочого колеса оказалось возможным поднять до 30—40 и более метров в секунду с тем, чтобы, уменьшая их плавно до 1,5—2,0 м., достигать давлений в 50—80 м. и даже более. Н. Н., не снабженный например а., остался лишь для очень низких напоров, не превосходящих 10—12 м.; при более высоких папорах он обязательно им снабжается, причем получает часто в последнее время название турбинного Н., по сходству его идейному и конструктивному с наиболее распространенным типом водяной турбины. Достигнутые в последнее время успехи пф остановились па указанных усовершенствованиях. Так, при увеличившихся напорах вскоре замечено было, что давленио на глухую сторону рабочого колеса со стороны мертвой воды начнпает вредно отражаться на работе ц. Ы., стремясь передвинуть вал в сторону всасывающей трубы; это вызывало необходимость устройства спец. упорных приспособлений, требующих тщательного ухода и при недосмотре влекущих значнт. уменьшение коэфф. пол. д. и даже порчу механизма; эгот недостаток был устранен сдваиванием Н., т. ф. помещением двух симметрично расиоложен. колес (фнг. 15); ставя па одном валу в одном и том же кожухе две, три и более нар колес, достигают весьма больших количеств воды при неизменном числе оборотов и неизменном напоре. Усовершенствования коснулись не только увеличения количества воды, но и напора. Как то уже указано, напор, достигаемый в одном колесе, доводят до 50 —80 м.; теоретически нет предела для поднятия напора, так как для этого, очевидно, следует лишь увеличить скорость выхода воды из рабочого колеса увеличением или числа оборотов последняго, или же его диаметра; однако как то, так и другое влечет sa собою весьма быстрое увеличение энергии, теряемой па трение диска рабочого колеса о мертвую воду у наружпой крышки; точно так же вместе с увеличением названной скорости растут трудности перевода ея в давление; эти неудобства удалось устранить применением многоступенчатых или многокамерных ц. II., состоящих из ряда одиночных, поставленных на одном валу, ц. Н., передающих последовательно нагнетаемую жидкость один другому с соответствен-

Фигура 15. Цептробежный насос сдвоенный, ным возрастанием конечного напора; фигура 16 дает разрез подобного насоса с тремя колесами; надежное устранение осевого давления в этом типЬ II. имеет первостепенное значение в виду суммирования давлений всех колес, обращенных в одну сторону; соединение колес парами, как показала практпьа, слишком усложняет переход воды из одной пары в другую; в последнее время применяют больше уравновешивание каждого колеса отдельно при помощи особых отверстий (показанных на фигуре) в диске колеса вблизи вала; кроме этого, ставят еще особые уравнительные диски в конце вала, автоматически подвергающиеся давлению воды, как только вал получает слабую осевую передвижку, которая и возвращает его в прежнее положение. Количество воды, поднимаемое ц. Н., может быть весьма значительно ири сравнительно небольших размерах; так, при диаметре рабочого колеса только в 0,5 м. и при 600 оборотах в минуту Н. подает до одного куб. м. в сек.; особенно большия едипицы ц. Н. встречаются в оросительном деле, где подача воды достигает до 10 и более куб. м. Из типов двигателей для приведения в действие ц. Н. применяются по преимуществу быстроходные для упрощения и даже полного устранения ременных и др. передач, иначе неизбежных при том большом числе оборотов, которое требуют ц. Н. (для малых единиц 2.000—3.000 в мипуту, для больших— соотв. меньше). Идеальным двигателем для ц.

II. является электромотор, который обычно при ключается с ним на один вал, составляя один весьма компактный аггрегатг; при больших мощностях охотно ставят паровую турбину, которая также благодаря большому числу оборотов удобно соединяется в один аггрегат, получающий название турбонасоса. Сравнивая поршневые иц. Н, видно, что па стороне первых больший коэфф. пол. д., но зато на стороне вторых — компактность и простота, отсутствие клапанов, незяачитель-ность занимаемого места и первоначальной стоимости; но ц. Н. не выдерживает конкуренции с п. Н. при сравнительно малых количествах воды, особеппо в соединении с большими паворами, где размеры ц. II. получаются неудобно малыми в конструктивном отношении.

Принадлежащие также к третьей категории водо-подъемнивов струйные аппараты подают жидкость при помощи сильпой струи другой какой-либо жидкости— канельн. й, пара или воздуха. Действие приборов основывается на том, что рабочая жидкость, входп в узкое сопло и увеличивая этим скорость, уменьшает за счет увеличивающейся кинетической энергии свое давление, чем вызывает засасывание подлежащей подаче жидкости и совместное дальнейшее перемещение по расширяющемуся коническому соплу, причем вновь падает скорость и растет давление. Эти приборы имеют сравнительно незначительную область применения в специальных случаях, когда их сравнительно низкий коэффициент полезного действия пе имеет значения (около 0,45—0,50) и выступают на сцену их положительные качества—компактность, отсутствие движущихся частей и тому подобное. Так, их употребляют на судах в виде водоотливпых механизмов в трудно доступных местах трюмов, посылая к ним воду нодь давлением из специальных насосов, в виде пульверизаторов для вдувания жидкости струей воздуха, или в виде питающих пар вые котлы (с.и.) приборов—т. наз.

Фигура 17. Инжектор.

инжекторов, изобретенных Жиффаром, действующих, иаромь того же котла, причем нагревание подаваемой!

воды не является недостатком. На фигуре 17 изображен инжектор простейшей системы (ИИИау). Вода вегупает по трубе В.; нар, войдя через сопло А и захватнвb воду, проходит узкое место конусов D, конденсируясь при этом; вода же идет дальше по расширяющейся трубе; Е—вестовое отверстие, открываемое во врем.я пуска в ход прибора. Наконец, к третьей категории водоподъемных механизмов принадлежит также и гидравлический, таран, ои.исаниый отдельно (смотрите).

/. Есъман.