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 ).
Принципиально иной способ подачи воды или нефти из скважин с помощью сжатого воздуха или др. газа был применен в газлифтах , которые были предложены в середине 19 в., а позднее нашли и практическое применение (с 1897 в России на нефтепромыслах в Баку, с 1901 в США).
С изобретением Монгольфье в 1796 автоматически действующего гидравлического тарана наметился ещё один путь развития устройств для напорной подачи жидкости, принцип действия которых был основан на использовании для подачи воды периодически создаваемых гидравлических ударов. В дальнейшем были предложены различные конструкции гидравлических таранов. В СССР нашли распространение установки инженера Д. И. Трембовельского (1927) и др.
Одной из разновидностей Н.-аппаратов явился водоструйный насос, который как лабораторный прибор был предложен английским учёным Д. Томпсоном в 1852 и служил для отсасывания воды и воздуха. Первый промышленный образец струйного аппарата применил инженер Нагель в 1866 (предположительно в Германии) для удаления воды из шахт. Позднее созданы различные струйные Н. в виде водо-водяных эжекторов, паро-водяных инжекторов и многие др. Основы теории струйных Н. были заложены в работах Г. Цейнера и У. Ранкина во 2-й половине 19 в. и получили существенное развитие в 30-х гг. 20 в. благодаря исследованиям американских инженеров О'Брайена и Гослина и советских специалистов Л. Д. Бермана, К. К. Баулина, А. Н. Ложкина, Е. Я. Соколова, Н. М. Зингера и др. Позднее предложен гидропневматический водоподъёмник для скважин (В. П. Сироткин, Я. С. Суреньянц), в конструкции которого объединены струйный насос и эрлифт. Одним из направлений развития Н.-аппаратов является создание магнитогидродинамических насосов . Первые такие Н. на постоянном токе были предложены Голденом (1907) и Гартманом (1919) и Н. на переменном токе — Чаббом (1915). Однако широко их стали применять в СССР и за рубежом только в 50—60-е гг. 20 в., главным образом в связи с успехами атомной энергетики. Т. о., техника подъёма и перемещения вначале только воды, а затем нефти и др. жидкостей в каждую эпоху в основном соответствовала уровню развития производительных сил и производственных отношений.
