3.5. Первые роторные насосы

Человек при вращательном движении механизма может развить мощность на 35 процентов больше, чем при возвратно-поступательном: в среднем 66 и 49 ватт, соответственно. Поэтому раньше или позже должен был бы найтись изобретатель насоса с вращательным движением основных рабочих деталей (профессионалы называют их рабочими органами). Первое описание таких машин среди многих других появилось в книге Агостино Рамелли (Ramelli, 1530–1560), инженера христианнейшего короля Франции и Польши (Генрих III – сын Генриха II и знаменитой Екатерины Медичи). Книга вышла в 1588 году в Париже на средства автора. Автор получил образование «в математике и высших науках», к которым относилось тогда и инженерное дело, в школе Леонардо да Винчи под руководством одного из его учеников – маркиза Мариньяно.

Рассмотрим только две конструкции роторных насосов из книги Рамелли, которые почти без изменения применяются и в настоящее время. Первая – пластинчатый насос. Это цилиндрический ротор с четырьмя вырезами, установленный концентрично в цилиндрическом корпусе, погруженном в воду. В вырезы ротора вставлены пластины, которые при вращении прижимаются под действием центробежной силы к внутренней цилиндрической поверхности корпуса. Таким образом, в корпусе образуются серповидные камеры (рабочие камеры). При вращении ротора вблизи входного отверстия объем рабочей камеры увеличивается и она заполняется жидкостью. Затем камера замыкается, становясь закрытой, до тех пор, пока не подойдет к выходному отверстию. После этого объем рабочей камеры уменьшается, и вода из нее вытесняется через выходное отверстие в выходную трубу. Очевидно, что по принципу действия рассмотренный насос относится к объемным, пластины аналогичны поршню, а герметичность обеспечивается фазой замыкания, а не клапанами. Такие насосы имеют меньшую, чем у поршневых насосов, величину напора, но при равных подачах обладают преимуществом по габаритам и массе. Судя по рисунку пластинчатые насосы изготавливались из металла. Пластинчатые насосы применяются в настоящее время главным образом для подачи масла в станкостроении, авиации, системах гидроавтоматики.

Рис. 3.11. Роторный насос Рамелли

Другой тип роторного насоса Рамелли с замыкателем и ротором из дерева, имевшим несколько выступов, устанавливался в корпус с внутренней цилиндрической поверхностью концентрично с малым зазором. Замыкатель имел возможность возвратно-поступательного движения и под действием своего веса прижимался к ротору, создавая рабочую камеру. Машины с замыкателем используются и в наше время и имеют различное конструктивное исполнение в зависимости от области применения. Так, известны паровая машина Юля (1836 год) и паровая машина Холла (1869 год), которые аналогичны описанному насосу, но имеют на роторе только один выступ. По такой же схеме выполнен вакуумный насос с катящимся ротором. Одно из последних изобретений в этой области – роторная машина с замыкателем, которая может быть и насосом и двигателем внутреннего сгорания.

Рис. 3.12. Насос Рамелли с замыкателем

Следующий важный шаг был сделан Иоганном Лейрехоном (Iogann Leirechon, 1571–1670), ректором иезуитского колледжа в городе Бар ле Дюк и духовником герцога Лотарингии. Лейрехон является автором книги «Математические задачи» (первое издание – 1624 год), которая многократно переиздавалась книготорговцами Франции и Германии из-за большого спроса. В задаче 88 «О водяных насосах, гидравлических машинах и других опытах с водой и подобными жидкостями» описаны все известные машины и одна новая, явившаяся предтечей многих современных. Дадим слово автору. «Эта машина с зубчатыми колесами, которые заключены в овальном кожухе так, что зубцы одного колеса захватывают зубцы другого, и так точно, что ни вода, ни воздух – ни в середине, ни по сторонам – не могут проникнуть в овальный кожух, ибо колеса так плотно прилегают к стенкам, что не остается свободного пространства. На каждом колесе имеется ось, так что его можно извне вращать рукояткой. Когда ручка колеса вращает его в одном направлении, то вследствие этого другое колесо вращается в обратном направлении, и в результате этого движения вода из пространства между зубьями колес направляется в обе стороны так, что при вращении колес вода принуждена подняться по трубе и вытечь». Кажется, что этот текст переписывался в течение сотен лет из первоисточника в учебники и монографии различных авторов. А между тем, несмотря на то, что машину Лейрехона описывают путешественники, видевшие ее в действии в городе Майнце (юго-запад Германии), этот насос изобретается заново несколько раз и описывается как насос Брама или Леклерка, как воздуходувка Рутса. И в настоящее время, когда идея роторного объемного насоса известна, ежегодно появляются сотни новых изобретений, каждое из которых в той или иной мере улучшает известную машину.

Рис. 3.13. Зубчатый насос Лейрехона

Данный текст является ознакомительным фрагментом.