Меню

Кто придумал насос в 16 веке



История создания насосных установок

Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый насос для тушения пожаров, 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 «DeArchitectura». Простейшие деревянные насосы с проходным поршнем для подъёма воды из колодцев, вероятно, применялись ещё раньше. До начала 18 в. поршневые насосы 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, насосы постепенно стали вытеснять водоподъёмные машины. Требования к ним и условия их применения становились всё более разнообразными, поэтому наряду с поршневыми насосами стали создавать вращательные насосы, а также различные устройства для напорной подачи жидкостей.

Таким образом, исторически наметились три направления их дальнейшего развития:
создание поршневых насосов;
вращательных;
гидравлических устройств без движущихся рабочих органов.

Подъём в развитии поршневых насосов 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 насосы. К этому периоду относится создание крыльчатых насосов, прообразом которых является поршневой, с кольцевым цилиндром, описанный французским инженером А. Рамелли в 1588 («Lediverseetarticiosemachine»). Развитие теории поршневых насосов 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 насосов были широко использованы также при создании поршневых компрессоров, гидравлических прессов и др. устройств, но сами поршневые насосы начиная с 20-30-х гг. 20 в. стали заметно вытесняться из ряда областей центробежными, роторными и др.

Поршневой насос Ктесибия

Другой путь развития насосов начался с изобретения так называемых вращающихся насосов, имевших по одному ротору, которые также были описаны Рамелли. Насос с эксцентрическим ротором является прототипом современных шиберных насосов. В 1624 И. Лейрехон в книге «Larеcrеationmathеmatiqae» описал двух роторный коловратный насос, который можно рассматривать как прообраз современных зубчатых насосов. В дальнейшем появились и др. разновидности роторных насосов, представителем которых является, например, лабиринтный насос, созданный уже в 50-е гг. 20 в. Первый вихревой насос, названный центробежным самовсасывающим, был предложен в 1920 в Германии инженером С. Хиншем, затем появились и др. разновидности.

Коловратный насос И. Лейрехона

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 насос для подачи воды рабочим органом которого служило открытое вращающееся колесо. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёх лопастным рабочим колесом 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 насосы 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 насос был создан в Великобритании по патенту Гуинна (насос Гуинна), в 1899 русский инженер В. А. Пушечников разработал вертикальный многоступенчатый насос для буровых скважин глубиной до 250 м. Этот насос, построенный в Париже на заводе Фарко (насос Фарко), предназначался для водоснабжения Москвы, имел подачу 200 м3/ч, кпд до 70%. В России первые центробежные насос начали изготовлять в 1880 на заводе Г. Листа в Москве.

центробежный насос и воздуходувка «Hessians» Колесо Бланкано

Развитие осевых насосов 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 насосы 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 насос-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.

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).

Читайте также:  Как долго может работать насос отопления

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 насос-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 насосы в виде водо-водяных эжекторов, паро-водяных инжекторов и многие др. Основы теории струйных насосов 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 насос-аппаратов является создание магнитогидродинамических насосов. Первые такие насосы на постоянном токе были предложены Голденом (1907) и Гартманом (1919) и насосы 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.

Источник

История изобретения насоса

История изобретения насоса

Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый насос для тушения пожаров, 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 насосы с проходным поршнем для подъёма воды из колодцев, вероятно, применялись ещё раньше. До начала 18 в. поршневые насосы 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, насосы постепенно стали вытеснять водоподъёмные машины. Требования к ним и условия их применения становились всё более разнообразными, поэтому наряду с поршневыми насосами стали создавать вращательные насосы, а также различные устройства для напорной подачи жидкостей.

Таким образом, исторически наметились три направления их дальнейшего развития:

  • создание поршневых насосов,
  • вращательных
  • гидравлических устройств без движущихся рабочих органов.

Подъём в развитии поршневых насосов 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 насосы. К этому периоду относится создание крыльчатых насосов, прообразом которых является поршневой, с кольцевым цилиндром, описанный французским инженером А. Рамелли в 1588 («Le diverse et articiose machine»). Развитие теории поршневых насосов 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 насосов были широко использованы также при создании поршневых компрессоров, гидравлических прессов и др. устройств, но сами поршневые насосы начиная с 20-30-х гг. 20 в. стали заметно вытесняться из ряда областей центробежными, роторными и др.

