Pompy są to urządzenia służące do podnoszenia cieczy z poziomu niższego na wyższy lub do przetłaczania cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu wyższym. Ze zależności od sposobu przemieszczania cieczy z przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej pompy dzielimy na wyporowe i wirowe.

Działanie pomp wyporowych polega na przetłaczaniu określonej dawki cieczy z przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej za pośrednictwem ruchomego elementu roboczego. Elementem roboczym – wykonującym ruch postępowo-zwrotny, obrotowy lub złożony (przesunięcie i obrót) – może być tłok, nurnik, wirnik itd. Charakterystyczną cechą takich pomp jest dawkowanie przetłaczanej cieczy. Wymuszany przez nie ruch cieczy nie jest więc ciągły, lecz przerywany.

Pompy wyporowe, ze względu na swoją konstrukcje dzielą się na:

• pompy o ruchu postępowo-zwrotnym organu roboczego

  • pompa tłokowa (ruch tłoka lub nurnika w cylindrze)

  • pompa wielotłoczkowa

  • pompa membranowa (ruch elastycznej ścianki (membrany) komory)

• pompy o ruchu obrotowym organu roboczego

  • pompa zębata

  • pompa śrubowa

  • pompa łopatkowa

  • pompa krzywkowa

• pompy o ruchu wahadłowym organu roboczego

  • pompa skrzydełkowa

• pompy o specjalnej konstrukcji

  • pompa przewodowa

  • pompa puszkowa

Pompy wyporowe: działanie pomp wyporowych polega na wypieraniu cieczy z jednej przestrzeni do drugiej za pomocą odpowiednio ukształtowanego, poruszającego się ruchem postępowo zwrotnym organu roboczego, którym może być tłok, nurnik, membrana lub wirnik o zmienionym kształcie. Wydajność pomp wyporowych mieści się w granicach od 0,001 do 10⁴ m³/h. Wysokość podnoszenia się sięga 500 MPa, a sprawność mieści się w granicach od 0,65 do 0,99.

Pompa tłokowa jednostronnego działania składa się z tłoka, poruszającego się w cylindrze, który jest połączony z przestrzenią pośrednią. Na wlocie do obszaru P znajduje się zawór ssawny (Z1) a na wylocie zawór tłoczny(Z2). Strona ssąca jest połączona przewodem ssawnym (3) z cieczą w dowolnym zbiorniku. Ciecz przez zawór tłoczny Z2 przewodem tłoczącym (4) jest przemieszczana do zbiornika górnego. Ruch obrotowy silnika przekazywany na korbę (5), korbowód (6), wodzik(7) i tłoczysko(8) wywołuje ruch posuwisto-zwrotny tłoka o skoku s. Podczas ruchu tłoka ku korbie otwiera się zawór Z1 i ciecz dopływa do przestrzeni P. Po zmianie kierunku ruchu ciśnienie w przestrzeni P rośnie, powodując otwarcie zaworu Z2 i przemieszczenie części cieczy do przewodu tłoczącego.

Rys:

POMPA NURNIKOWA Z POWIETRZNIKIEM różni się od jednostronnie działającej pompy tłokowej kształtem elementu wytłaczającego ciecz, a także istnieniem powietrznika, który łagodzi pulsację ciśnienia na wylocie. Nurnik różni się od tłoka nie tylko kształtem. Tłok porusza się w cylindrze, który stanowi integralną część kadłuba pompy, nurnik natomiast jest wprowadzony do kadłuba pompy niejako z zewnątrz, a jego prowadnicą jest dławnica(element uszczelniający). Wydajność pomp nurnikowych można zwiększyć poprzez zastosowanie pliku cylindrów połączonych wspólną przestrzenią ssawną i tłoczną. Pompa jest napędzana za pomocą 1 wału, w którym wykorbienia są tak przesunięte względem siebie, ze pulsacje ciśnienia na wylocie są znacznie mniejsze.

Do pomp o posuwisto zwrotnym ruchu elementu wytłaczającego ciecz zalicza się również pompę membranową:

W pompie przeponowej (membranowej) organem roboczym, wykonującym ruch postępowo-zwrotny, jest sprężysta (gumowa lub skórzana) przepona. Ruch przepony może wymuszać bezpośrednio układ dźwigniowy lub czynnik pośredni. Napęd pośredni może powodować nurnik poruszający się w obszarze cieczy, która naciska na przeponę. Przepona może być także uruchamiana powietrzem o zmieniającym się cyklicznie ciśnieniu.

Pompy Rootsa

Osobną grupę stanowią pompy wyporowe i których organ wypierający wykonuje ruch obrotowy. Organami tymi są wirniku z wysuwanymi łopatkami odpowiednio ukształtowane pary wzajemnie stycznych i toczących się po powierzchni cylindra rotorów, koła zębata a także śruby.

