水泵

**泵**，或稱**唧筒**，又作**幫浦**，是一種用以增加流體的壓力，使加壓過的流體產生比平常狀況下更巨大的推進力量的裝置。**泵運**（Pumping）又稱泵送、抽運，是指泵的運作，可將液體或分子從一個位置移動到另一個位置。

人類及動物的心臟可說是天然的泵，它把血液輸送到身體各個部分。

## 歷史

最早的泵是在大約於公元前 300 年左右出現的，阿基米德發明了一種泵，稱為阿基米德式螺旋抽水機，至今仍有廠家在生產。

希臘人克特西比烏斯（Ctesibius）（公元前 285-222 年）發明的壓力泵是一種最原始的活塞泵。主要用來生產水柱以及從井口舉起水。（至今還保存在古羅馬時代的遺址上，如在英國的西爾切斯特（Silchester））。

中國歷史上南北朝時期出現的方板鏈泵作為一種鏈泵（Chain pump）是泵類機械的一項重要發明。

* 1475 年，義大利文藝復興時期的工程師弗朗西斯科・迪・喬治・馬丁尼（Francesco Di Giorgio Martini）在論文中提出了離心泵原始模型。
* 1588 年，義大利人阿戈斯蒂諾・拉梅利（Agostino Ramelli ）自費出版了《阿戈斯蒂諾・拉梅利上尉的各種精巧的機械裝置》（Le Diverse t Artificiose Machine delCapitano Agostino Ramelli）。（這部著作詳細描述了許多二三百年以後製造成功並成為商品的工具和機械設備）。其中有關於鏈泵、水泵、滑片泵的描述。
* 大約在 1590-1600 年，齒輪泵被發明。
* 1635 年，德國學者 Daniel Schwenter 描述了齒輪泵。
* 1650 年，德國馬德堡市市長奧托・馮・格里克發明第一台空氣泵，不斷改進後於 1654 年設計出真空泵。
* 1658 年，愛爾蘭化學，物理學家羅伯特・波義耳和英國博物學家，發明家羅伯特・胡克進行空氣泵實驗。
* 1675 年，英國國王查理二世的御用機械師塞繆爾・莫蘭（Samuel Morland）爵士，獲得柱塞泵專利，他設計製造的水泵被當時英國國內眾多的工業，船舶應用，以及如水井，池塘排水和滅火。
* 1680 年，約旦出現簡單的離心泵。
* 1685 年，法國物理學家丹尼斯帕潘（Denis Papin ）進行空氣壓縮泵高壓實驗。
* 1689 年，丹尼斯・帕潘發明了直葉片的蝸殼離心泵，而彎曲葉片是由英國發明家 John Appold 於 1851 年發明的。
* 1720 年，在倫敦城市的供水系統中開始使用柱塞泵。
* 1732 年，英國人戈塞特（Gosset）和德維爾（Deville）發明隔膜泵。
* 1738 年，荷蘭人丹尼爾・伯努利的《Hydrodynamique》（流體力學）出版，提出白努利定律；1755 年，瑞士人萊昂哈德・歐拉（Leonhard Euler）著作《General principles on the movement of fluids》（流體運動的一般原理）出版，提出理想流體基本方程和連續方程。奠定了離心泵設計的理論基礎。
* 1746 年，H.A.Wirtz 設計出使用阿基米德螺旋用於提升水的螺旋泵。
* 1768 年，威廉・科爾（William Cole）在船舶艙底中改進和引入鏈泵。
* 1772 年，瑞典學者伊曼紐・斯威登堡提出汞真空泵設計。
* 大約在 1781-1782 年，繩泵的發明被首次描述。
* 1818 年，在美國出現的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的麻薩諸塞泵。
* 1849 年，美國人亨利・沃辛頓 (Henry Worthington) 發明蒸汽直接作用的蒸汽泵，是一種最簡單的活塞泵。
* 1852 年，英國開爾文勳爵威廉・湯姆森提出了熱泵的設想。
* 1857 至 1859 年，亨利・沃辛頓發明水平、複式、直接作用，用於鍋爐給水全雙工蒸汽泵。
* 1857 年，英國查爾斯・亨利・穆雷（Charles Henry Murray）獲得鏈泵專利。
* 1865 年，汞真空泵發明，用於解決碳絲燈泡的問題。
* 1868 年，Stork Pompen 公司在荷蘭亨厄洛（Hengelo）成立，發明了混凝土蝸殼泵。
* 1870 年，英國人威廉・湯姆森提出了射流泵的設計。
* 1875 年，英國人雷諾茲（Reynolds）獲得多級離心泵專利：主要是為了提高離心泵效率。
* 1877 年，英國景崇（Shone）用於污水處理的氣泵：包括噴射器。