Другой путь развития насосов начался с изобретения так называемых вращающихся насосов, имевших по одному ротору, которые также были описаны Рамелли. Насос с эксцентрическим ротором является прототипом современных шиберных насосов. В 1624 И. Лейрехон в книге «La rеcrеation mathеmatiqae» описал двухроторный коловратный насос, который можно рассматривать как прообраз современных зубчатых насосов. В дальнейшем появились и др. разновидности роторных насосов, представителем которых является, например, лабиринтный насос, созданный уже в 50-е гг. 20 в. Первый вихревой насос, 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 насос для подачи воды (рис. 3), рабочим органом которого служило открытое вращающееся колесо. Один из первых центробежных насосов 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 насосы 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 насос был создан в Великобритании по патенту Гуинна (насос Гуинна), в 1899 русский инженер В. А. Пушечников разработал вертикальный многоступенчатый насос для буровых скважин глубиной до 250 м. Этот насос, построенный в Париже на заводе Фарко (насос Фарко), предназначался для водоснабжения Москвы, имел подачу 200 м3/ч, кпд до 70%. В России первые центробежные насос начали изготовлять в 1880 на заводе Г. Листа в Москве.

Читайте также:  Вакуумный насос с вакуумметром value v i140sv

Развитие осевых насосов 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 насосы 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 насос-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.

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 насос-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 насосы в виде водо-водяных эжекторов, паро-водяных инжекторов и многие др. Основы теории струйных насосов 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 насос-аппаратов является создание магнитогидродинамических насосов. Первые такие насосы на постоянном токе были предложены Голденом (1907) и Гартманом (1919) и насосы 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.

Источник

История возникновения и развития насосного оборудования

Предшественники современных гидравлических машин появились в глубокой древности. Освоение плодородных земель, уровень которых выше уровня воды ближайших водоемов, а так же необходимость водообеспечения поселений потребовали создания водоподъемных средств.

Древнейший известный нам механизм – водоподъемное колесо – поднимал 8-10 м3 воды в час на высоту3-4 метра. В 1700 г. до н.э. в Каире для подъема воды из колодца глубиной 90 м использовали т.н. цепной насос (бесконечная цепь с прикрепленными ковшами). Архимедов винт стали применять для орошения полей за 1000 лет до н.э. Наклонно расположенный вал с винтовой нарезкой вращался в полуоткрытом лотке и обеспечивал подъем воды на высоту до 5 м.

Первым насосом был поршневой. Изобретателем его считают древнегреческого механика Ктезибия (II-I в. до н.э.). Описан насос был Героном Александрийским в I в. до н.э. в его труде «Пневматика». Насос был изготовлен из бронзы. Имел все основные элементы современного насоса (плунжер, цилиндры, клапаны, эксцентриковый привод плунжеров) и предназначался для тушения пожаров.

Постепенно в процессе трудовой деятельности люди накапливали знания о закономерностях движения жидкости и газов. Это нашло отражение в трудах древнегреческого философа Аристотеля (384-322 до н.э.). Некоторые законы гидравлики были сформулированы величайшим механиком Древней Греции Архимедом (277-212 до н.э.).

Отсутствие приводного двигателя тормозило развитие гидравлических машин. Поэтому на протяжении почти 2000 лет водоподъемное оборудование практически не изменилось. Только благодаря разделению труда и развитию мануфактуры в 16-18 вв. были созданы условия для широкого использования водяного колеса, а затем паровой машины в качестве двигателей. Эти же условия вызвали появление гидравлических машин. В 1588 г. французский инженер А. Раммели в своем сочинении «Различные искусные машины» описал четыре разновидности вращательных насосов. Среди них прототип шестеренного насоса и довольно точное описание пластинчатого насоса однократного действия. Идея использования центробежной силы для подачи жидкости возникла в 15 в. у Леонардо да Винчи. В 1689 г. французский физик Д. Папен (1647-1714) изобрел центробежный насос для откачки грунтовых вод. В начале насос имел двухлопастное колесо и кольцевой кожух постоянного сечения. Позднее Папен усовершенствовал свой насос: применил многолопастное колесо и спиральный кожух. Однако при отсутствии мощных и быстроходных двигателей использование роторного и центробежного насосов оказалось неэффективным. Эти насосы на протяжении долгого времени не могли конкурировать с поршневыми насосами и уступали последним во всех отношениях.

Читайте также:  Частотники для насоса грундфос

В России уже в 14-15 вв. было множество водяных мельниц. В 16-17 вв. водяные колеса использовались на заводах. Так, на семи тульских заводах в 1690 г. 30 водяных колес приводили в движения мехи, молоты, сверлильные устройства и т. д. На Екатеринбургском заводе в начале 18 в. Имелось более 50 колес. В России широкому внедрению насосов способствовал выдающийся русский гидротехник и изобретатель К.Д. Фролов (1726-1800). Работая с 1763 г. на Змеиногорском руднике (Алтай), он создал систему заводских гидросиловых установок для привода рудоподъемных машин и поршневых насосов, использовавшихся при водоотливе из шахт и промывке россыпей.

