История развития насосов. Изобретение насоса: важные этапы от древности до наших дней

История развития насосов начинается еще с античного времени. Аппараты были необходимы людям для решения жизненно важных задач. В дальнейшем совершенствование насосных установок пошло в разных направлениях. Для выпуска данного оборудования были основаны известные ныне мировые бренды.

Оглавление:

Allweiler

Wilo

KSB AG

Grundfos

Изобретение насосов и этапы их развития

Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первые попытки цивилизованных поселений людей наладить водоснабжение относятся еще к V в до н. э. Такие древние развитые цивилизации, как Египет, Китай, Вавилон, располагали большими площадями при сухом климате, поэтому орошение территории было первоочередной сельскохозяйственной проблемой. Горожане также сталкивались с проблемой подачи питьевой воды — так появлялись первые водопроводы, например римские акведуки. При этом неизбежно возникал вопрос преодоления водой разности высот.

Известным водоподъемным механизмом древности стало водоподъемное колесо величиной около 3,5 м. Максимальная подача им жидкости составляла 8–10 кубометров в час. Конструкции же, которые можно назвать цепными насосами (это цепи с прикрепленными ковшами) применялись примерно 1700 лет до н. э. Так, в Каире находился глубокий колодец (91,5 м), воду из которого доставали посредством такого насоса.

Механик Ктесибий из Древней Греции придумал насос для тушения огня. В I в. до н. э. он был описан александрийским ученым Героном, впоследствии М. Витрувием в их трудах. По сути, это был простейший поршневой агрегат, поскольку конструкция Ктесибия содержала в себе все его элементы: плунжер, откидные клапаны и эксцентриковый плунжерный привод. Вполне возможно, что элементарные деревянные конструкции с поршнем, поднимающим воду, использовались и ранее.

Для получения плавного бесперебойного потока жидкости опять-таки еще в древние времена знаменитый Архимед изобрел винты (I в. до н. э.). Эту конструкцию можно считать прототипом современных винтовых насосных устройств. Кстати, и в наши дни для осушения и орошения с/х территорий используются подобные насосы, имеющие привод от ветродвигателя: вал с винтовой нарезкой, находящийся под наклоном, вращается в полуоткрытой камере и поднимает воду на 2–5 м.

Возвращаясь к поршневым насосным устройствам, следует отметить, что до XVIII в. они применялись редко, если сравнивать с водоподъемными машинами. В связи же с возросшей потребностью в воде, необходимостью подъема ее на высоту насосные установки стали востребованы (к тому времени появились паровые машины).

Требования к данным агрегатам и условия их работы менялись, потому, помимо поршневых установок, были придуманы вращательные насосные аппараты и прочие устройства, подающие воду под напором. Исторически выделились три пути последующего развития насосного оборудования:

• поршневых установок;
• вращательных;
• гидравлических установок, не содержащих движущихся рабочих элементов.

Развитие поршневых насосов

Скачок в развитии поршневых аппаратов произошел на исходе XVIII в., когда в их конструкции стал использоваться металл, а также привод от паровой машины.

Первым балансирным насосом стал аппарат Ньюкомена. Здесь поршень совершал движение от балансира после наполнения цилиндра паром и следующим за этим впрыском воды. Энергия рабочего хода возникала благодаря атмосферному давлению, оно и воздействовало на поршень. Чтобы повысить мощность такого насоса, стали использовать цилиндры больших размеров. Наибольший балансирный насос, который давал напор в 52 м и имел суточную производительность 1365 кубометров в час, был монтирован в 1869 г. на насосной станции Лондона.

В 40–50 гг. XIX в. американец Вортингтон сконструировал паровые насосы с одним и двумя цилиндрами, что позволило отказаться от балансирного привода в поршневых аппаратах. Для таких установок характерно противоположное расположение насосных и паровых цилиндров, а поршни их установлены на одном общем штоке.

Теорию применения поршневых устройств развивали российские ученые. Однако с 20–30 гг. XX в. данные установки стали вытесняться другими (а именно центробежными).

История центробежных насосов

Идея применения центробежных сил для перемещения жидкой среды зародилась еще в XV столетии у знаменитого Леонардо да Винчи. Так, прототипом роторного (то есть вращательного) насоса считается пластинчатый аппарат Рамелли, изобретенный примерно в 1588 г.

   

В 1624 г. И. Лейрехон в своих работах обозначил двухроторный коловратный насосный агрегат — прототип сегодняшних зубчатых установок. Впоследствии возникли и прочие виды роторных насосов.

Идею создания центробежного агрегата одновременно смог реализовать инженер Бланкано из Франции на заре XVII столетия. Он соорудил элементарный центробежный агрегат, подающий жидкость. Его рабочим элементом являлось колесо, вращающееся в открытом виде.

