Перемещение жидких сред – одна из древнейших технических задач, встававших перед человеком с начала времен, что, впрочем, нисколько не умаляет ее значимости.Решение такой задачи, в конечном счете, привело к созданию специальных машин, названных насосами, а дальнейшее их развитие и совершенствование породило к настоящему времени огромное семейство насосов. Повсеместная необходимость в перемещении жидкостей в свою очередь определила и повсеместное же распространение насосного оборудования, которое встречается решительно в каждой отрасли и направлении.

Однако, несмотря на такое разнообразие, большую часть существующих машин для перемещения жидкостей можно разделить на две основные группы, различающиеся по принципу работы:

— насосы объемного действия;
— насосы динамического действия.

Конечно же, двумя этими типами классификация не ограничивается, поскольку еще существуют струйные насосы, в которых перемещение целевой жидкости происходит за счет ее взаимодействия с потоком другой жидкости (жидкоструйные) или газа (газлифты или эрлифты). Тем не менее, именно на долю объемных и динамических приходится подавляющая часть используемого оборудования.

Если не считать примитивные приспособления для перемещения жидкости, такие как водяные колеса или архимедов винт, то первые насосы были именно поршневого типа, а их появление датируется I-II веками до нашей эры. Не в последнюю очередь это объяснятся простым и понятным принципом работы насосов объемного действия, который заключается в вытеснении жидкости из ограниченного пространства, образованного подвижными относительно друг друга деталями. Но, несмотря на простоту, техническая реализация такого принципа может принимать самые различные формы. К объемным насосам относят:

1) Возвратно-поступательные:
а) поршневые;
б) плунжерные;
в) диафрагменные и т.д.

2) роторные:
а) шестеренчатые;
б) кулачковые;
в) пластинчатые;
г) винтовые;
д) перистальтические и т.д.

Второй большой группой насосов являются насосы динамического действия или просто динамические. В них принцип перемещения среды заключается в силовом воздействии на жидкость со стороны рабочего органа и сообщение ей кинетической энергии, которая в дальнейшем преобразуется в потенциальную. По степени разнообразия и распространенности динамические насосы не уступают объемным. В данный тип входят:

1) лопастные:
а) центробежные;
б) осевые;
в) диагональный и т.д.

2) трения:
а) вихревые;
б) дисковые;
в) шнековые и т.д.

Поршневые насосы

Будучи одним из первых видов насосов, что был придуман человеком, он не только дожил до наших дней, но и получил крайне широкое распространение, а непрерывное его совершенствование в течение веков создало пропасть между примитивными механизмами древности и современным поршневым оборудованием. Особенно сильное влияние оказал переход с дерева на металл как основного материала для производства деталей. В то же время сам принцип действия нисколько не изменился.

В основе принципа работы поршневых насосов лежит процесс вытеснения жидкости из рабочей камеры под действием механической силы. Для наглядности рассмотрим простейшую схему, элементы которой, так или иначе, встречаются в любом поршневом насосе. Ключевыми элементами является рабочий цилиндр и поршень, так как именно они образуют рабочую камеру, объем которой изменяется за счет совершения возвратно-поступательных движений поршня. Он способен свободно перемещаться вдоль оси цилиндра при сохранении условий герметичности, то есть в нормальном режиме работы исключаются утечки перекачиваемой среды через область соприкосновения поршня и цилиндра. Механическая энергия к поршню обычно подводится через приводной вал и передается через кривошипно-шатунный механизм, хотя, к примеру, в простейших ручных насосах может использоваться обычный рычажный механизм. Также каналы входа и выхода жидкости в рабочую камеру оснащаются обратными клапанами.

Промышленные насосы

Совершая возвратно-поступательные движения, поршень тем самым обеспечивает цикличность изменения объема рабочей камеры насоса, и весь цикл, происходящий за один полный оборот приводного вала, делят на два этапа: всасывание (обратный ход поршня) и нагнетание (прямой ход поршня). При всасывании объем рабочей камеры увеличивается и в нем создается разряжение, приводящее к изменению положения клапанов, при котором выходной клапан закрывается, предотвращая обратный ток, а входной клапан открывается, давая возможность перекачиваемой жидкости заполнить камеру. Далее при прямом ходе поршня происходит уменьшение доступного объема, что в свою очередь создает избыточное давление жидкости, из-за которого опять происходит переключение клапанов. Под давлением, создаваемым поршнем, объем жидкости подается в нагнетательный патрубок и цикл повторяется.

Схема реального насоса может отличаться от принципиальной как второстепенными деталями, к примеру, конструкцией клапанов или их взаимным расположением, так и принимать более усложненный вид. Количество цилиндров может быть больше одного, а соответствующие им поршни могут приводиться в движение как одним валом, так и разными. В многоцилиндровых насосах последовательность их работы и соединительные каналы могут быть настроены таким образом, чтобы жидкость последовательно проходила несколько цилиндров, постепенно увеличивая свое давление, либо же каждый цилиндр работает независимо, но циклы их работы смещены друг относительно друга, чтобы на выходе из насоса суммарный поток обладал менее выраженной пульсацией. Также существует специальная вариация рабочего цилиндра, позволяющая совершать впрыск, как при прямом, так и при обратном ходе поршня. Такой вид поршневых насосов называют двойного действия. Помимо этого существует разновидность дифференциальных плунжерных насосов, которые имеют много схожего с насосами двойного действия, но содержат меньше клапанов в своей конструкции.

Конструкция и принцип действия поршневых насосов определяют те преимущества, которые позволили машинам этого типа занять такое высокое положение:

— высокие значения напора (даже при малом расходе);
— самовсасывание (не требуют предварительной заливки);
— высокий КПД;
— высокая надежность и ремонтопригодность.

Благодаря этому поршневые насосы с успехом применяются в случаях, когда требуется перекачивание относительно малых объемов жидкости на большие расстояния и/или высоту, либо же для откачивания жидкости с большой глубины. Это могут быть как различные буровые и шахтовые насосы, предназначенные для откачивания воды, обладающие большими размерами, производительностью и мощностью, так и насосы меньшего размера, используемые для водоснабжения или дозировки. В отдельную группу можно выделить компактные и часто мобильные водоструйные установки, основой которых являются поршневые насосы.

