泵的曆史及文化
浏覽次數：3892次發表時間：2012/8/4 16:18:15
泵，在我(wǒ)(wǒ)們日常生(shēng)活中(zhōng)已經越來越重要了。必然已經是一(yī)種不可缺少的生(shēng)活用品，但很少人知(zhī)道泵的曆史及文化。
泵是輸送液體(tǐ)或使液體(tǐ)增壓的機械。它将原動機的機械能或其他外(wài)部能量傳送給液體(tǐ)，使液體(tǐ)能量增加。泵主要用來輸送液體(tǐ)包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液态金屬等，也可輸送液體(tǐ)、氣體(tǐ)混合物(wù)以及含懸浮固體(tǐ)物(wù)的液體(tǐ)。
水的提升對于人類生(shēng)活和生(shēng)産都十分(fēn)重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀)，中(zhōng)國的桔槔(公元前17世紀)、辘轳(公元前11世紀)和水車(chē)(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三世紀，阿基米德發明的螺旋杆，可以平穩連續地将水提至幾米高處，其原理仍爲現代螺杆泵所利用。
公元前200年左右，古希臘工(gōng)匠克特西比烏斯發明的滅火(huǒ)泵是一(yī)種原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵隻是在出現了蒸汽機之後才得到迅速發展。
1840～1850年，美國沃辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的，蒸汽直接作用的活塞泵，标志(zhì)着現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發展的高潮時期，當時已用于水壓機等多種機械中(zhōng)。然而随着需水量的劇增，從20世紀20年代起，低速的、流量受到很大(dà)限制的活塞泵逐漸被高速的離(lí)心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小(xiǎo)流量領域往複泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優點，應用日益增多。
回轉泵的出現與工(gōng)業上對液體(tǐ)輸送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關于四葉片滑片泵的記載，以後陸續出現了其他各種回轉泵，但直到19世紀回轉泵仍存在洩漏大(dà)、磨損大(dà)和效率低等缺點。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問題，并采用高速電(diàn)動機驅動，适合較高壓力、中(zhōng)小(xiǎo)流量和各種粘性液體(tǐ)的回轉泵才得到迅速發展。回轉泵的類型和适宜輸送的液體(tǐ)種類之多爲其他各類泵所不及。
利用離(lí)心力輸水的想法早出現在列奧納多•達芬奇所作的草圖中(zhōng)。1689年，法國物(wù)理學家帕潘發明了四葉片葉輪的蝸殼離(lí)心泵。但更接近于現代離(lí)心泵的，則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開(kāi)式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶有導葉的多級離(lí)心泵相繼被發明，使得發展高揚程離(lí)心泵成爲可能。
盡管早在1754年，瑞士數學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離(lí)心泵設計的理論基礎，但直到19世紀末，高速電(diàn)動機的發明使離(lí)心泵獲得理想動力源之後，它的優越性才得以充分(fēn)發揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學者的理論研究和實踐的基礎上，離(lí)心泵的效率大(dà)大(dà)提高，它的性能範圍和使用領域也日益擴大(dà)，已成爲現代應用廣、産量大(dà)的泵。
泵通常按工(gōng)作原理分(fēn)容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電(diàn)磁泵、氣體(tǐ)升液泵。泵除按工(gōng)作原理分(fēn)類外(wài)，還可按其他方法分(fēn)類和命名。例如，按驅動方法可分(fēn)爲電(diàn)動泵和水輪泵等；按結構可分(fēn)爲單級泵和多級離(lí)心泵；按用途可分(fēn)爲鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體(tǐ)的性質可分(fēn)爲水泵、油泵和泥漿泵等。
