Принцип дії лопатевих насосів заснований на переміщенні рідини за допомогою лопатей обертового робочого колеса. За способом напрямку потоку рідини в нагнітальний патрубок лопатеві насоси поділяються на відцентрові, вихрові і осьові (пропелерні). У відцентрових і вихрових насосах робоче колесо повідомляє рідини радіальне переміщення, а в пропелерних - осьовий.
Переміщення рідини в відцентрових насосах здійснюється за рахунок відцентрової сили, що виникає в частинках рідини при русі їх від центру робочого колеса, що має лопаті, до його периферії. Відцентрові насоси відрізняються суцільним струменевим плином рідини і, отже, рівномірністю подачі. Подача (продуктивність) насоса залежить від розмірів робочого колеса і частоти його обертання: чим більше діаметр і частота обертання робочого колеса, тим вища продуктивність насоса.
Зазвичай для підвищення продуктивності відцентрові насоси виконують багатоколісного (з паралельним включенням коліс в роботу), а для підвищення напору застосовують багатоступінчасті відцентрові насоси (з послідовним включенням робочих коліс), у яких рідина переміщається послідовно від одного робочого колеса до іншого, збільшуючи натиск на кожному робочому колесі. Таким чином, загальний натиск насоса буде дорівнювати сумі напорів, створюваних кожним робочим колесом; продуктивність при цьому залишається такою ж, як при одному колесі.
Відцентрові насоси класифікуються по продуктивності, створюваному тиску і за конструктивними ознаками. Насоси малої продуктивності перекачують за 1 год до 2 м 3 рідини, середньої-до 60 м 3. а великий - понад 60 м 3. Створюваний ними тиск вважається низьким, якщо не перевищує 500 кН / м 2 (5 кгс / см 2), середній тиск доходить до 5000 кН / м 2 (50 кгс / см 2), а висока перевищує це значення.
Конструктивні ознаки визначають здатність або нездатність насосів до Самовсмоктування, характер підведення рідини до робочого колеса, форму і кількість робочих лопаток, наявність або відсутність направляючого апарату. Відповідно до цього розрізняють насоси з радіальними і вигнутими лопатками (найбільшого поширення набули робочі колеса з лопатками, загнутими назад). Вода підводиться до центру робочого колеса з одного або двох його сторін; направляючий апарат насоса може бути лопатковим або безлопаточним.
На рис. 31 показаний відцентровий насос з навколишнього робоче колесо улиточной камерою. Корпус насоса складається з двох частин 3 з горизонтальним роз'ємом - нижньої і верхньої. У корпусі розташовано робоче колесо 4, встановлений на вал на шпонке і зафіксоване з двох сторін гайками 5. Вал насоса обертається на кулькових підшипниках 6. В обох частинах корпусу насоса з двох сторін робочого колеса встановлені ущільнювальні півкільця 1, що запобігають протікання рідини з напірної частини насоса у всмоктувальну. В кришку ввернута пробка 2; закрите нею отвір може бути використано для заливання насоса рідиною перед пуском. За допомогою еластичної муфти насос з'єднується з приводом. У місці виходу з корпусу насоса вал ущільнений сальниками, до яких по трубках підводиться перекачується рідина, що також забезпечує герметичність валу в місці виходу його з корпусу насоса.
Мал. 31. Відцентровий насос.
Насос працює наступним чином. При обертанні робочого колеса його лопаті впливають на частки рідини, приводячи їх в рух і повідомляючи їм відцентрову силу. Під дією цієї сили рідина переміщається від центру до периферії колеса, а в центрі утворюється розріджений простір, в яке постійно надходять нові порції рідини. Всмоктування рідини здійснюється з двох сторін робочого колеса. Равликовий канал, що оточує робоче колесо, по ходу руху рідини поступово розширюється. Це призводить до зменшення швидкості рідини і до підвищення її тиску, т. Е. Створюваного насосом напору.