В роли основной рабочей жидкости обычно выступает вода, но это обусловлено скорее широким распространением поршневых насосов. Подбором соответствующих материалов деталей можно приспособить насосы для перекачивания также кислот, щелочей или иных агрессивных сред, часто встречающихся в химической промышленности. Несмотря на то, что различного рода посторонние включения в рабочей жидкости крайне нежелательны, насосы этого типа при определенных условиях и ограничениях могут перекачивать также загрязненные воды и вязкие среды.

Мембранные насосы

Мембранные насосы, как и поршневые, относятся к объемным и имеют с ними много общего, а ключевое различие состоит в способе изменения объема рабочей камеры. Если в поршневых насосах это происходит за счет возвратно-поступательного движения поршня, то в мембранных его роль исполняет гибкая герметичная перегородка (мембрана). Производство таких несложных по конструкции диафрагм в тоже время требует создания продвинутых полимерных материалов, технология которых получила развитие относительно недавно. Поэтому и мембранные насосы – это достаточно молодое семейство машин для перемещения жидкостей, история которых не идет ни в какое сравнение с историей тех же поршневых насосов, что, однако, не умаляет их значимости.

Промышленные насосы

Как уже было сказано выше, принципиальная рабочая схема мембранных насосов схожа с таковой у поршневых. Рабочая камера имеет вход и выход, закрываемые односторонними клапанами. Мембрана герметично закреплена в корпусе, но в силу своей эластичности способна изгибаться, что в свою очередь приводит к изменению внутреннего объема рабочей камеры. В движение она может приводиться как соединенным с ней жестким штоком, совершающим возвратно-поступательные движения, так и путем нагнетания жидкости или газа в полость по другую сторону мембраны. В итоге получается такой же цикл работы, как у поршневых насосов, состоящий из этапов всасывания и нагнетания. Односторонние клапаны необходимы для предотвращения обратного тока перекачиваемой жидкости, они открываются и закрываются поочередно в зависимости от направления деформации мембраны.

На практике часто встречается вариант насосов с двумя рабочими камерами, мембраны которых соединены перемычкой. Когда в полость перед одной из мембран закачивается воздух (или другая среда), что приводит к ее выпячиванию в сторону перекачиваемой жидкости (нагнетание), вторая мембрана, наоборот, распрямляется, то есть для соответствующей ей рабочей камеры происходит этап всасывания. Выходные потоки двух камер потом соединяются, образуя общий поток, пульсация которого оказывается заметно ниже в сравнении со случаем, если бы работал однокамерный мембранный насос той же производительности.

Использование эластичной мембраны наделяет насосы этого типа рядом преимуществ, которые позволили им крепко занять свою специфическую нишу, которая, тем не менее, весьма обширна. К основным преимуществам обычно относят:

— герметичность;
— возможность работы с токсичными и агрессивными средами;
— отсутствие искрящих элементов;
— отсутствие смазки;
— малые габариты и вес.

Подвижный элемент, то есть сама мембрана, не имеет отверстий и зазоров, а значит, обеспечивается полная герметичность рабочей камеры, что исключает возможность образования протечек в рабочем режиме. Отсюда вытекает и высокая применимость мембранных насосов для решения задач по перекачиванию токсичных сред, для которых любые протечки недопустимы. В целом же спектр рабочих жидкостей у мембранных насосов весьма обширен, но если выделять наиболее общие группы, то можно указать следующие:

— токсичные, агрессивные и коррозионные среды;
— пожароопасные и взрывоопасные среды;
— физиологические жидкости и т.п.

Мембранные насосы также с успехом применяют для работы с агрессивными и в особенности коррозионными средами, поскольку все детали могут быть изготовлены из химически стойких полимеров, когда сам корпус и клапаны также изготавливают их пластика. Полимерные материалы, такие как фторопласт или тефлон, обладают высокой химической стойкостью и нередко опережают по этому параметру даже нержавеющие стали, а цена их оказывается сравнительно ниже. Так полипропилен при высокой химической стойкости и легко поддающийся механической обработке обходится на порядок дешевле, хотя и имеет серьезные ограничения по допустимым температурам. В свою очередь тефлон или поливинилденфторид (PVDF) имеет вдвое больший допуск по максимальной температуре и обладает крайне высокой химической стойкостью для огромного числа агрессивных соединений, что, однако, сказывается на его стоимости.

Определенные преимущества есть и при работе с пожаро- и взрывоопасными жидкостями, что обуславливается отсутствием искрящих деталей в конструкции. Существуют и исключения, которые должны учитываться при подборе насоса. Так обычный полипропилен имеет свойство накапливать статическое электричество, способное дать искру, что недопустимо при работе во взрывоопасной среде. Для устранения этого недостатка используют модифицированный кондуктивный или токопроводящий полипропилен, лишенный выше описанного недостатка.

Помимо прочего мембранные насосы в целом удобны в эксплуатации и обслуживании. Отсутствие необходимости в смазке автоматически избавляет от проблем, связанных с ее использованием. Простая и надежная конструкция не предъявляет повышенных требований к обслуживающему персоналу и облегчает ремонт, а меньшие вес и габариты упрощают как процесс обслуживания и ремонта, так и монтажа/демонтажа.

В силу своих преимуществ мембранные насосы получили особенно широкое распространение в таких направлениях как медицина и фармацевтика, пищевые производства, атомной промышленности и, конечно же, химические отрасли. Особенно востребованным здесь оказалось качество герметичности, предотвращающее как утечки перекачиваемых сред, так и их загрязнение извне. В тоже время возможности работы в качестве дозировочных насосов и пуска без предварительного налива обусловили их применение также в сферах строительства и коммунального хозяйства для подачи и откачки воды, в том числе загрязненной. Причем модельный ряд может варьироваться от крупных промышленных установок, до миниатюрных насосов, встраиваемых в кофемашины.

Перистальтические насосы

В дополнение к описанным ранее мембранным насосам можно упомянуть также перистальтические или шланговые насосы. С мембранными их роднит свойство полной герметичности и обширное использование полимерных материалов в конструкции, однако в остальном их конструкция и принцип действия существенно отличаются.

Промышленные насосы

Основными рабочими элементами перистальтического насоса являются непосредственно шланг, обычно загнутый в форме буквы U, а также ротор с несколькими роликами. По другою сторону от ротора располагается так называемый трек, роль которого обычно выполняет корпус насоса. В рабочем состоянии ролик ротора прижимает шланг к треку таким образом, что полностью отсекает пространство до и после точки прижима.