Центробежный аппарат, уже оснащенный спиральным корпусом, а также колесом с 4 лопастями предложил Д. Папен (Франция) путем усовершенствования воздуходувки Hessians. Первым центробежным аппаратом, который опробовали на практике, было устройство Ле Демура (1732 г.). К вертикальному валу под углом была присоединена прямая труба, ее нижний конец погружался в воду. При вращении вала труба также начинала вращаться. Центробежные силы приводили к движению в ней жидкости.

Классическую же радиальную форму, как у современных центробежных насосных агрегатов, рабочему колесу придал ученый Андреас в 1818 г. в Бостоне. Вначале лопасти были прямыми, но в 1846 г. изобретатель обосновал, что криволинейные лопасти являются эффективными для нагнетания жидкости.

На исходе XIX столетия с появлением быстроходных тепловых, а после и электродвигателей центробежные насосные агрегаты стали применяться очень широко. Так, в 1838 г. русский ученый А. Саблуков, основываясь на конструкции разработанного им вентилятора, соорудил одноступенчатый центробежный агрегат. В 1846 г. Джонсон (инженер из США) разработал горизонтальную многоступенчатую конструкцию, в 1851 г. аналогичная установка появилась в Великобритании — это насос Гуинна (он был улучшен О. Рейнолдсом).

В 1899 г. инженер из России В. Пушечников изобрел вертикальный многоступенчатый насос, который предназначался для буровых скважин. Его построили на французском заводе и использовали для снабжения водой Москвы. При этом подача жидкости агрегатом составляла 200 кубометров в час, КПД достигал 70 %.

В России же центробежные насосные установки впервые стали выпускать на московском предприятии Г. Листа в 1880 г.

В начале XX столетия лопастные насосы продолжили совершенствоваться. В частности, профессор Пфлейдерер установил зависимость между количеством лопастей и гидравлическими показателями оборудования.

История насосов-вытеснителей

Данное направление объединяет ряд путей развития насосных устройств. По сведениям Герона, впервые прототипы вытеснителей были созданы опять-таки древними греками. Они представляли собой установки, вытесняющие воду из емкости подогретым воздухом либо паром.

Идею применения сжатого воздуха для перемещения жидкости высказывал упомянутый ранее Д. Папен в 1707 г., но не применял ее на практике.

Первый же вытеснитель производственного масштаба предложил в 1698 г. английский инженер Т. Севери. Им стала паровая водоотливная установка. Она считается прототипом созданного в 1871 г. Халлемом (немецкий изобретатель) пульсометра. В 1911 г. подача воды под давлением, создаваемым за счет сгорания жидкого топлива, была воплощена в Англии ученым Н. Гемфри.

В 1796 г. Монгольфье изобрел гидравлический таран, работающий в авторежиме. Принцип действия установки основывался на применении периодических гидроударов. Впоследствии данные конструкции получили разные модификации.

Еще одним типом насосов-вытеснителей стал водоструйный агрегат. Его придумал в 1852 г. ученый из Великобритании Д. Томпсон в качестве лабораторного прибора для отсасывания воздуха и воды. Первый промышленный образец такого агрегата использовал в 1866 г. инженер Нагель в Германии для устранения воды из шахт. Позже были разработаны различные типы струйных насосов. Например, В. Сироткин и Я. Суреньянц предложили гидропневматический водоподъемник специально для скважин: конструктивно он объединял струйный насос и эрлифт.

Следующим направлением развития насосов-вытеснителей стала разработка магнитогидродинамических насосов, которые работали на постоянном или переменном токе. Но широко применять такое оборудование начали в СССР и за границей лишь в середине XX в., в связи с успехами в области атомной энергетики.

Таким образом, технология перемещения и подъема воды, а впоследствии и прочих жидкостей (например, нефти) в разные эпохи основывалась на уровне развития производства.

В любом случае старые чертежи и фото насосов представляют собой огромный интерес для исследования. Если же у вас сохранился старый насос, обязательно присылайте его фотографию на электронную почту info@arkronix.ru. Наши эксперты помогут выяснить его происхождение.

История пожарных насосов

С давних времен человечество сталкивалось с проблемой пожаров и искало способы бороться с неконтролируемым возгоранием, осознавая его огромную опасность. В связи с этим изобретались различные приспособления.

Первые насосы для пожаротушения, как уже упоминалось, предложил Ктесибий (Древняя Греция, I в. до н. э.). В 1672 г. Ян ван дер Хейден в Нидерландах разработал пожарный насос в виде ручной водозаливной трубы, оснащенной рукавами. В столице он основал завод по производству такого оборудования и распространял его. Хейден даже издал книгу, где наглядно с помощью рисунков демонстрировал достоинства пожарных рукавов. Изначально их производили из обычной парусины, позже стали использовать кожу. Изделия отличались большим весом, пропускали воду, часто рвались.

В XIII в. для тушения огня использовали поршневые пожарные насосы на ручном приводе. Затем были созданы аппараты, работающие от паровых машин, например в России они применялись с 1893 г.

