Vanliga pumptyper och deras anv¨ andningsomr˚ aden

Normalt b¨or f¨oljande faktorer beaktas vid val av pump f¨or ett speciellt ¨andam˚al:

- v¨atskans egeskaper, dvs. dess -viskositet

-densitet

-inneh˚all av fasta partiklar

-temperatur och ˚angtryck vid denna temperatur -korrosiva egenskaper

-volymstr¨om och ¨onskad tryck¨okning -form av energitillf¨orsel och effektbehov -krav p˚a l¨ackagefri drift.

F¨or olika kombinationer av dessa faktorer finner man pumptyper, som ¨ar l¨ampade f¨or v¨ ats-ketransporten ifr˚aga. Vilken speciell pump som sedan skall v¨aljas b¨or avg¨oras genom ekono-misk optimering med n˚agon av de i kapitel 1 angivna metoderna.

I det f¨oljande ges en kort beskrivning av olika pumptyper. Framst¨allningen ¨ar endast ori-enterande, f¨or n¨armare studium h¨anvisas till speciallitteraturen och pumptillverkarnas kata-loger.

Centrifugalpumparna och de med dessa besl¨aktade diagonal- och propellerpumparna har ett dynamiskt verkningss¨att, vilket inneb¨ar att deras v¨atskeinlopp och utlopp st˚ar i ¨oppen f¨orbindelse med varandra och tryckdifferensen dem emellan uppst˚ar endast till f¨oljd av hyd-rodynamiska f¨orlopp d˚a pumparna ¨ar i drift. Dessa synnerligen vanliga pumpar ¨ar speciellt l¨ampliga f¨or transport av l˚agvisk¨osa v¨atskor. F¨or vanliga centrifugalpumpar anses v¨ardet 200·10⁻⁶ m²/ s vara en praktisk ¨ovre gr¨ans f¨or den pumpade v¨atskans kinematiska viskositet ν, definierad av likheten

ν = µ

ρ (4.1.15)

Varje enstegs centrifugalpump best˚ar i princip av tv˚a huvuddelar, ett pumphus och ett i pumphuset roterande pump- eller l¨ophjul. L¨ophjulet ¨ar monterat p˚a en pumpaxel, som

¨

ar lagrad i pumphuset, vilket ¨ar f¨orsett med en t¨atning som hindrar v¨atskel¨ackage genom axelgenomf¨oringen. Pumphuset ¨ar vidare f¨orsett med sug- och tryckr¨orsanslutningar.

Pumpens l¨ophjul ¨ar utformat med ett antal i f¨orh˚allande till l¨ophjulets rotationsriktning bak˚atb¨ojda str¨omningskanaler och kan vara av sluten eller ¨oppen konstruktion. Genom l¨ophjulets rotation utf¨ors p˚a v¨atskan ett mekaniskt arbete, som oms¨atts till frammatnings-energi hos v¨atskan. Pumphjulets konstruktiva utf¨orande, dess rotationshastighet samt den genom pumpen transporterade volymstr¨ommen best¨ammer i vilken proportion det tillf¨orda mekaniska arbetet ¨overf¨ors till dessa energiformer. Det hydrodynamiska f¨orloppet i l¨ophjulet finns utf¨orligt behandlat i den pumptekniska litteraturen bl.a. av Pfleiderer (4), Eck (5) och Stepanoff (6).

L¨ophjulskanalernas inlopp ¨ar vid l¨ophjulets centrum. Vid sm˚a och medelstora centrifugal-pumpar tillf¨ors v¨atskan axiellt fr˚an den ena sidan av l¨ophjulet. F¨or att balansera de krafter, som vid pumpens drift verkar i pumpaxelns riktning, kan i st¨orre centrifugalpumpar v¨atskan tillf¨oras l¨ophjulet axiellt fr˚an vardera sidan av detsamma.

L¨ophjulskanalerna mynnar ut l¨angs l¨ophjulets periferi. Ur dessa utlopp str¨ommar v¨atskan i en spiralformad del av pumphuset, genom vilken v¨atskan leds till tryckr¨orsanslutningen. I vissa typer av centrifugalpumpar finns runt l¨ophjulet en stillast˚aende ledhjulskrans med diffusorfor-made str¨omningkanaler, d¨ar en del av v¨atskans r¨orelseenergi ¨overf¨ors i frammatningsarbete.

Enstegs centrifugalpumpar ¨ar dock r¨att s¨allan f¨orsedda med ledhjulskrans, emedan den g¨or pumpen dyrare utan att n˚agon v¨asentlig ¨okning av v¨atsketrycket kan ˚astadkommas i de i allm¨anhet kr¨okta diffusorkanalerna.