Важнейшим достижением в области создания теории насосов ознаменовался 18 в. В 1738 г. действительный член Российской академии наук Д. Бернулли в труде «Гидродинамика, или Записи о силах движения жидкости», дал свое знаменитое уравнение, которое и сегодня служит теоретической основой для решения многих вопросов гидромашиностроения. В 1750 г. академик Л. Эйлер вывел основное уравнение рабочего процесса турбомашин. Однако отсутствие приводящего двигателя затормозило использование этих работ почти на 150 лет.

Появление паровых машин в 18 в. обусловлено, прежде всего, необходимостью привода насосов для откачки воды из шахт. Неглубокие выработки к этому времени уже истощились, а основной проблемой было удаление грунтовых вод из глубоких шахт, которые не позволяли вести добычу полезных ископаемых.

В начале 18 в. английский изобретатель Т. Ньюкомен (1663-1729) создал поршневой насос для подъема воды в руднике, применив для его привода паровой цилиндр, необходимая сила на штоке которого создавалась за счет атмосферного давления.

В 1763 г. гениальный русский изобретатель И. И. Ползунов (1728-1766) разработал проект универсального парового двигателя непрерывного действия (проект был осуществлен в 1766 г.). Непрерывность его работы достигалась принципиально новым методом – применением двух цилиндров, связанных механизмом с одним валом. Принцип работы двигателя И.И. Ползунова – суммирование на одном валу мощности несколько цилиндров — положен в основу современных многоцилиндровых двигателей.

В 1784 г. выдающийся английский изобретатель Д. Уатт (1763-1819) создал универсальную паровую машину с цилиндром двухстороннего действия, в котором применил передачу от штока цилиндра к балансиру в виде параллелограмма.

С развитием паровых машин и с общим технологическим прогрессом в машиностроении тесно связанно совершенствование конструкций поршневых насосов, появление и совершенствование гидравлических двигателей.

В конце 19 в. для перекачки воды и нефти стали применять паровые прямодействующие насосы. У этих насосов поршень гидравлического цилиндра соединен общим штоком с поршнем парового цилиндра. Исчерпывающая теория и метод расчета таких насосов был предложен русским инженером В. Г. Шуховым (1853-1939). Он изложил результаты своих исследований в работе «Насосы прямого действия» В. Г. Шухов разработал конструкцию инерционного поршневого насоса с одним клапаном и гибким шатуном, предназначенного для откачки воды из артезианских скважин. Шатун при опускании остается всегда натянутым вследствие воздействия пружины на поршневую штангу. При этом значительно возросла рабочая скорость перемещения поршня.

Что касается центробежных насосов, то на протяжении 18-го столетия был сделан ряд попыток, без достаточного успеха, усовершенствовать центробежные насосы. Что этот вопрос интересовал не только практиков, но и теоретиков, можно заключить из того, что знаменитый математик Эйлер в то время (1754 г.) занимался обоснованием теории центробежных машин. По современным воззрения насосы того времени с трудом можно было назвать центробежными, например, вода могла подниматься только на высоту стенок таких аппаратов. Теория Эйлера продолжала развиваться, в направлении центробежных насосов, и в 1818 г. появился насос, который можно было действительно назвать прототипом по форме современных центробежных насосов. Не смотря на то, что уже в середине 19-го столетия были известны конструкции многоступенчатых центробежных насосов, они все же не могли заменить поршневые насосы в тех случаях, когда требовался подъем воды на боле или менее значительную высоту.

Совсем новый период индустриального развития центробежных насосов начинается с 1875 г., когда Осборн Рейнольдс, путем применения специальных устройств (диффузоров), достиг существенного улучшения в их работе. К том времени так же относится появление и развитие высокооборотных электродвигателей и паровых турбин, что послужило не менее мощным толчком к усовершенствованию центробежных насосов и расширению области их применения. Уже первые центробежные турбо и электронасосы были предвестниками начала вытеснения поршневых насосов из ряда промышленных и хозяйственных отраслей. Дальнейшее улучшение качества и экономичности центробежных насосов ускорило этот процесс и явилось следствием более глубокого изучения работы отдельных частей насоса и новых теоретических взглядов. Особенно большие успехи в этом направлении достигнуты были в последних десятилетиях.

Развитие данного направление не прекращается, постоянно развиваются отдельные части насоса, гидравлические, механические, электрические, расширяется область применения.

Источник