Осьові (пропелерні) насоси по конструкції є найбільш простими з усіх лопатевих насосів. Робоче колесо, яке повідомить рідини осьовий спрямований рух, є трьох- або чотирилопатевий пропелер, який має велику схожість з гребним гвинтом. В якості приводу насоса найчастіше застосовують парову турбіну, яка транслює обертання валу насоса через знижувальну частоту обертання циліндричну зубчасту передачу (редуктор). Гідравлічна частина пропелерного турбонасоса показана на рис. 32. Корпус насоса складається з двох частин. Нижня частина включає в себе основний приймальний патрубок 2 і додатковий всмоктуючий патрубок 3 малого перетину. Верхня частина складається з корпусу направляючого апарату 4 і власне корпусу насоса 5 з напірним патрубком 6. Корпус 5 складається з двох половин, що з'єднуються по вертикальному роз'єму, що проходить через площину вала. У верхній частині корпусу насоса є сальник 9, що ущільнює вертикальний вал 8 в місці його виходу з корпусу. Вал фланцем з'єднується з фланцем вала редуктора турбіни (на малюнку не показаний). Нижній кінець вала має конус, на який маточиною 13 насаджено на шпонке і закріплено гайкою робоче колесо - трилопатевої пропелер 12. Для кращої обтічності до його маточини кріпиться обтічник 1. Нижній підшипник вала встановлений в ступиці 11 направляючого апарату 4 і має вкладиш 10, залитий бабітом . До підшипника подається мастило по трубі 7.
Мал. 32. Гідравлічна частина пропелерного турбонасоса.
Працює насос наступним чином. При обертанні робочого колеса 12 під його лопатями створюється область розрідження, в яку весь час надходить рідина. Під впливом лопатей рідина переміщається вгору уздовж осі пропелера, набуваючи деяку швидкість. Одночасно вона приводиться в обертальний рух, на що марно витрачається частина енергії турбіни. Для зменшення втрати енергії і підвищення ККД насоса в його корпусі встановлюють направляючий апарат 4, нерухомі лопаті якого спрямовані протилежно лопатей робочого колеса 12.
Направляючий апарат спрямляет потік рідини за робочим колесом і підвищує натиск цього потоку за рахунок зменшення швидкості його руху. Осьові насоси мають порівняно малі габаритні розміри і масу, відносно високий ККД, але натиск, створюваний ними, не перевищує 230 кН / м 2 (23 м вод. Ст.).
На судах осьові насоси застосовують в основному в якості циркуляційних для прокачування головних конденсаторів парових турбін і там, де потрібна велика продуктивність при малому напорі.
Принцип дії вихрових насосів подібний до принципу дії відцентрових насосів, але на відміну від останніх у них виникає не струйное, а вихровий рух рідини. Все вихрові насоси є самовсмоктуючий. Виготовляють їх одно- і багатоступінчатими. Схема вихрового насоса показана на рис. 33. Корпус 3 насоса має кільцевої канал 1 постійного перетину. Перемичка 2 на якийсь дузі перериває цей канал і щільно прилягає до торцевих поверхонь лопатей 6 і зовнішньої поверхні бокових торців робочого колеса 4, насадженого на вал 5 на шпонке. Лопаті 6 вифрезерувана на периферії робочого колеса.
Мал. 33. Схема вихрового насоса.
При обертанні робочого колеса рідина надходить у западини між лопатями (це показано стрілками), скидається в кільцевої канал, де завихряется, потім знову потрапляє на лопаті і т. Д. При цьому рідина отримує постійне збільшення енергії, як це має місце в многоступенчатом центробежном насосі , і вихровий рух в кільцевому каналі. Завдяки багаторазовому збільшенню енергії рідини вихровий насос створює в два-чотири рази більший натиск, ніж відцентровий насос при однакових діаметрах і частотах обертання. Недоліком вихрових насосів є великі гідравлічні втрати на всмоктуванні в момент входу рідини на лопаті робочого колеса.
На судах вихрові насоси поширені в системах санітарної води, як живильних пристроїв деяких допоміжних і утилізаційних парогенераторів, в системах охолодження деяких двигунів внутрішнього згоряння.