У одного насоса внутри резиновая звёздочка, у другого длинный винт, похожий на скрученный вал. С первого взгляда родственниками их не назовёшь. Однако вы можете разобраться с обоими, задав один и тот же вопрос: как через них проходит отдельная порция жидкости? Нужно найти место, которое для неё освобождается, понять, что отделяет её от соседней порции, и проследить путь до выхода. На разрезе это особенно хорошо видно: привычный металлический корпус больше не скрывает главного.
Начнём с насоса с гибкой крыльчаткой. Её эластичные лепестки при вращении проходят участок, где корпус или специальный выступ заставляет их сильнее изгибаться. Возле входа пространство между соседними лепестками увеличивается и заполняется жидкостью. Дальше эта порция переносится по окружности. У выхода лепестки снова подгибаются, объём уменьшается и жидкость вытесняется наружу. Изгиб здесь предусмотрен устройством: это часть механизма, а не симптом того, что крыльчатке пришлось тяжело. [1]
Поэтому такое устройство относят к объёмным насосам, хотя в отдельных руководствах изготовителя встречается уточнение «полуобъёмный». Для сравнения можно проследить, как рабочие объёмы переносят жёсткие роторы кулачкового насоса. У заимствованного слова «импеллер» исходный смысл гораздо шире: в английском так называют и жёсткое рабочее колесо обычного центробежного насоса. Для точного разговора полезно добавлять «гибкая крыльчатка». К вихревому регенеративному насосу одни только лепестки её не приравнивают. [2]
Упругость даёт возможности и одновременно задаёт ограничения. Материал крыльчатки должен подходить к жидкости и её температуре; резина не бывает одинаково равнодушной ко всем средам. Жидкость участвует в смазке контактирующих поверхностей, и работа без неё способна повредить крыльчатку. Поэтому способность удалять воздух при самовсасывании не означает разрешения бесконечно вращаться насухо. Конкретные пределы зависят от исполнения, а внешний вид звёздочки их не сообщает. [2]
Теперь рассмотрим эксцентриковый винтовой насос, который также называют насосом с прогрессирующими полостями. В распространённой конструкции металлический винтовой ротор движется внутри неподвижного упругого статора. Для классической геометрии ротор имеет один заход, а внутренняя винтовая поверхность статора два; её шаг вдвое больше. Вместе они образуют ряд полостей. При вращении ротора эти полости последовательно перемещаются вдоль насоса, перенося жидкость от входа к выходу. Ротор при этом совершает эксцентрическое движение, а не просто крутится как ровный вал в круглом отверстии. [3, 4]
На анимации полезно смотреть именно на полости. Они возникают из сочетания двух винтовых поверхностей и сохраняют переносимый объём по мере продвижения. Представьте, что вы отметили одну из них цветом: её путь пойдёт вдоль насоса, хотя сам ротор вращается и совершает эксцентрическое движение. Поэтому фотография вынутого винта объясняет далеко не всё. Рабочая полость получается только в паре «ротор и статор», и рассматривать их приходится вместе. Существуют и другие соотношения геометрии, так что правило «один заход против двух» относится к описанному варианту, а не ко всем машинам этого семейства. [4]
У двух- и трёхвинтовых насосов устройство другое. Несколько винтов работают рядом в охватывающем их корпусе; между поверхностями образуются объёмы, перемещающиеся вдоль осей. Эластичный двухзаходный статор здесь не является обязательной деталью. Синхронизация, зазоры и условия смазки зависят от конструкции. Например, в документации одной из трёхвинтовых серий указаны смазывающие, неабразивные жидкости. Из способности одного винтового насоса переносить густую массу не следует, что любой другой годится для неё же. [5, 6]
Архимедов винт в открытом наклонном желобе стоит рассматривать отдельно: он поднимает порции воды на высоту и не равнозначен закрытому напорному винтовому насосу. [7] Теперь можно вернуться к исходному вопросу: что именно удерживает и перемещает жидкость? У гибкой крыльчатки работают изменяющиеся промежутки между лепестками, у эксцентриковой пары движутся полости между ротором и статором, у многовинтовой машины взаимодействуют несколько винтов и корпус. Когда вы видите этот маршрут, ограничения перестают быть разрозненными пунктами инструкции: материал контактирующих деталей, зазоры и условия смазки связаны с тем, как работает конкретный механизм. [2, 4, 6]
См. также: Вихревой и кулачковый насосы; Как различать насосы; Рабочая точка насоса.
