泵和压缩机的前世今生，往复泵和螺旋泵孰优孰劣？

人类历史上有一些发明是令人着迷的，人们经常会想到比如微芯片和光缆之类的。 其他的很多很容易被人类忽视，但其实也发挥了非常重要的作用。

今天我们来说的泵和压缩机就属于这一类。 你们可以尝试想象一下如果你们的生活中缺少了这两样东西，那么肯定会有很大的困扰。今天就让我们仔细了解一下看看它们是如何工作的！

在沙漠中运转的燃油泵。泵通过左侧的软管吸入液体，并通过右侧的软管将液体推出。

泵和压缩机发明之前人类是如何移动固体，液体和气体的？

人们在发明泵之前如何移动液体？

一种选择是使用带有内置配重的水提升起重机，称为shaduf，其历史可追溯到公元前2000年。

另一种方法是古希腊阿基米德在c.250BCE中发明的螺杆泵，它使用缓慢旋转的螺杆的螺旋线将水从低水位抽到高水位。

现代阿基米德型螺杆泵

假设您要移动一块坚固的金属。处理方法别无选择：您必须拿起它并随身携带。但是，如果您想移动液体或气体，事情就容易多了。那是因为他们在我们的介入下就可以移动。我们称液体和气体为流体是因为它们从一处流经通道和管道到另一处。但是如果没有外力，那么它们就不会主动移动。 移动事物需要能量，通常我们必须自己提供。为此，我们需要泵和压缩机。

泵和压缩机之间有什么区别？

有时“泵”和“压缩机”这两个词可以互换使用，但是有一个区别：

• 泵是一台可以将液体或气体从一个地方到另一个地方的机器。
• 压缩机是一台可以挤压很多气体到一个较小的体积的机器，并且通常和泵一同使用。

是泵还是压缩机？

如果它上面有压力表，并且在泵送时压力增加，则从技术上讲，它也可以作为压缩机工作。

比如当你使用打气筒为汽车轮胎充气时，您可以同时进行泵送和压缩。即使这样，您也不会将打气筒描述为空气压缩机，因为它的工作实际上是将空气从大气中转移到轮胎中。而压缩机通常被设计成以某种方式利用压缩空气，例如，通过给手提钻（气动钻机）供电。

尽管泵可以在液体或气体上运行，但压缩机通常仅在气体上运行。那是因为液体很难压缩。制成液体的原子和分子是如此紧密地堆积在一起，以至于您无法真正将它们紧紧地挤压在一起。

压缩气体具有内置泵

当将气体压缩到较小的空间时，会增加其压力并在其中存储能量，您可以稍后使用。我们称其为潜在能量，因为它有能力在将来做一些有用的事情。例如，通过打开阀门，允许将压缩气体存储在密封容器中后再次膨胀并流动。比如充好气的气球，当您解开气球时，就像打开一个阀门。内部的加压气体在其自身压力下释放并流出。压缩气体的压力和存储的势能允许其自身完全流动，而无需泵的任何帮助。换句话说，压缩气体有点像带有内置泵的气体。

泵如何工作？

实际上只有两种不同的泵： 往复泵（通过来回交替移动来泵送）和旋转泵（来回旋转）。

往复泵

如上图，脚踏泵是往复泵的常见示例：当您上下推动脚时，它们会移动空气。使用此泵，您可以将脚放在顶部的黑色手柄上，并上下抽动腿，使红色的圆柱体来回移动。气缸内的一个阀让空气进入（抬高腿时），然后通过右侧的黑色软管将空气抽出（降低腿部时）。泵顶部的压力计（右侧）以英制单位（巴和磅每平方英寸或psi）显示轮胎中的气压。

自行车打气筒也许是往复泵的最熟悉的例子。它们的活塞在气缸内来回移动，交替从外部吸入空气（当您拉出手柄时），然后将其推入橡胶轮胎（当您再次将手柄推回时）。一个或多个阀门可确保您吸入泵中的空气不会像往来一样再次直接流出。顺便指出，值得注意的是，自行车泵实际上是空气 压缩机，因为它们将空气从大气中压入橡胶轮胎的封闭空间，从而减小了轮胎的体积并增加了压力。

旋转泵

用于消防的典型旋转泵，叶轮位于黑色圆形盒下方的银色外壳内

旋转泵使用纺丝轮以完全不同的方式工作，将流体从入口移动到出口。这样的设备有时称为离心泵，因为它们通过使流体旋转来向外排出流体（有点像 洗衣机通过高速旋转使牛仔裤变干的方式）。旋转泵的工作方式与涡轮机完全相反。涡轮从自发运动的液体或气体中捕获能量（例如，我们周围空气中的风或河流中的水流）时，泵使用能量（通常通过电动机或紧凑型设备提供） 汽油机或柴油机）将流体从一个地方移到另一个地方。

旋转泵可以使用啮合齿轮或螺钉来移动流体，就像液压马达一样。

从外部看，旋转泵的外观总是相同的：有一个密封的圆形或圆柱形外壳，一侧有一个入口，另一侧有一个出口。但是，在内部，它们可以以各种不同的方式工作。叶片泵使用叶片（扁平叶片）在旋转时滑入和滑出，将流体从入口移动到出口，并迅速将其排出。叶轮泵请使用带有弯曲叶片的叶轮（称为叶轮），该叶轮有点像紧密地安装在封闭管道中间的多叶螺旋桨。叶轮通过进口吸入流体，使其高速旋转，然后通过通常指向相反方向的出口管将其推出。有时，叶轮由刚性金属或塑料制成（如下图所示），尽管它们也可以具有可弯曲的橡胶状叶片，这些叶片在旋转时会改变长度（类似于叶片泵的滑动叶片），因此始终密封。在另一种设计中，叶片和叶轮被两个或更多个大的螺钉或齿轮所代替，这些螺钉或齿轮啮合并沿相反的方向旋转，从而在它们行进时在其周围吸引流体。螺旋泵使用一根长螺钉在物料旋转时输送物料，就像安装在管道内的螺旋钻一样有效。

旋转式或往复式哪个最好？

旋转泵比往复泵快得多，因为流体不断地进出。在往复式泵中，它进入一半的时间，而剩下的另一半。与往复泵相比，使用电动马达驱动也更容易，因为马达也在旋转。一台旋转机器很容易与另一台旋转机器一起驱动，而使用一台旋转机器（电动机）来驱动往复运动的机器（需要来回移动的泵）则要困难一些。通常，旋转泵在机械上比往复泵更简单，更可靠，因为它们没有会逐渐磨损的活动阀。

往复泵和旋转泵的比较

左图：一个简单的来回往复泵以两步循环工作。进气期间，活塞（深蓝色）向右移动。进气阀（绿色）打开，活塞（红色）中的阀关闭。活塞从入口吸入流体并将其推动通过出口。在返回冲程中，活塞向左移动。现在，入口阀关闭，活塞中的阀打开，因此流体流经活塞，准备在下一个冲程被泵送到出口。

右图：旋转泵像桨轮一样将流体从入口转移到出口。观察单个片段发生了什么，我们可以看到它充满了片刻，然后在一段时间后被推向出口。这是所谓的叶片泵的非常简化的示例：叶片是使车轮转动的“叶片”。您会看到一半的腔室（上部的腔室）一直都是空的，这使泵的效率降低了。因此，实际的泵往往偏心地安装轮，这在底部形成了一个较大的月牙形腔，从而允许同时泵入更多的流体。