POMPY WODNE
Pompy Wodne - są to maszyny robocze służące do podnoszenia cieczy lub mieszanin cieczy z ciałami stałymi z poziomu niższego na wyższy, lub przetłaczaniu cieczy ze zbiornika ssawnego o ciśnieniu niższym do zbiornika tłocznego o ciśnieniu wyższym. W procesie pompowania pompa otrzymuje energię mechaniczną od silnika napędowego i przenosi ją na ciecz przez nią przepływającą za pośrednictwem organu roboczego np. tłoka, rotora, wirnika itp.
Działanie pompy- polega na wytworzeniu różnicy ciśnień między stroną ssawną (wlotem do pompy) a tłoczną (wylotem z pompy). W zależności od sposobu wytwarzania tej różnicy pompy dzieli się na wyporowe i wirowe.
Działanie pompy wyporowej- polega na wypieraniu określonej dawki cieczy z obszaru ssawnego (dopływowego) przez odpowiedni ruch (przesunięcie, obrót lub ruch złożony z przesunięcia i obrotu) organu roboczego (np. tłoka, nurnika, skrzydełka, rotora) do obszaru tłocznego. Warunkiem działania pompy wyporowej jest odpowiednio szczelne oddzielenie obszaru ssawnego od tłocznego. Ruch organu roboczego i cieczy przez ten organ przetłaczanej są tak ze sobą związane, iż zmiana położenia organu roboczego powoduje jednocześnie odpowiednie przemieszczenie masy ciekłej. W przypadku unieruchomienia organu roboczego przepływ cieczy przez pompę jest niemożliwy.
W zależności od kształtu organu roboczego pompy tego typu dzieli się na następujące grupy.
I. Pompy o ruchach posuwisto- zwrotnych organu roboczego.
1.Pompy tłokowe
W zależności od sposobu działania pompy tłokowe dzieli się na:
- pompy tłokowe jednostronnego działania
- pompy tłokowe dwustronnego działania
- pompy tłokowe różnicowe
W każdej z wymienionych grup organ roboczy może mieć kształt tłoka tarczowego lub tłoka nurnikowego zwanego nurnikiem.
2. Pompy wielotłoczne
W zależności od układu cylindrów pompy te dzieli się na:
- pompy o układzie promieniowym- mają one w jednym rzędzie od 2 do 13 cylindrów
- pompy o układzie osiowym- w pompach tego rodzaju cylindry w liczbie od 5 do 18 są usytuowane w kierunku osiowym w wirującym bloku cylindrowym.
3. Pompy przeponowe (membranowe)- organem roboczym pompy jest prężna przepona uruchamiana bezpośrednio za pomocą układu dźwigowego lub za pośrednictwem nurnika poruszającego się w obszarze cieczy, która naciska na przeponę.
II. Pompy o ruchu obrotowo-zwrotnym organu roboczego.
III. Pompy o ruchu obrotowym organu roboczego.
1. Pompy łopatkowe- których organem roboczym jest wirnik (rotor) zaopatrzony w wysuwną lub przesuwną łopatką, dzielą się na zasadnicze grupy:
- z rotorami o łopatkach wysuwnych promieniowo lub ukośnie
- z rotorem o łopatkach przesuwnych osiowo, stosunkowo rzadziej występujące.
2. Pompy zębate
Ze względu na wysokość pompy dzielą się na:
- niskociśnieniowe do 16×105 Pa (16 at.)
- średniociśnieniowe od 16 do 63×105 Pa (16 do 63 at.)
- wysokociśnieniowe powyżej 63×105 Pa (63 at.)
Ze względu na rodzaj zazębiania pompy zębate dzielimy na:
- pompy o zazębieniu zewnętrznym
- pompy o zazębieniu wewnętrznym
3. Pompy krzywkowe- stosowane są do cieczy gęstych i nie mających własności smarnych, a nawet zawierających niekiedy zanieczyszczenia stałe. Wysokość podnoszenia pomp krzywkowych jest niewielka z uwagi na stosunkową nieszczelność, wynikająca ze względów konstrukcyjnych oraz duże opory przepływu przy gęstych cieczach.
- pompa Rootsa
- pompa rotacyjna typu RW
4. Pompy śrubowe- w których wirniki w kształcie śrub obracają się w zamkniętym kadłubie z wyjątkiem pomp jednowirnikowych wzajemnie się zazębiają, powodując przenoszenie cieczy z obszaru ssawnego tłocznego pompy.
W zależności od liczby wirników pompy te dzielimy na
- pompy śrubowe jednowirnikowe
- pompy śrubowe dwuwirnikowe
- pompy śrubowe trójwirnikowe
IV. Inne rodzaje pomp wyporowych.
1. Pompy wyporowe z elastycznym rotorem.
2. Pompy wyporowe przewodowe.
3. Pompy wyporowe o obiegowym ruchu organu roboczego:
- pompy puszkowe
- pompy wyporowe wałeczkowe (rolkowe)
4. Pompy wyporowe o kulistym kształcie organu roboczego.
Własności pompy wyporowej.