容積式泵是依靠工(gōng)作元件在泵缸内作往複或回轉運動，使工(gōng)作容積交替地增大(dà)和縮小(xiǎo)，以實現液體(tǐ)的吸入和排出。工(gōng)作元件作往複運動的容積式泵稱爲往複泵，作回轉運動的稱爲回轉泵。前者的吸入和排出過程在同一(yī)泵缸内交替進行，并由吸入閥和排出閥加以控制；後者則是通過齒輪、螺杆、葉形轉子或滑片等工(gōng)作元件的旋轉作用，迫使液體(tǐ)從吸入側轉移到排出側。
容積式泵在一(yī)定轉速或往複次數下(xià)的流量是一(yī)定的,幾乎不随壓力而改變；往複泵的流量和壓力有較大(dà)脈動，需要采取相應的消減脈動措施；回轉泵一(yī)般無脈動或隻有小(xiǎo)的脈動；具有自吸能力，泵啓動後即能抽除管路中(zhōng)的空氣吸入液體(tǐ)；啓動泵時必須将排出管路閥門完全打開(kāi)；往複泵适用于高壓力和小(xiǎo)流量；回轉泵适用于中(zhōng)小(xiǎo)流量和較高壓力；往複泵适宜輸送清潔的液體(tǐ)或氣液混合物(wù)。總的來說，容積泵的效率高于動力式泵。
動力式泵靠快速旋轉的葉輪對液體(tǐ)的作用力，将機械能傳遞給液體(tǐ),使其動能和壓力能增加，然後再通過泵缸，将大(dà)部分(fēn)動能轉換爲壓力能而實現輸送。動力式泵又(yòu)稱葉輪式泵或葉片式泵。離(lí)心泵是常見的動力式泵。
動力式泵在一(yī)定轉速下(xià)産生(shēng)的揚程有一(yī)限定值,揚程随流量而改變；工(gōng)作穩定，輸送連續，流量和壓力無脈動；一(yī)般無自吸能力，需要将泵先灌滿液體(tǐ)或将管路抽成真空後才能開(kāi)始工(gōng)作；适用性能範圍廣；适宜輸送粘度很小(xiǎo)的清潔液體(tǐ)，特殊設計的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體(tǐ)物(wù)。動力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體(tǐ)輸送、電(diàn)站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進等。
其他類型的泵是指以另外(wài)的方式傳遞能量的一(yī)類泵。例如射流泵是依靠高速噴射出的工(gōng)作流體(tǐ)，将需要輸送的流體(tǐ)吸入泵内，并通過兩種流體(tǐ)混合進行動量交換來傳遞能量；水錘泵是利用流動中(zhōng)的水被突然制動時産生(shēng)的能量，使其中(zhōng)的一(yī)部分(fēn)水壓升到一(yī)定高度；電(diàn)磁泵是使通電(diàn)的液态金屬在電(diàn)磁力作用下(xià)，産生(shēng)流動而實現輸送；氣體(tǐ)升液泵通過導管将壓縮空氣或其他壓縮氣體(tǐ)送至液體(tǐ)的底層處，使之形成較液體(tǐ)輕的氣液混合流體(tǐ)，再借管外(wài)液體(tǐ)的壓力将混合流體(tǐ)壓升上來。
泵的性能參數主要有流量和揚程，此外(wài)還有軸功率、轉速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時間内通過泵出口輸出的液體(tǐ)量，一(yī)般采用體(tǐ)積流量；揚程是單位重量輸送液體(tǐ)從泵入口至出口的能量增量，對于容積式泵，能量增量主要體(tǐ)現在壓力能增加上，所以通常以壓力增量代替揚程來表示。泵的效率不是一(yī)個獨立性能參數，它可以由别的性能參數例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之，已知(zhī)流量、揚程和效率，也可求出軸功率。
泵的各個性能參數之間存在着一(yī)定的相互依賴變化關系，可以通過對泵進行試驗，分(fēn)别測得和算出參數值，并畫成曲線來表示，這些曲線稱爲泵的特性曲線。每一(yī)台泵都有特定的特性曲線，由泵制造廠提供。通常在工(gōng)廠給出的特性曲線上還标明推薦使用的性能區段，稱爲該泵的工(gōng)作範圍。
泵的實際工(gōng)作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來确定。選擇和使用泵，應使泵的工(gōng)作點落在工(gōng)作範圍内，以保證運轉經濟性和安全。此外(wài)，同一(yī)台泵輸送粘度不同的液體(tǐ)時，其特性曲線也會改變。通常，泵制造廠所給的特性曲線大(dà)多是指輸送清潔冷水時的特性曲線。對于動力式泵，随着液體(tǐ)粘度增大(dà)，揚程和效率降低，軸功率增大(dà)，所以工(gōng)業上有時将粘度大(dà)的液體(tǐ)加熱使粘性變小(xiǎo)，以提高輸送效率。
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