* 1880 年，英國 Frizzle 設計氣舉泵。
* 1890 年，美國麻省 Warren 公司製造了第一台雙螺杆泵。
* 1892 年，美國 Worthington 公司製造用於世界上第一條油管（從賓夕法尼亞州至紐約）的油泵。
* 1900 年，哈里斯（Harris）製造出空氣壓力泵。
* 1901 年，美國拜倫・傑克遜 (Byron Jackson) 公司生產出深井垂直渦輪泵。
* 1902 年，美國賓夕法尼亞州阿倫敦的 Aldrich Pump 公司製造了世界上第一台往復式正排量泵。
* 1904 年，美國拜倫・傑克遜公司生產出潛水式電機泵。
* 1909 年，蓋德 (W．Gaede) 發明旋片泵並取得德國專利。
* 1912 年，瑞士蘇黎世安裝了世界上第一個水源熱泵系統，以河水作為低位熱源的熱泵設備用於供暖，並獲得專利。
* 1916 年，Aldrich 公司製造出電機驅動的往復式泵。
* 1918 年，美國拜倫・傑克遜公司製造出用於石油工業的熱油泵。
* 1923 年，格羅格（F. W. Krogh）提出旋噴泵的結構原理，旋噴泵也稱皮托泵。隨後研製出了閉式皮托泵。Worthington 公司製造了世界上第一台離心鍋爐給水泵，壓力達到 770 巴（11165psi）。
* 1924 年，美國 Durco 公司生產出專門設計用於化學加工的泵。
* 1927 年，美國 Aldrich 公司生產出變衝程多氣缸往復式泵。
* 1929 年，荷蘭 Houttuin 公司製造了歐洲第一台雙螺杆泵。Byron Jackson 公司生產出電廠中使用的雙殼進給泵.
* 1931 年，瑞典 IMO 公司發明並製造三螺杆泵。
* 1932 年，法國工程師 Moineau 發明單螺杆泵（也叫莫諾泵），並由德國 PCM 泵公司製成產品。
* 1934 年，鮑諾曼公司設計製造了外置軸承雙螺杆泵。 United 公司生產出用於回收石油的高壓水和二氧化碳噴射泵。
* 1936 年，米頓羅公司發明馬達驅動計量泵。 氣鎮泵發明出現。
* 1937 年，美國英格索蘭 - 德萊賽公司（IDP）設計製造徑向分離、從後面拉動的流程泵。
* 1942 年，美國 Pacific 公司製造用於處理催化劑粉末的漿料泵.
* 1946 年，美國 HMD 公司發明磁力泵。
* 1948 年，美國拜倫・傑克遜公司生產出用於現代原子能發電的罐裝泵原型。
* 1951 年，美國拜倫・傑克遜公司製造用於第一艘核潛艇美國鸚鵡螺號的主進給泵。
* 1953 年，美國拜倫・傑克遜公司製造鸚鵡螺號核潛艇的再循環泵。Durco 公司生產出後拉式化學流程泵，是 ANSI 標準的前身。
* 1958 年，聯邦德國的 W. 貝克首次提出有實用價值的渦輪分子泵，以後相繼出現了各種不同結構的分子泵。
* 1960 年，美國拜倫・傑克遜公司製造了於地下液化石油氣存儲設施中應用潛水式電機泵。
* 1961 年，美國拜倫・傑克遜公司製造了用於核電廠的軸密封的冷卻液泵。
* 1963 年，美國 LMI 公司發明電磁驅動計量泵。
* 1965 年，美國 WILLIAMS 公司發明氣動計量泵。
* 1969 年，美國英格索蘭 - 德萊賽公司設計製造世界上最大的鍋爐給水泵，功率為 52200kW (70000 馬力)。
* 19 世紀 70 年代，kobe 公司製造出商用旋噴泵。
* 1972 年，美國 Pacific 公司製造適用於原子能發電，已鍛造外殼的核反應爐進給泵。
* 1976 年，美國英格索蘭 - 德萊賽公司製造迄今為止世界上最大的直立排水泵，額定流量為 180000m3/h。
* 1982 年，美國 Aldrich 公司製造出世界上最大的動力泵 2985kW（4000hp），可通過 800-1600km（500-1000 英里）長的管道抽吸研磨的漿料。Pacific 公司製造世界上最大的水噴射泵，功率為 17900kW（24000 馬力）。
* 1983 年，美國拜倫・傑克遜公司製造出用於美國最大的克林奇河增值核反應爐的液態鈉泵。
* 1987 年，美國拜倫・傑克遜公司製造出安裝在世界上最大的石油存儲洞的 1120kW（1500hp）潛水式電機泵。
* 1990 年，美國拜倫・傑克遜公司製造出安裝在氦抽取設施中的世界上最大的垂直低溫泵。
* 1992 年，美國英格索蘭 - 德萊賽公司設計製造出世界上最大的管道泵，功率為 27590kW（37000 馬力），由空氣渦輪發動機驅動。
* 2000 年，美國 HMD 公司製造出屏蔽磁力驅動泵，是一種無泄漏泵。