При вращении ротора вслед за ним движутся и точки пережима шланга, а значит, перемещается и находящаяся в эластичном шланге жидкость, которая в конечном итоге выдавливается в нагнетательный патрубок, а прижимной ролик продолжает свое движение до повторного контакта со шлангом. Такой способ перемещения вещества напоминает перистальтические сокращения кишечника, откуда насос и получил свое название.

Такая конструкция позволяет насосу работать в режиме полной герметичности, при котором исключаются любые протечки, а материал шланга, как единственного контактирующего с перекачиваемой средой элемента, может быть подобрана для достижения высокой химической стойкости. Использование эластичной трубки вообще дает ряд специфических преимуществ. Так принцип работы насоса позволяет легко переключать его в реверсивный режим, а также бережно работать с вязкими и абразивными средами. При этом наибольшему износу подвергается именно эластичный шланг, но он может быть сравнительно легко заменен в отличие от той же мембраны, для замены которой может потребоваться разбор всего насоса. Суммируя, преимущества шлангового насоса можно обозначить так:

— реверсивность работы;
— полная герметичность;
— простота и высокая ремонтопригодность;
— высокая химическая стойкость.

Подобно мембранным насосам, перистальтические нашли широкое применение в таких областях, как медицина и фармацевтика, пищевая промышленность, нефтехимическая и химическая отрасли, атомная энергетика и т.д. То есть места, где требуется сохранять высокую чистоту перекачиваемых веществ. В хирургии перистальтические насосы получили особенную популярность ввиду своей возможности имитировать работу сердца, выдавая пульсирующий поток крови, что активно используется при проведении операций. Также их можно встретить в строительстве, сельском и бытовом хозяйствах, а также на станциях водоочистки и водоподготовки, где требуется перекачивать различные абразивные и вязкие среды с помощью неприхотливого и простого в эксплуатации оборудования. Насколько разнятся сферы применения перистальтических насосов, настолько могут разниться и их размеры, начиная от миниатюрных лабораторных установок с диаметром ротора в несколько сантиметров, до огромных насосов с диаметром одного только шланга в десятки сантиметров.

Винтовые насосы

Среди роторных насосов объемного действия особое место занимают винтовые насосы, отличающиеся необычной формой ротора, который, как следует из названия, представляет собой винт. История их развития берет начало в двадцатых годах двадцатого века во Франции, когда инженером Рене Муаном был представлен первый рабочий образец, а запатентован в 1930 г. Хотя, если посмотреть вглубь веков, то можно увидеть гораздо более древние примеры использования винтов в механизмах для перемещения жидкости. Так еще в третьем веке до нашей эры был изобретен так называемый винт Архимеда, который представлял собой шнек в наклонном цилиндрическом корпусе. При вращении шнека его витки зачерпывают порции воды и поднимают их вверх по трубе, в верхней части которой жидкость выливается в выходной желоб. Но такая конструкция, конечно же, имеет мало общего с современными винтовыми насосами.

Промышленные насосы

Конструкция винтового насоса может существенно различаться в зависимости от количества винтов, в связи с этим выделяют одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые и многовинтовые. Одновинтовые насосы еще называют червячными из-за характерной формы винта. Для наглядности рассмотрим пример двухвинтового насоса. Внутри его корпуса располагаются винта, находящиеся в зацеплении, причем один из них соединен с приводом и называется ведущим, а второй – ведомым. Профили винтов подбираются таким образом, чтобы их винтовые выступы и корпус насоса образовывали замкнутые объемы, которые в свою очередь при вращении винтов перемещались бы вдоль оси. Подаваемая в насос жидкость заполняет собой такой объем и вместе с движением винтов перемещается по направлению к выходному патрубку, при этом вошедшие в зацепление выступы не дают ей перетекать в обратном направлении. В оконечности винтового зацепления порция жидкости выдавливается в напорный патрубок, за счет чего и происходит увеличение напора. Организация потока жидкости внутри корпуса может быть различной, и выходной патрубок в зависимости от этого может располагаться как в оконечностях насоса, так и посередине. Для эффективной передачи вращательного движения от ротора к ротору на них устанавливают дополнительные зубчатые колеса, которые и обеспечивают синхронность вращения.

Роторные насосы в настоящее время востребованы и получили широкое распространение в самых разных отраслях, что объясняется набором их отличительных качеств, к которым относят:

— Отсутствие клапанов в конструкции;
— Равномерность подачи;
— Высокий напор;
— Возможность работы с абразивными, эмульсионными и вязкими средами;
— Возможность смены направления и величины подачи регулировкой скорости и направления вращения ротора;
— Малое механическое воздействие на перекачиваемый материал;
— Самовсасывание.

Сама идея создания винтового насоса заключалась в том, чтобы избавиться от клапанов в конструкции, которые сами по себе сложны в производстве, но также и накладывают определенные ограничения на возможности насоса. Использование же винта полностью исключает обратный ток жидкости, так как проточный канал в любой момент времени оказывается перекрытым винтом. Объемный принцип работы винтового насоса также определяет возможность самовсасывания, то есть для пуска не требуется предварительного залива рабочего пространства. Такой перечень преимуществ присущ и мембранным насосам, но в отличие от них винтовые насосы способны созвать значительно больший напор из-за отсутствия эластичных деталей, не способных выдерживать большие нагрузки. Если же говорить в целом, то винтовые насосы отличаются хорошими эксплуатационными качествами, чему способствует простота конструкции и общая плавность в движении рабочих деталей без перегрузок.

Помимо этого в процессе работы винтового насоса на перекачиваемый материал практически не оказывается ударных воздействий, резких смен направления движения и т.д., чем достигается крайне бережное отношение. Это позволяет работать с различными неоднородными средами, при этом, не разрушая их структуру и не изменяя свойств. В настоящее время это стало особенно востребованным в связи с все возрастающими объемами нефтедобычи. Если быть точнее, то речь идет о случаях, когда приходится работать с загрязненной нефтью, которая может содержать в себе нежелательные твердые, жидкие и газообразные включения. Не меньшую популярность винтовые насосы заработали в пищевой промышленности, особенно при производстве различных паст, джемов и кремов, в составе которых есть орехи, сухофрукты или иной наполнитель, который не должен быть поврежден при перекачивании. К другим распространенным областям применения винтовых насосов можно отнести химическую промышленность, а также сельское и городское хозяйства.