- bardzo duża wysokość podnoszenia
- ograniczona wydajność przy możliwości pompowania bardzo małych objętości cieczy
- niezmienna wysokość podnoszenia przy zmieniających się warunkach pracy układu
- stosunkowo wysoka sprawność pomp nurnikowych
- zdolność samo zasysania wykluczająca konieczność zapełnienia cieczą przewodu ssawnego pompy przed jej uruchomieniem
- mała wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy.
- nierównomierność parametrów pracy pomp wyporowych o posuwisto-zwrotnym ruchu organu roboczego
- zmniejszona pewność ruchu pomp mających układ ruchomych cieczy
- duży wpływ technologii wykonania na sprawność pomp.
Działanie pompy wirowej- polega na tym, że organ roboczy pompy wirowej (wirnik) osadzony jest na obracającym się wale powoduje zwiększenie krętu bądź krążenia cieczy, przepływającej przez jego wnętrze. Jest to istotna cecha odróżniająca cechy wirowe od wyporowych pomp.
W zależności od sposobu przemiany energii pompy wirowe dzieli się na:
I. Pompy krętne- polega na tym, iż obracający się wirnik, dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu łopatek, powoduje przepływ cieczy od strony ssawnej ku stronie tłocznej. Zwiększenie ciśnienia u wlotu pompy wywołuje zjawisko ssania, a energia mechaniczna przekazywana przez wirnik powoduje zwiększenie krętu cieczy przepływającej przez jego wnętrze.
W zależności od ukształtowania pola prądu pompy krętne można podzielić na:
1. Pompy odśrodkowe- pompy o wpływie promieniowym z wirnika złożonego z szeregu łopatek o krawędzi wlotowej równoległej lub nachylonej względem osi wirnika. Wpływ cieczy z wirnika jest spowodowane działaniem siły odśrodkowej na części płynnej cieczy.
a. Pompy o swobodnym przepływie przez wirnik otwarty, o promieniowych łopatkach- osadzony na końcu wału w głębi kadłuba w ten sposób, że między wirnikiem i kadłubem znajduje się swobodna przestrzeń. W wyniku działania siły odśrodkowej, wywołanej przez wirujące łopatki, ciecz jest wytłaczana do kanału zbiorczego.
b. Pompy o przepływie wymuszonym przez kanały między łopatkowe:
- pompy odśrodkowa jednostopniowa
- pompy wielostopniowe o szeregowym połączeniu wirników
- pompy wielostopniowe o równoległym połączeniu wirników
- pompy wielostopniowe w zespołach wirujących, których wirniki są połączone szeregowo i równolegle.
2. Pompy helikoidalne- budowane są jako pompy jednostopniowe z dopływem osiowym oraz dwustopniowe o równoległym połączeniu wirnika. Wirnik pomp helikoidalnych mogą być zamknięte lub otwarte. Łopatki wirników cechują się krzywizną przestrzenną. Pompy te są budowane w układzie poziomym oraz dla większych wydajności w układzie pionowym.
3. Pompy diagonalne- budowane są przeważnie w układzie pionowym jako pompy jednostopniowe i wielostopniowe. Woda dopływa do wirnika przez jej otwór wlotowy odpowiednio ukształtowany, zaś w przypadku dużych wydajności przez krzywak dolotowy. Wirniki pomp diagonalnych są zamknięte lub otwarte. Te ostatnie w celu umożliwienia regulacji wydajności mogą mieć łopatki stałe lub nastawiane.
4. Pompy śmigłowe- zwane pompami o osiowym przepływie przez wirnik, są zaopatrzone w ułopatkowany wirnik o kształcie zbliżonym do śmigła wieloramiennego i kierownicę łopatkową umieszczona poza wirnikiem. Łopatki wirnika mogą być stałe lub nastawiane. W pompach śmigłowych o regulacji wstępnym trętem stosuje się przed wirnikiem łopatki kierownicze nastawialne. Pompy śmigłowe są w zasadzie jednostopniowe, zaś w szczególnych przypadkach dwu a nawet trzystopniowe.
5. Pompy odwracalne- pompami lub maszynami wodnymi odwracalnymi nazywamy wirniki, które w pewnych okresach mogą pracować jako turbiny wodne, a w innych przypadkach jako pompy wirowe. W zależności od stosunku okresów pracy turbinowej do pracy pompowej nazywane są Turbino pompami lub Pompoturbinami.
Własności pompy wirowej.
- duża wydajność przy stosunkowo niewielkich i średnich wysokości podnoszenia
- dzięki dużej prędkości obrotowej małe rozmiary pomp, a tym samym stosunkowo małe zapotrzebowanie mniejsze posadowienia
- całkowita równomierność ruchu pompy przy ustalonych warunkach pracy
- bezpośrednie sprzężenie z szybkoobrotowymi silnikami napędowymi z wykluczeniem prędkości zmniejszających prędkości obrotową
- duża pewność ruchu dzięki zwartej budowie i bardzo małej liczbie ruchomych części zużywających się
- zdolność samozasysania, samoczynnego przystosowania się do zmiennych warunków pracy
- wrażliwość małych pomp wirowych na zanieczyszczenia mechaniczne
- wrażliwość na zawartość gazów w pompowanej cieczy, co może powodować przerwanie przepływu.