Объёмные насосы — типы, схемы, классификация и свойства.

В об’ємних насосах взаємодія робочого органа з рідиною відбувається в замкнених об’ємах (робочих камерах), які поперемінно сполучаються з порожнинами усмоктування й нагнітання. При роботі насоса така камера спочатку заповнюється рідиною з порожнини всмоктування, потім вона відокремлюється від порожнини всмоктування і з’єднується з порожниною нагнітання. Коли робоча камера з’єднана з порожниною нагнітання, відбувається витіснення рідини. Далі вона знову з’єднується з порожниною усмоктування. Цей процес повторюється багаторазово. Робочий орган, що забезпечує заповнення камери рідиною, а потім її витіснення, називають витискувачем.
У об’ємного насоса може бути одна або декілька робочих камер об’ємом Wk. Загальне число робочих камер ( Z ) визначає робочий об’єм насоса ( Wo ). Під робочим об’ємом Wo розуміють максимальну кількість рідини, яке насос може подати за один цикл роботи. Циклом роботи для більшості об’ємних насосів є один оборот його валу. Слід мати на увазі, що у деяких насосів кожна робоча камера за один оберт вала може вчинити два або більше подачі рідини. Число таких подач називається кратністю роботи насоса ( k ). Таким чином, для більшості об’ємних насосів робочий об’єм може бути визначений за формулою
Wo = k*Z*Wk
Робочий об’єм Wo є найважливішим параметром насоса. Він багато в чому визначає його габарити і експлуатаційні показники: подачу рідини, корисну і споживану потужність. Необхідно зазначити, що на практиці застосовуються також насоси з змінними робочими об’ємами. Такі насоси прийнято називати регульованими, а зміни робочого об’єму насоса в процесі його роботи — регулюванням насоса.
Як було зазначено вище, робоча камера з’єднується з порожнинами усмоктування й нагнітання поперемінно. Це обумовлює властивості, характерні для об’ємних насосів і відрізняють їх від динамічних насосів.
Першим з цих властивостей є герметичність. Так як практично у всіх об’ємних насосів робоча камера в будь-який момент часу з’єднана або з порожниною усмоктування, або з порожниною нагнітання, то ці порожнини завжди ізольовані один від одного. Тому всмоктуючий і напірний трубопроводи також розділені.
Герметичність дозволяє забезпечити значне розрідження у усмоктувальної порожнини насоса. Це приводить до підйому рідини у всмоктувальному трубопроводі перед початком нагнітання. Зазначене властивість називають самовсмоктування.
Об’ємні насоси відрізняються також жорсткістю характеристики, тобто збільшення тиску насоса, викликане опором в напірному трубопроводі, призводить до дуже невеликого зменшення його подачі. Слід також зазначити, що ці насоси не вимагають високих швидкостей для отримання великих тисків і можуть перекачувати рідини істотно більшої в’язкості, ніж динамічні насоси.
Крім зазначених властивостей, що відрізняють об’ємні насоси від динамічних, необхідно відзначити також їх істотний недолік — нерівномірність подачі. Ці насоси нагнітають рідину окремими обсягами (порціями). Число таких порцій за один оберт вала залежить від конструкції насоса — числа робочих камер і кратності їх роботи, але завжди подача об’ємного насоса носить в тій чи іншій мірі пульсуючий характер. За характером руху робочого органу всі об’ємні насоси поділяються на дві групи: зворотно-поступальні (поршневі) і роторні.
Зворотно-поступальні насоси мають дві відмінності, які багато в чому визначають їх властивості і параметри. Першим з них є нерухомість робочої камери відносно корпусу насоса. Друга відмінність — наявність впускного і випускного клапанів, які служать для з’єднання робочої камери з порожнинами усмоктування й нагнітання.
Роторні насоси мають рухомі робочі камери, і у них відсутні клапани. З’єднання цих камер з порожнинами усмоктування й нагнітання забезпечується за рахунок їх переносу від однієї порожнини до іншої і назад.