Шестеренчатые и кулачковые насосы

Оба типа насосов относятся к зубчатым насосам и разделяют общий принцип работы, а также имеют много схожих элементов в конструкции. Ключевое же отличие заключается в конфигурации роторов, так у шестеренчатых насосов, как следует из названия, они выполнены в форме двух находящихся в зацепления шестерней, в то время как у кулачковых или коловратных насосов роторы могут принимать самые разные формы от восьмерки до полумесяца. Идеи такого рода насосов высказывались еще в семнадцатом веке, но основное развитие они получили позже, что в немалой степени связано с развитием теории зубчатого зацепления, если рассматривать шестеренчатые насосы.

Конструктивно насосы этого типа устроены достаточно просто и представляют собой два находящихся в зацеплении ротора, заключенные в корпус, имеющий минимальный зазор с ними. Стоит также заметить, что у шестеренных насосов зацепление колес может быть как внутренним, так и внешним. В областях, называемых полостями всасывания и нагнетания, где при вращении происходит размыкание и смыкание зубьев, располагаются входное и выходное отверстия соответственно. Как и в винтовых насосах, перенос вещества от входа к выходу происходит в замкнутых объемах, в этом случае образуемых соседними зубьями роторов и стенками корпуса.

Если говорить конкретно о роторе, у шестеренчатых насосов есть одно неоспоримое преимущество – подсоединение к приводу требует только одна шестерня, в то время как второй достаточно быть свободновращающейся. Надежное зубчатое зацепление гарантирует плавность и бесперебойность работы, в то время как для коловратных насосов обычно требуется, чтобы соединение с приводом имели оба ротора, в противном случае механизм может просто застопорить. С другой стороны, производство роторов простой формы обходится гораздо дешевле выточки зубчатой шестерни, а также им можно придать форму, при которой механическое воздействие на перекачиваемый материал может быть снижено значительно.

Промышленные насосы

Для примера рассмотрим менее распространенный случай, а именно шестеренчатый насос с внутренним зацеплением. В общем случае ведущей может быть как внутренняя, так и внешняя шестерня, и в данном варианте таковой выступает внешняя, зубья которой расположены на вращающейся основе. Часть пространства, где отсутствует зацепление, занимает так называемый разделительный серп – перегородка соответствующей формы. Подвод жидкости происходит в области, где размыкаются зубья шестерней, отчего возникает зона разряжения, которая и обеспечивает подсос. Далее замкнутые объемы перекачиваемой среды, ограниченной зубьями шестерен, корпусом и серпом, движутся по направлению к напорному патрубку, расположенному в области, где зубья заходят в зацепление. Соответственно, доступный объем уменьшается, и порция жидкости выдавливается в напорный патрубок, создавая напор.

Зубчатые насосы получили достаточно широкое распространение благодаря ряду своих достоинств, таких как:

— возможность работы в качестве гидромотора;
— отсутствие клапанов в конструкции;
— простота и компактность;
— низкая шумность;
— реверсивность.

Клапаны в конструкции любого насоса – следствие необходимости, сопряженное с рядом неудобств, поэтому если машина может работать без них, то это уже освобождает от ряда проблем. Также, в силу симметричности конструкции и принципа действия, направление движения среды внутри насоса можно менять простой сменой направления вращения роторов. Если рассматривать конструкцию в целом, то она выделяется плотной компоновкой и относительно небольшим размером деталей, чем и обуславливается компактность зубчатых насосов. Благодаря этому они снискали популярность в качестве элементов сложных агрегатов, где большое значение отводится взаимному позиционированию и общим габаритам составных частей. Что касается работы в режиме гидромотора, то он заключается в пропуске жидкости через насос под давлением и снятие механической энергии с вала, приводимого в движение в результате вращения роторов под действием жидкости. В основном для таких целей используются шестеренные насосы.

Наиболее эффективно данный тип насосов подходит для перекачивания таких сред как:

— высокотемпературные или легкозастывающие жидкости;
— жидкости со смазочными свойствами;
— вязкие жидкости.

Различного рода вязкие жидкости можно назвать специализацией зубчатых насосов. Выходной поток имеет хороший напор, практически лишен пульсации, в отличие от тех же поршневых насосов, и при этом сохраняет стабильность даже при изменении своей вязкости. Так в качестве перекачиваемых сред часто выступают различные смолы, краски, пищевые и косметические крема, битумы, вискозы, а также парафины, для которых особенно актуально увеличение вязкости с падением температуры. Это делает кулачковые и шестеренные насосы востребованными в таких направлениях как пищевая промышленность и медицина, строительство, химическая и лакокрасочная промышленности. Необходимость работы с горячими и вязкими средами возникает в основном в нефтяной и нефтехимической промышленностях, когда требуется перекачивать нефть или мазут при температуре 70+ градусов. Здесь также полезным оказывается возможность зубчатых насосов к самовсасыванию и работе со средами, содержащими умеренное количество газовых и твердых включений, что актуально для нефтепродуктов. Также насосы этого типа часто можно встретить в автомобиле- и аппаратостроении в качестве циркуляционных для моторных и других масел.

Пластинчатые насосы

Пластинчатые или шиберные насосы заметно выделяются на фоне остальных роторных насосов своей необычной конструкцией, отличающейся нестандартностью подхода. Первое описание подобной гидромашины появилось еще в шестнадцатом веке, а к настоящему времени шиберные насосы — это востребованное и активно используемое в различных областях оборудование, пусть и не снискавшее настолько широкую популярность, как поршневые или центробежные.

Промышленные насосы

Основу конструкции пластинчатого насоса составляет ротор сложной конструкции, имеющий радиальные прорези, в которых размещаются незакрепленные пластины, способные перемещаться в радиальном направлении или под углом к нему. Ротор устанавливается внутри цилиндрического корпуса, который в данном случае можно рассматривать как статор, причем оси ротора и статора не совпадаю, а расположены эксцентрично, то есть с определенным смещением. Также в корпусе есть минимум по одному входному и выходному отверстию, что соответствует пластинчатому насосу однократного действия, но также существует вариант конструкции с двукратным действием, в котором, соответственно, присутствует по два входа и выхода.

При вращении ротора установленные в нем пластины начинают совершать сразу два вида движения: вращательное под действием самого ротора и поступательное под действием центробежной силы. Отбрасываемые к статору, пластины начинают играть роль отсекателей пространства, как зубья в шестеренных насосах. Из-за эксцентричного расположения ротора объем, ограниченный корпусом, ротором и двумя соседними пластинами не одинаков при различных положениях ротора, благодаря чему и возможна работа всего насоса. В области внутри корпуса, где такой объем увеличивается, создается разрежение, обеспечивающие подсос перекачиваемой среды. Вместе с вращением ротора этот объем продвигается к области, в которой доступное пространство начинает уменьшаться и где располагается выходное отверстие, куда под возрастающим давлением и вытесняется очередная порция перекачиваемого вещества.