Dwa rotory, z których jeden jest czynny, drugi zaś bierny, toczą się po sobie. Między wirnik a powierzchnię cylindra, dostaje się z przestrzeni ssawnej ciecz, która podczas dalszego obrotu zostaje wtłoczona do przestrzeni wysokiego ciśnienia. Dwa koła zębate tocząc się po sobie odcinają cieczy możliwość ucieczki do obszaru niskiego ciśnienia. Pompy zębate stosuje się wyłącznie do cieczy czystych, najlepiej samosmarujących.

Zalety pompy wyporowej: bardzo duża wysokość podnoszenia, niezmienna wydajność mimo znacznych zmian warunków pracy, duża sprawność zdolność samozasysania, niewrażliwość na obecność gazu w cieczy

Wady: ograniczona wydajność, pulsacja ciśnienia na wylocie, zawodność związana z wieloma wzajemnie poruszającymi się elementami

POMPY WIROWE-działanie pomp wirowych polega na nadaniu cieczy w obracającym się wirniku dużej prędkości, a następnie zmianie energii kinetycznej cieczy na energię potencjalną.

Działanie polega na przemieszczaniu cieczy w sposób ciągły. Organem roboczym jest osadzony na wale wirnik, obracający się z dużą prędkością obrotową. Wirnik jest wyposażony w łopatki, za pomocą których energia pobierana z silnika przenosi się na ciecz i powoduje jej przepływ. Przejawem wzrostu energii cieczy jest wzrost jej ciśnienia i prędkości. W zależności od sposobu przemiany energii pompy wirowe dzieli się na krętne i krążeniowe.

W pompie wirowej krętnej obracający się wirnik o odpowiednio ukształtowanych łopatkach powoduje przepływ cieczy ze strony ssawnej do strony tłocznej. W zależności od kierunku przepływu cieczy przez wirnik rozróżnia się pompy wirowe krętne: odśrodkowe, helikoidalne, diagonalne, śmigłowe, odwracalne.

1-wirnik 2-spirala zbiorcza 3-króciec wlotowy 4-króciec wylotowy 5- wał napędowy

Ciecz dopływając króćcem 3 trafia do wirnika, obracającego się z pewną prędkością kątową ω. Wirnik w kształcie tarczy, na której są łopatki przypominające łuki zmienia kierunek przepływu napływającej cieczy z osiowego na promieniowy. Ciecz porusza się wzdłuż łopatki wirnika po promieniu ruchem obrotowym nabierając szybkości. U wylotu z kanału międzyłopatkowego następuje wyhamowanie cieczy i zmiana energii kinetycznej na potencjalną. Ciśnienie statyczne na wylocie rośnie.

Ciecz w pompie helikoidalnej przepływa początkowo osiowo, a następnie zmienia kierunek na skośny względem wału. Wyhamowanie cieczy następuje w kanale ślimakowym zbiorczym. Pompy te buduje się, jako jednostopniowe, co ogranicza ich wysokość podnoszenia.

W pompie diagonalnej przepływ cieczy w wirniku jest promieniowo osiowy. Po wylocie z wirnika ciecz jest wyhamowywana w kierownicach osiowych. Wirnik takiej pompy jest podobny do wirnika pompy helikoidalnej. Oprócz wirnika pompa diagonalna ma kierownicę z łopatkami prostującymi strugi cieczy wypływające z wirnika. Kierunek przepływu cieczy przez wirnik jest więc ukośny, podobnie jak w pompie helikoidalnej. Natomiast po wypłynięciu z wirnika ciecz jest znowu kierowana osiowo. W kierownicy łopatkowej następuje przemiana składowej prędkości obwodowej w ciśnienie.

Pompy śmigłowe działają podobnie jak pompa diagonalna, w której wirnik ma kształt wielołopatkowego śmigła, a kierownice są odpowiednio przestrzennie ukształtowane. W pompie śmigłowej przepływ cieczy ma stały kierunek osiowy. Oprócz wirnika pompa taka ma kierownicę, zwykle usytuowaną za wirnikiem. Zadaniem łopatek kierownicy jest usprawnienie przemiany energii kinetycznej cieczy – po jej wypłynięciu z wirnika – na energię ciśnienia.

Zalety pompy wirowej: duża wydajność przy niewielkiej wysokości podnoszenia, małe rozmiary pompy, równomierność pracy, bezpośrednie sprzężenie wału z silnikiem, duża niezawodność i zdolność samoregulacji

Wady: brak zdolności samo-zasysania, wrażliwość na zanieczyszczenia mechaniczne, wrażliwość na zawartość gazu w cieczy

W przypadku pompy wirowej krążeniowej przepływ cieczy w obrębie wirnika lub tylko w jego obwodzie jest proporcjonalny do momentu przekazywanego wirnikowi przez obracający się wał. Rozróżnia się pompy krążeniowe: z bocznymi kanałami, peryferalne i z pierścieniem wodnym.