Принцип работы насосов, их достоинства, недостатки и область применения в пожарной технике.

Центробежный насос. Имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса. Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, так как количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, т.е. "сами на себя".

Данный фактор является весьма важным, так как в случае перекрытия напорного патрубка на требуется осуществлять остановку насоса. При тушении пожаров такое условие возникает достаточно часто. Особенно это ценно для зимнего периода работы на пожаре, поскольку работа насоса "на себя" при закрытом напорном патрубке снижает вероятность замерзания воды в насосе. Наряду с этим, центробежные насосы обладают одним из тех существенных недостатков как неспособность самостоятельного подсасывания жидкости в начальный период работы насоса без предварительного его заполнения, т.к. масса воздуха мала и его движение под действием центробежных сил практически не происходит. Вторым существенным недостатком данных насосов является срыв подачи жидкости в случае попадания воздуха во всасывающую рукавную линию.

В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин. Они устанавливаются на автонасосах и автоцистернах, мотопомпах и другой технике. Они также применяются в системах охлаждения автомобильных двигателей с жидкостными системами.

Струйный насос. Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводиться к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного. Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается.

Это позволяет осуществлять подачу жидкости на определенное расстояние. Струйные насосы более просты по конструкции чем даже центробежные. В данных насосах полностью отсутствуют сопряженные движущиеся детали. Такие наосы долговечны, могут перекачивать загрязненные жидкости. Насосы не требуют предварительного заполнения рабочей жидкостью. Насосы могут обеспечивать подачу жидкости из небольших и не глубоких источников. Наряду с этим, для обеспечения работы таких насосов необходим определенный запас рабочей жидкости и ее подача под давлением к струйному насосу. Струйные насосы не могут работать при закрытом напорном патрубке за диффузором. При работе со струйным насосом на пожаре это означает, что на рукавной линии за струйным насосом не должно быть заломов или резких перегибов. Насосы обеспечивают лишь ограниченную подачу, соответствующую коэффициенту эжекции конкретной конструкции струйного насоса.

В пожарной технике они нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-1600А и переносных мотопомпах. Они применяются в гидроэлеваторах Г-600, приспособлениях для уборки пролитой воды и т.д.

Шестеренный насос. В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания. Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью.

Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.

Насосы не могут работать "сами на себя", т.е. при закрытом напорном патрубке. Это вызывает необходимость установки редукционного клапана между напорной и всасывающей полостями. Несмотря на наличие таких недостатков шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспосабливаемой для целей пожаротушения. Широко применяются эти насосы в системах смазывания автомобилей, тракторов и другой технике.

Шиберные и шиберно-роликовые насосы. В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается ввиду минимального зазора между корпусом и расположенным в нем ротором. Для забора и подачи жидкости данный насос не требует предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, достаточно прост по конструкции. Однако в данном насосе имеются сильно изнашиваемые детали, что требует обязательной заливки моторного масла в корпус для смазывания корпуса и шиберов, насос не может работать на загрязненных жидкостях, не может работать "сам на себя".

В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным наосам на ПН-60 и мотопомпах МП-600А

Наряду с этим они широко используются в гидроусилителях рулевого управления автомобилей и как топливоподкачивающие насосы в системах питания дизельных двигателей и т.д.

Водокольцевой насос. Ротор данного насоса, также как и в шиберном насосе, размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой. При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и данным водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора с одной стороны рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой - уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание. По сравнению с шиберно-роликовыми насосами данный насос имеет меньше изнашиваемых деталей, может работать на загрязненной воде, может работать "сам на себя".

Однако он имеет весьма существенный недостаток – нуждается в предварительной заливке перекачиваемой жидкостью. В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли. Есть попытки использовать их в качестве вакуум-аппаратов.

Поршневой насос. Состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую нагнетается. Достоинством поршневых насосов является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость подачи от противодавления. Наряду с этим поршневые насосы обладают большим износом из-за наличия трущихся деталей, чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости, имеют неравномерность подачи. В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Однако в пожарной технике находят широкое применение, особенно в автоподъемниках и автолестницах.

Диафрагменные насосы по принципу действия близки к поршневым насосам. Роль поршня в них выполняет жесткий диск, закрепленный в центре гибкой мембраны. Такие насосы развивают небольший напор и могут осуществлять дозированную подачу. Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т.п.

Центробежные насосы.

Гидродинамика рабочего колеса центробежного насоса.

Основной частью любого центробежного насоса являются рабочее колесо, при вращении которого жидкости передается подводимая к нему энергия от двигателя.

В каналы рабочего колеса (т.е. в пространства между лопастями и стенками колеса) жидкость поступает со скоростью, которая в каналах увеличивается. Перемещаясь по каналу рабочего колеса, частицы жидкости совершают сложное движение: вращательное - вместе с колесом с окружной скоростью U и поступательное - относительно поверхности лопастей со скоростью С.

Относительная скорость направленна по касательной к поверхности лопасти в данной точке, а окружная скорость - по касательной к окружности, на которой лежит эта точка.

По законам механики приложенный к потоку жидкости момент, равный моменту на валу насоса, вызовет соответствующее ему изменение количества движения жидкости.

Уравнение было выведено Л.Эйлером в 1755 г. (1707-1783 г.г.) и называется уравнением Эйлера или основным уравнением центробежного насоса.

Леонард Эйлер родился 4 апреля 1707 года в г. Базеле (Швейцария) в семье небогатого пастора. 1724 г. закончил Базельский университет, в котором слушал лекции по математике Д.Бернулли. В 1726 г. Л.Эйлер был приглашен в Петербург в только что организованную Академию. В Петербурге Л.Эйлер изучил русский язык. Большая часть сознательной жизни Л.Эйлера прошла в Петербурге в Российской Академии наук, поэтому он по праву считается великим Российским ученым.

Необыкновенно широк был круг занятий Л.Эйлера, охватывающий все разделы современной ему математики и механики, теории упругости, физики, оптики, теории машин, баллистики, морской науки и т.д. Результаты совей огромной деятельности обобщены им в ряде монографий, рукописи большинства из которых до сих пор находятся в Санкт-Петербурге. Здесь можно отметить такие работы как: Механика или наука о движении, дифференциальное исчисление, теория движения твердого тела, универсальная арифметика, интегральное исчисление и т.д. даже сегодня трудно перечислить все доныне употребляемые теоремы и формулы, выведенные этим талантливейшим Российским ученым.