В реальных шиберных насосах принципиальная схема реализуется в двух вариантах: однократного и двукратного действия. Ключевое их отличие заключается в форме статора, и у насосов однократного действия он имеет форму круга, а у насосов двукратного действия – овала. Овальная форма статора позволяет создать по две зоны повышенного и пониженного давления, а значит, и расположить по два входных и выходных отверстия. Таким образом, при полном обороте ротора каждая камера будет дважды участвовать в процессе перекачивания жидкости.

Пластинчатым насосам удалось занять свою определенную нишу среди прочего насосного оборудования, чему способствовали следующие особенности:

— возможность пуска “всухую” (самовсасывание);
— возможность работы в качестве гидромотора;
— возможность настройки подачи;
— низкая шумность работы;
— малая пульсация подачи.

Самовсасывание и “сухой” пуск – общие свойства для насосов объемного действия, что не уменьшает их ценности в отношении пластинчатых насосов. Также немаловажным является низкая шумность, что не только улучшает эксплуатационные свойства насосов, но и позволяет широко использовать их в автомобилях, станках и гидравлических системах различного рода. Но что особенно выделяет шиберные насосы среди прочих объемных, так это подача с весьма незначительной пульсацией потока, гораздо меньшей, чем даже у шестеренных и тем более чем у поршневых. Регулирование подачи у этой группы насосов может производиться с помощью изменения частоты вращения ротора, что актуально и дол других насосов, однако это не всегда удобно и требует использование дополнительного оборудования. В этом случае пластинчатые насосы имеют существенное преимущество перед другими объемными насосами, так как имеют теоретическую возможность регулировать величину подачи иным способом: путем изменения эксцентриситета ротора можно изменять объем отдельно взятой камеры, а значит и объем жидкости, перекачиваемой за один оборот.

Работа в режиме гидромотора также является отличительной особенностью шиберных насосов. При пропускании жидкости в обратном направлении ротор под ее давлением приводится в движение, благодаря чему на его валу возникает крутящий момент, который может быть использован в качестве привода другого оборудования или преобразован в электричество. Специфика пластинчатых насосов заключается в том, что не любая их конструкция подходит для выполнения такой задачи, и если пластины свободно расположены в пазах ротора, то может возникнуть сквозной ток жидкости. Во избежание таких ситуаций пластины комплектуются дополнительной прижимной пружиной.

Шиберные насосы используются преимущественно для работы со следующими типами жидкостей:

— пищевые и косметические продукты, в том числе с мягкими включениями;
— клеи, лаки, шпатлевки, мастики;
— масла, смазки и другие жидкости со смазочными свойствами;
— спирты, кислоты, щелочи и различные растворители;
— аммиак и фреоны;
— топлива и нефтепродукты.

Как видно из перечня, шиберные насосы способны работать с широким спектром различных сред, для которых применимы также и зубчатые, однако полной заменимости между этими двумя типами оборудования нет. Пластинчатые насосы в силу больших угловых скоростей ротора имеют большую производительность, что является их преимуществом. В купе с возможностью обеспечить высокую химическую стойкость насоса за счет подбора материалов такие насосы широко распространены и химической и нефтехимической отраслях, а также при производстве лакокрасочных изделий и в пищевой индустрии. Помимо этого, простота изготовления его деталей делает шиберные насосы более дешевыми и доступными в сравнении с зубчатыми или мембранными. Также простота конструкции позволяет проводить его ремонт и замену вышедших из строя пластин в короткие сроки и силами обслуживающего персонала, не обладающего специальными навыками. Немаловажным является и высокая компактность роторно-пластинчатых насосов, делающая их популярными в судостроении и машиностроении, а также в гидравлических системах различного рода.

Центробежные насосы

Центробежные насосы относятся к динамическим лопастным гидромашинам и являются наиболее распространенными как среди динамических вообще, так и среди лопастных в частности. Самая идея использования центробежных сил для перекачивания жидкостей высказывалась как минимум еще в пятнадцатом веке, но форму первого рабочего образца она приняла только в семнадцатом веке во Франции силами инженера по имени Бланкано. Второе дыхание центробежные насосы получили спустя два века, когда стали доступны новые типы двигателей, позволявшие развивать значительное усилие на приводном валу, а к концу девятнадцатого века свет увидели многоступенчатые модели, являвшиеся попыткой достичь больших значений напора. В настоящее время с популярностью, востребованностью и распространенностью этого типа насосов могут поспорить разве что поршневые.

Основой центробежного насоса является его рабочее колесо. Способ его крепления может быть различным, но наиболее распространенный случай – это консольное крепление на валу. На колесе в радиальном направлении устанавливаются изогнутые лопатки, способ крепления которых также различается в зависимости от типа колеса. Лопатки могут быть заключены между двумя дисками: несущим и покрывающим, либо крепиться только к несущему, но также существует бездисковый вариант, соответственно, в таких случаях колеса называются закрытыми, полузакрытыми и открытыми. Принцип в таком разделении достаточно прост и заключается в том, что с увеличением открытости колеса снижается вероятность его засорения, а значит, увеличивается общая надежность насоса, но также это приводит к падению КПД, который максимален у колес закрытого типа.

Промышленные насосы

Рабочее колесо располагается внутри составного корпуса в форме спирали, имеющего входной и выходной патрубки, последний из которых имеет форму расширяющегося усеченного конуса и носит название диффузор. Классическим примером центробежного насоса служит одноступенчатый консольный вариант, в котором подшипниковый узел с системой смазки находится вне основного корпуса, но имеет с ним общее основание. Для обеспечения герметичности отверстие в корпусе насоса, через которое проходит вал, дополнительно уплотняется.

Говоря о принципе действия центробежного насоса, правильным будет начать с одной его особенности, разительно отличающей от насосов объемного действия. Поскольку в насосах динамического действия в процессе работы не возникает никаких замкнутых объемов, из которых происходило бы вытеснение жидкости, то становится невозможным создать сколь-нибудь значительный подсос жидкости, а значит, эксплуатация центробежного насоса невозможна без предварительного залива рабочего колеса.