В связи с развитием центробежных насосов для пожаротушения стали активно применять именно такую конструкцию. Данными аппаратами укомплектовывали первые пожарные машины в XIX в.

История тепловых насосов

История тепловых насосов исчисляется с 1852 г, когда английский инженер-физик У. Томсон разработал теплонасосную систему, он назвал ее «умножителем тепла». В дальнейшем изобретение улучшил и детализировал австрийский ученый П. Риттингер — он и считается изобретателем теплового насосного аппарата. В 1855 г. он спроектировал и смонтировал первый подобный агрегат.

Применяться на практике тепловая насосная установка стала позднее, в середине XX столетия. Изобретатель-энтузиаст Р. Вебер, осуществляя эксперименты с морозильной камерой, заметил, что, выходя из нее, тепло выбрасывается наружу. Он стал размышлять, как его сохранить, и поместил трубу в нагревательный бойлер. Семья Вебера была обеспечена большим объемом горячей воды, она даже не успевала ее использовать. Частично тепло при этом оказывалось в воздухе. Совершенствуя свою разработку, Вебер стал прогонять горячую жидкость по спирали, а благодаря бытовому вентилятору тепло распространялось по жилищу, отапливая его.

Впоследствии изобретатель додумался выкачивать тепло из грунта, где температура была примерно одинаковой на протяжении года. В земле он разместил медные трубы, по которым циркулировал газ фреон, собирая тепло. Он конденсировался и отдавал свое тепло в жилище.

В 1940-х гг. тепловые насосы получили широкую известность, но реально стали востребованы в 1973 г. после нефтяного кризиса, в этот период стало актуальным энергосбережение.

История мировых брендов по производству насосов

Говоря об истории насосов, следует упомянуть известные мировые бренды, которые самыми первыми стали производить данные аппараты. Эти торговые марки до сих пор занимают прочные позиции на рынке.

Allweiler

Немецкий бренд Allweiler знают во всем мире, трудно найти отрасль промышленности, где бы не применялись высокотехнологичные насосы данной торговой марки. Производить насосы компания начала еще в 1860 г., прошла большой путь от небольшого завода, выпускавшего ручные насосы, до огромного концерна, лидера в поставке оборудования в своем секторе. Компания располагает огромной сетью дочерних предприятий в странах Европы, США, Египте, Индии, Южной Африке, является членом корпорации Colfax. Техника Allweiler — символ высокоточного исполнения, надежности и долговечности продукции.

Wilo

Еще один немецкий производитель насосов Wilo ведет свою деятельность с 1872 г. История началась с того, что Дортмунд Луис Оплендер открыл свой небольшой семейный бизнес. Активное развитие фирмы началось в 1928 г., когда потомок ее основателя Вильгельм Оплендер, известный немецкий инженер, разработал циркуляционные насосы и получил на них патент. На тот момент это были уникальные устройства для отопительной системы. Компания видоизменила свое название в виде аббревиатуры создателя изобретения.

Когда-то маленькая семейная компания, сегодня она является популярнейшим производителем насосного оборудования. Именно инженерам этого бренда принадлежит наибольшее количество инноваций в области насосных агрегатов. Например, это фекальный насос с применением специального композита или циркуляционный насос со встроенной арматурой. Бренд уделяет большое значение вопросам экологической безопасности, непрерывно работает над повышением экологичности своей продукции.

KSB AG

Группа KSB AG (Германия) является поставщиком насосов и сопутствующих услуг, ведет производственную и торговую деятельность на всех континентах. Компанию основал в 1971 г. изобретатель И. Кляйн. Он разработал и запатентовал устройство «автомат для питания котла». После этого вместе с двумя партнерами Кляйн и открыл свое предприятие. Продукция оказалась востребованной, и дело пошло. Очень быстро бренд расширил ассортимент, освоив производство котлов и дополнительного для них оборудования. Насосы Кляйна успешно продавались в странах Европы, с 1930 г. и в России. В связи с событиями Второй мировой войны сотрудничество с СССР приостановилось, а возобновилось в 1982 г.

Сегодня доля продаж центробежных насосов этого крупного международного концерна составляет две трети выручки от общемировых продаж.

Grundfos

Датский концерн Grundfos был основан в 1945 г. Полем Ду Йенсеном, первая мастерская была открыта в г. Бьеррингбро. Именно эта компания впервые в мире произвела и вывела на рынок центробежные агрегаты. Кроме того, инженеры фирмы стали широко применять системы автоматического управления насосами. Сегодня бренд имеет свыше 65 заводов в разных странах. Производственные мощности Grundfos позволяют выпускать более 17 млн насосов ежегодно. Компания является лидером в своем секторе, продает более 50 % аппаратов от их общего числа, штат сотрудников предприятий составляет около 20 тысяч человек. Инженеры бренда постоянно работают над совершенствованием продукции.