## 分類

泵的種類繁多，分類複雜，常用的分類方式有：

* 依對流體施加壓力的方式，可將泵分為容積式泵、動力式泵、電磁泵三類：
  * 容積式泵包括往復泵和回轉泵（或者叫轉子泵）兩種，輸送的型式為高壓小流量。
  * 動力式泵分為離心泵和漩渦泵兩種，輸送型式為低壓大流量。
  * 電磁泵可用來輸送液態良導體。
* 按泵的結構可分為單級泵和多級泵。
* 按泵的用途可分為熱泵、計量泵、化工流程泵、試壓泵、真空泵、鈦升華泵等。
* 按所輸送流體的性質可分為水泵、油泵、氣泵、酸泵、鹼泵、清水泵、污水泵、泥漿泵、硫磺泵、磷酸泵等。
* 按泵的驅動方法可分為手動泵、蒸汽泵、電動泵、氣動泵、水輪泵、電磁泵、汽輪機泵、柴油機泵等。
* 按泵工作的機械部分命名可分為齒輪泵、螺杆泵、柱塞泵、隔膜泵等。

除此之外，還有利用輔助液體（氣體）與被輸送的流體間的摩擦力運輸的噴水抽氣泵、蒸汽噴射泵、擴散泵、分子泵。以及用不同材料製造的鈦泵，塑料泵，氟塑料泵，玻璃泵，有機玻璃泵等。

在臨床醫學上有胰島素泵、尾氣泵。

## 參數

泵的基本參數是衡量泵性能的指標。主要是流量。

目前，流量最大的單泵 1976 年，美國英格索蘭 - 德萊賽公司製造迄今為止世界上最大的直立排水泵，額定流量為 180000 米立方 / 小時。揚程最高的單泵是德國 KSB 公司生產的潛水電泵，最高揚程達 1200 米。

## 應用

泵是機械工業中的通用機械產品。

泵在工業流體處理和日常生活中主要用於水、氣、油、酸鹼液、乳化液、懸乳液和液態單質、金屬等流體，也可用於液、氣混合物及含懸浮固體物的液體的運送。

農業生產上，泵是最主要的排灌機械。

石油鑽探開採中壓裂泵和泥漿泵是重要的設備，化工生產中，泵除了輸送原料流體介質和提供化學反應的壓力流量以外，在化工和石油生產裝置中還用來調節溫度。

礦業和冶金工業中，泵主要用於給水，排水。

電力部門，熱電廠、核電站使用鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環水泵和灰渣泵、主泵、多級泵等。

船舶製造工業中，船舶所用的泵的類型和數量也是多種多樣的。

城市的給排水、蒸汽機車的用水、工具機中的潤滑和冷卻、紡織工業中輸送漂液和染料、造紙工業中輸送紙漿，以及食品工業中輸送牛奶和糖類食品等，都使用大量的泵。

## 參考

* ScienceDirect （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* openlibrary.org （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 義大利佛羅倫斯科學史博物館
* 英國國家檔案處 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 大英百科全書 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 美國機械工程師協會 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）