Когда корпус насоса заполнен перекачиваемой средой и приводится в движение рабочее колесо, то жидкость в межлопаточном пространстве под действием центробежных сил, сообщенных лопатками, отбрасывается в радиальном направлении, из-за чего внутри колеса создается зона разрежения, куда подсасывается жидкость из входного патрубка. В свою очередь по периметру пространства внутри корпуса создается зона повышенного давления, и жидкость, проходя по расширяющемуся спиральному каналу, поступает в диффузор, в процессе чего в ней происходит переход кинетической энергии в потенциальную энергию давления.

Что до практической реализации такого принципа действия, то конструктивное разнообразие центробежных насосов очень велико, а различные варианты направлены либо на улучшение определенных показателей, либо на устранение недостатков. Так с целью увеличения создаваемого напора были сконструированы многоступенчатые насосы, в которых на одном валу установлены сразу несколько рабочих колес, а внутреннее пространство организовано таким образом, что жидкость последовательно проходит каждое из них, соответствующим образом ступенчато увеличивая напор.

Другим вариантом усложнения базовой схемы является использование двойного рабочего колеса, являющегося фактически результатом совмещения двух колес, обращенных своими входами в противоположные стороны. Такой вариант используют в случаях, когда возникающая у обычных колес осевая сила начинает создавать чрезмерную нагрузку. При использовании же рабочего колеса с двусторонним входом достигается эффект, при котором осевые силы двух половинок взаимно компенсируются. И это далеко не все примеры конструктивного разнообразия центробежных насосов.

Для центробежных насосов актуальная такая проблема как кавитация – сложный процесс произвольного парообразования внутри потока, возникающий при падении давления в нем ниже давления насыщенных паров жидкости при данной температуре, с последующим схлопыванием образующихся полостей, что негативно сказывается на работе и состоянии насоса. Это, а также неспособность центробежных насосов к самовсасыванию привело к возникновению новой классификации, в которой выделяют следующие типы (хотя строго говоря, такое деление актуально не только для центробежных насосов):

— поверхностные насосы;
— полупогружные насосы;
— погружные насосы.

Поверхностный насос – это обычный его вариант, при котором рабочее колесо располагается выше уровня перекачиваемой жидкости, а если быть точнее, при котором рабочее колесо располагается вне пределов основного объема перекачиваемой среды. В этом случае для предотвращения возникновения кавитации для насоса вводятся такие параметры как кавитационный запас (необходимый и располагаемый), которые и задают условия безопасной эксплуатации.

Полупогружные насосы решают проблему предварительного залива рабочего колеса помещением его непосредственно в объем перекачиваемой жидкости. Для этого корпус и вал, на котором размещается рабочее колесо, делают удлиненными и располагают непосредственно в жидкости, в то время как привод и подшипниковый узел остаются над поверхностью. Такая схема имеет очевидные преимущества, поскольку рабочее колесо всегда находится в затопленномсостоянии и не подвержено кавитации, а прочие элементы насоса не нуждаются в дополнительной герметизации.

Погружные насосы представляют собой более радикальный вариант, когда насос целиком погружается под воду в процессе работы, то есть в герметичном корпусе располагается как рабочая часть насоса, так и привод. Обычно в таких насосах используется электродвигатель, питание к которому подводится от электрокабелю.

Не будет преувеличением сказать, что центробежные насосы одни из самых распространенных в мире. Наряду с поршневыми, именно их образ ассоциируется с самим словом “насос”, и на то есть свои причины. Таким образом, выделяют ряд достоинств:

— большая производительность;
— возможность работы с большой частотой вращения вала;
— плавное протекание переходных процессов;
— равномерность подачи;
— простота эксплуатации и обслуживания;
— низкая стоимость;
— надежность.

Одним из ключевых преимуществ центробежных насосов является их большая производительность. Не столь выдающееся на первый взгляд достоинство в действительности имеет большую важность, особенно вкупе с другими особенностями. Часто может возникнуть необходимость в перемещении больших объемов жидкости под небольшим напором и без специфических требований к характеристикам создаваемого потока, и именно в таких случай как нельзя кстати приходятся центробежные насосы. В особенности они предпочтительней тем, что способны продолжительное время, а для их обслуживания не требуется персонал повышенной квалификации.

Что до конкретных областей применения, то возникает двойственная ситуация, когда с одной стороны центробежные насосы можно встретить повсеместно от дачного участка до атомной станции, но с другой стороны на первое место будут неизбежно выходить задачи водоснабжения и водоотведения. Вода – вот основная рабочая жидкость этого типа гидромашин, что вполне согласуется с их главными достоинствами, ведь это наиболее распространенная на планете жидкость, о степени вовлеченности которой в деятельность человека не стоит даже упоминать. И очевидно, что вследствие этого постоянно будет возникать необходимость перемещать большие ее объемы. Отсюда и основные направления, где наиболее активно используются центробежные насосы, рассчитанные на работу с водой:

— сельское и городское хозяйство;
— водоочистка и водоподготовка;
— системы охлаждения и отопления;
— пищевая и косметическая промышленность.

Однако это не означает, что только водой все и ограничивается, а говорит лишь о большой популярности центробежных насосов. Их преимущества по достоинству оценили и в других отраслях, таких как нефтедобыча и нефтепереработка, а также в химических производствах при перекачивании мало агрессивных и мало абразивных сред. Для этих целей в насосах предпринимается ряд изменений, таких как замену материалов корпуса и рабочего колеса на более износо- и коррозионностойкие, использование другого типа уплотнения и т.д.

Осевые насосы

Осевые насосы в некотором роде можно назвать противоположностью центробежным, поскольку в них жидкость перемещается исключительно в осевом направлении, откуда и пошло название, а не в радиальном. Активное развитие и изучение осевых насосов началось на рубеже 19 и 20 веков, что во многом объясняется общим развитием гидродинамики и в частности теории гидротурбин. Фактически именно числовые расчеты привели к пониманию необходимости создания подобных гидромашин, которые могли бы заменить центробежные аналоги в определенных ситуациях. Данный тип насосов великолепно справляется с задачами по перекачиванию больших объемов жидкости при малом напоре, а расчеты показали, что спроектированный под такие же требования центробежный насос будет иметь рабочее колесо совершенно неприемлемой формы, напоминающей скорее блин.

Промышленные насосы

Конструкция самого насоса достаточно проста: ротор или рабочее колесо имеет вид пропеллера, который консольно закреплен на приводном валу и расположен внутри проходного канала. На нем установлены лопатки числом от двух до восьми, причем они могут, как неподвижно крепиться на роторе, так быть поворотными, то есть способными менять свой угол относительно оси рабочего колеса. Количество роторов также может быть большим единицы, и в таком случае осевой насос будет являться многоступенчатым. За колесом устанавливается неподвижный направляющий аппарат с лопатками, а в целях увеличения плавности подвода жидкости к рабочему колесу перед ним также может быть установлен неподвижный подвод с обтекателем. Проточная часть осевых насосов обычно имеет поворот, что делается для удобства размещения ротора и приводного вала.

В основе принципа действия осевого насоса лежит динамическое воздействие лопастей ротора на поток жидкости, что приводит к созданию зоны разряжения над каждой отдельной лопаткой и зоной повышенного давления под ней. Схожим способом работает и центробежный насос, но, как следует из названия, в данном случае жидкость перемещается в осевом, а не радиальном направлении, а также происходит закручивание потока. Закручивание потока может наблюдаться и перед ротором, для устранения чего и служит подвод. После ротора жидкость с сообщенной ей дополнительной кинетической энергией попадает на направляющий аппарат, выпрямляющий поток. Также в нем происходит переход кинетического напора в статический, а, следовательно, возрастает давление.

У осевых насосов выделяют ряд отличительных черт, которые и формируют ту область, где их эксплуатация наиболее оправдана и эффективна. К таким преимуществам относят:

— Высокие значения подачи;
— Высокий КПД;
— Простота эксплуатации и обслуживания;
— Возможность регулирования подачи (при наличии поворотных лопастей).

В конструкции осевых насосов отсутствуют клапаны, а также значительные сужения проходного канала, что позволяет им перекачивать значительные объемы жидкости, пусть и с меньшим напором, зато с малыми потерями, поэтому их часто выполняют в виде встраиваемых насосов, которые можно интегрировать непосредственно в трубопровод. Показатели подачи у них могут достигать 40-45 м3/сек и более. При этом создаваемое ими гидравлическое сопротивление оказывается невелико, что вкупе с правильным подбором рабочего колеса позволяет достичь высоких значений КПД, вплоть до 90%.

Удобство эксплуатации и обслуживания обуславливается рядом причин, таких как низкая шумность при работе, отсутствие деталей, подвергаемых повышенным нагрузкам и износу, легкостью монтажа и сборки насоса и т.д. Да, использование поворотных лопастей в значительной степени усложняет конструкцию, но это окупается возможностью регулировки потока без использования дополнительных устройств.

Все эти особенности и определяют основную область применения осевых насосов в качестве циркуляционных, сетевых и других видов. При значительных объемах работы фактор высокой энергоэффективности также играет немаловажную роль. Если же говорить конкретнее по областям применения осевых насосов, то выделяют следующие:

— водоснабжение и водоотведение в химической, пищевой и других промышленностях (в том числе на ТЭС и АЭС);
— экстренная откачка воды чрезвычайными службами;
— балластные системы кораблей и плавучих доков;
— городское хозяйство;
— полив и орошение.

Осевые насосы используются повсеместно, но в ограниченном количестве, что обуславливается той специфической нишей, которую они занимают. В этом смысле осевые насосы дополняют прочее насосное оборудование на предприятии или ином объекте, выполняя задачи по циркуляции и перемещении больших объемов жидкости при малом напоре. Простота обслуживания и эксплуатации облегчает их использование не только на производствах, но и в удаленных или даже изолированных местах, таких как сельскохозяйственные угодья или корабли. Также упрощенных монтаж и демонтаж сделал осевые насосы востребованными при устранении последствий различных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, таких как наводнения и паводки, когда возникает необходимость в их быстром развертывании в отдаленных местах.

Вихревые насосы

Центробежные насосы, несмотря на все их преимущества, все же достаточно сложны в изготовлении, что во многом связано со сложной формой лопастей рабочего колеса, и эта проблема особенно остро стояла в начале двадцатого века. Поэтому параллельно с их развитием шли активные изыскания гидромашин более простой конструкции, результатом чего стало появление новых типов, в том числе вихревых, прототип которых появился в двадцатые годы двадцатого века старениями немецкого инженера Хинша. К настоящему времени оформилось два основных типа вихревых насосов: открытого и закрытого типа, которые отличаются формой некоторых деталей и проточной части.

Промышленные насосы

Рассмотрим конструкцию на примере вихревого насоса закрытого типа. Ключевыми отличиями от центробежного насоса являются иное строение ротора и кольцевого отвода корпуса. Так рабочее колесо имеет прямые короткие лопатки, расположенные в радиальном или наклонном положении. Колесо устанавливается в корпусе с малым зазором, а кольцевой отвод корпуса устроен таким образом, что его внутренний диаметр совпадает с внутренним диаметром лопаток. Подвод и отвод жидкости осуществляется через патрубки, между которыми располагается так называемая перемычка – участок, на котором кольцевой канал прерывается, а рабочее колесо имеет малый зазор со стенками корпуса, что предотвращает перетекание жидкости из напорного патрубка во всасывающий.

Перекачиваемая жидкость через входной патрубок попадает на лопатки рабочего колеса и под их действием отбрасывается в радиальном направлении к периферии. При этом кинетическая энергия, сообщенная порции жидкости лопатками, переходит в потенциальную, за счет чего увеличивается напор. В свою очередь вследствие этого под лопаткой образуется зона разрежения, куда поступает другая порция жидкости. Таким образом, движение перекачиваемой среды приобретает цикличный вихревой характер, в котором с каждым новым витком последовательно увеличивается и давление жидкости, которая в конечном итоге поступает в выходной патрубок.

Организованный таким образом процесс работы насоса дает ему ряд преимуществ, таких как:

— Высокий напор;
— Способность к самовсасыванию;
— Возможность перекачивать жидкостно-газовые смеси;
— Упрощенный ремонт и обслуживание.

Разрабатываемые изначально как более простой аналог центробежных насосов вихревые достигли намеченной цели, что также определило их высокие эксплуатационные показатели и ремонтопригодность – преимущества, необходимые любому насосу, который подразумевается использовать повсеместно. Но ключевым оказался другой фактор, а именно значительно больший создаваемый напор, который может превышать в 3-7 раз напор, создаваемый центробежным насосом схожих размеров, и достигать 250 м. Не менее важной стала способность к самовсасыванию, чего лишены центробежные или осевые насосы, а подъем жидкости возможен с глубины, доходящей до 20 метров. Это также расширило и спектр доступных к перекачиванию жидкостей, которые могут включать газовые включения.

Вихревые насосы в основном использую для перекачивания следующих сред:

— вода (в том числе загрязненная);
— кислоты, щелочи и другие агрессивные жидкости;
— загазованные и легколетучие жидкости.

Преимущество в виде простой конструкции и возможности создавать большой напор позволило вихревым насосам потеснить центробежные и поршневые в таких областях как сельское и коммунальное хозяйство, конкретнее в тех случаях, когда требуется при малом расходе создавать значительный напор. Первые оказываются менее пригодными при таких значениях расхода, а вторые проигрывают из-за своей дороговизны и сложности эксплуатации в подобных условиях. В качестве примеров использования вихревых гидромашин можно привести бустерные насосы в линиях водоснабжения, питательные насосы котельных установок и различных насосных станций небольшого размера.

Конструкция вихревых насосов позволяет изготовлять детали проточной части как из химически стойких сплавов, так и из различных пластиков, так же устойчивых к воздействию химически агрессивных веществ. Особенно это касается тех материалов, которые в силу своих свойств, плохо поддаются обработке. Это делает насосы данного типа востребованными в химической промышленности, особенно в качестве устройств для подачи реагентов в реакторы химического синтеза, как правило, обладающие большим гидравлическим сопротивлением, на преодоление которого требуется создание значительного напора.

Другой важной областью применения вихревых насосов стала топливная промышленность, в которой приходится иметь дело с большим числом легколетучих жидкостей, таких как спирты, бензины, эфиры и т.д. Легкие фракции таких жидкостей подверженные испарению, из-за чего нередко требуется перекачивать газожидкостную смесь, где раскрывается преимущество вихревых насосов. Их можно встретить на бензозаправщиках и заправочных станциях, а наличие самовсасывания служит полезным дополнением.

Дисковые насосы

Данный тип насосов в полной мере отражает название всей группы насосов трения, поскольку в конструкции его ротора вообще нет лопастей, а сам он представляет собой набор вращающихся дисков. Концепция такой машины оформилась еще в середине девятнадцатого века, однако первый рабочий образец появился только в начале двадцатого в 1905 году. Дальнейшее развитие дисковых насосов происходило в течение всего двадцатого века, им в свое время занимался даже знаменитый изобретатель Никола Теста. На протяжении своего развития конструкция дискового насоса претерпевала значительные изменения, хотя сам принцип оставался неизменным.

Промышленные насосы

Основным элементом дискового насоса является ротор, представляющий собой набор, как следует из названия, тонких дисков, расположенных с небольшим зазором друг относительно друга и соединенных перемычками по периферии. Также для прохода жидкости в центре дисков (ведомых) располагаются отверстия, которые вместе образуют канал, а крайний диск (ведущий) выполняется глухим, что получается вследствие крепления к ротору приводного вала. Корпус дискового насоса имеет радиальный отвод, переходящий в напорный патрубок, в то время как входной патрубок расположен в осевом направлении.

Перекачиваемая жидкость попадает через входной патрубок в корпус насоса и через канал, образованный отверстиями в дисках, распределяется по междисковому пространству. Там происходит передача кинетической энергии от ротора к жидкости, но путем непосредственного механического воздействия, а с участием сил трения в пограничном слое, а также вязкостного сопротивления, возникающего между отдельными слоями жидкости. Далее примерно так же, как и в центробежных насосах: жидкость по радиальному отводу движется в сторону выходного патрубка и через него выводится наружу.

В зависимости от специфики выполняемой задачи дисковые насосы могут различаться по конструкции, и преимущественно это зависит от свойств перекачиваемой жидкости. Так для механически загрязненных сред, содержащих в себе твердые включения больших размеров, используют насосы с ротором нестандартной конструкции, в котором диски расположены секциями, отстоящими друг от друга на значительном расстоянии. Такие зазоры необходимы для свободного прохождения твердых частиц без повреждения дисков. Если же жидкость наоборот должна перекачиваться в особо бережном режиме по причине недопустимости возникновения внутренних напряжений, то используют роторы с дисками конической формы.

Необычный принцип действия дисковых насосов во многом определила и отличительные их черты, к которым принято относить:

— Самовсасывание;
— Неподверженность кавитации;
— Отсутствие пульсации подачи;
— Малая шумность и хорошие эксплуатационные показатели;
— Возможность перекачивать среды в “безударном режиме”.

Несмотря на определенные ограничения, дисковые насосы выгодно отличаются от насосов других типов отсутствием многих присущих им недостатков. Это делает дисковые насосы еще особенно привлекательными для использования в тех случаях, когда эксплуатация проводится в трудных условиях, где осложнено техобслуживание, а ремонт проводится малоквалифицированным персоналом. Так наличие самовсасывания и неподверженность эффекту кавитации в значительной мере защищает насос от ошибок эксплуатации.

Дисковые насосы могут работать с широким спектром жидкостей, чьи физические и химические свойства лежат в достаточно большом диапазоне, но и, тем не менее, выделяют ряд сред, для которых данный вид насосов подходит оптимальным образом:

— загазованные среды;
— абразивные жидкости;
— среды с большим количеством твердых включений;
— высоковязкие среды;
— чувствительные к воздействию среды.

Отсутствие ударного воздействия на жидкость со стороны ротора, мере снижает износ деталей проточной части насоса, благодаря чему эти насосы с успехом применяются при работе с различными суспензиями, в том числе высокоабразивными, такими как различные шламы (песчаные, буровые, нефтяные и т.д.). Также, поскольку передача кинетической энергии происходит через силы вязкого трения, для дисковых насосов работает такой нетипичный принцип, что эффективность работы оказывается тем выше, чем больше вязкость перекачиваемого материала. Все это делает дисковые насосы востребованными в отраслях нефтедобычи и нефтепереработки, чем также способствует и их возможность работать с загазованными средами, что характерно дол неочищенной нефти.

Само явление “безударного” режима перекачки основывается на явлении пограничного слоя, возникающего на границе между жидкостью и поверхностью диска. Пограничный слой жидкости как бы прилипает к диску, а энергия, сообщенная диском, передается от слоя к слою через силы вязкого трения. При таком механизме взаимодействие диска и основного объема жидкости сводится к минимуму, что защищает как структуру жидкости, так и сам диск от повреждений. И очевидно, что процесс передачи энергии происходит равномерно и без перепадов, что в сумме и создает безударность.