Ifall den ¨onskade tryck¨okningen inte kan ˚astadkommas med ett enda l¨ophjul kan flera dy-lika seriekopplas inom samma pumphus. Erh˚allen tryck¨okning kan approximativt ber¨aknas vara proportionell med antalet seriekopplade l¨ophjul vid samma volymstr¨om. Pumpar med flera l¨ophjul i serie ¨ar i allm¨anhet f¨orsedda med ledhjulskransar, vilka har en diffusordel i str¨omningskanalerna n¨armast l¨ophjulsutloppen. Genom dessa str¨omningskanaler leds v¨atskan fr˚an utloppet av ett l¨ophjul till inloppet av f¨oljande l¨ophjul. Dylika pumpar kallas ofta ¨aven seriepumpar. Dessa pumpar m˚aste f¨orses med speciella anordningar som motverkar de stora axiella krafter som verkar p˚a pumpaxeln.

Propellerpumpar, som ¨aven kallas axialpumpar, och som i likhet med centrifugalpumpar har ett dynamiskt arbetss¨att, k¨annetecknas av att l¨ophjulets inlopp och utlopp har samma diame-ter. Tryck¨okningen ˚astadkommes i en propellerpump genom att l¨ophjulet f¨ors¨atter v¨atskan i roterande r¨orelse och att r¨orelseenergin i tangentiell riktning till f¨oljd av diffusorverkan

¨

overf¨ors i frammatningarbete. L¨ophjulet kan ocks˚a utformas s˚a, att st¨omningshastigheten i l¨ophjulet har f¨orutom en axiell och en tangentiell komponent ¨aven en radiell komponent varvid man f˚ar ett mellanting mellan radialpumpar, dvs. normala centrifugalpumpar och axialpumpar, dvs. propellerpumpar. Dylika kallas diagonalpumpar.

Propeller- och diagonalpumpar ¨ar speciellt l¨ampade f¨or transport av stora volymstr¨ommar vid sm˚a tryck¨okningar.

F¨ortr¨angningspumparmed roterande r¨orelse.

Frammatningen av v¨atska mot ett h¨ogre tryck ˚astadkommes med denna typ av pumpar genom att delvolymer av v¨atskan inneslutes i slutna utrymmen i pumpen, vilka kontinuerligt f¨orflyttas fr˚an pumpens sugsida till dess trycksida. Arbetss¨attet kallas ocks˚a statiskt, emedan sug- och trycksida aldrig st˚ar i ¨oppen f¨orbindelse med varandra, varvid en tryckdifferens ¨over pumpen kan uppr¨atth˚allas ¨aven n¨ar pumpen st˚ar.

Dylika pumpar ¨ar l¨ampade f¨or transport av sm˚a volymstr¨ommar och kan arbeta med stora tryck¨okningar. De kan ¨aven anv¨andas f¨or transport av visk¨osa v¨atskor. I regel kan v¨atskor som inneh˚aller gr¨ovre h˚arda partiklar inte transporteras genom pumpen utan att skada den-samma. D¨aremot kan visk¨osa pastor transporteras med dylika pumpar.

Inom denna kategori av pumpar finns ett stort antal olika konstruktioner. En vanlig typ ¨ar kugghjulspumpen. Den best˚ar av ett pumphus med tv˚a mot varandra roterande kugghjul.

Endast smala spalter finns mellan kugghjulen och pumphuset. Kugghjulen kan ha m˚anga olika utf¨oranden.

I skruvpumparna ¨ar kugghjulen ersatta med i varandra gripande skruvar, varvid v¨ atsketrans-porten sker i skruvaxelns riktning. Skruvarnas antal kan vara en, tv˚a eller tre. S˚av¨al i dessa pumpar som i kugghjulspumparna inst¨anges v¨atska i h˚alrum mellan de roterande delarna och pumhuset och transporteras i dessa fr˚an pumpens sugsida till dess trycksida.

Viktiga enaxliga f¨ortr¨angningspumpar ¨ar lamellpumpen och v¨atskeringpumpen. Lamellpum-pen best˚ar av ett excentriskt placerat roterande hjul i ett cylindriskt pumphus. Rotorn

¨

ar f¨orsedd med lameller, som under drift t¨atar mot pumphuset. De volymer, som uppst˚ar mellan rotorn, lamellerna och pumphuset f¨or¨andras vid rotationen fr˚an pumpens inlopp till dess utlopp.

En v¨atskeringpump best˚ar av ett excentriskt placerat skovelf¨orsett l¨ophjul i ett cylindriskt pumphus. Ifall pumpen ¨ar delvis v¨atskefylld kommer en v¨atskering att bildas vid rotationen.

Verkningss¨attet blir s˚alunda analogt med lamellpumpens. B˚ade lamell- och v¨ atskeringpum-pen anv¨ands kanske fr¨amst f¨or transport av gaser men kan ocks˚a anv¨andas f¨or transport av v¨atskor. Dessa pumptyper ¨ar sj¨alvsugande, dvs. verkar som vakuumpumpar, och kan d¨arf¨or vara l¨amliga f¨or intermittent transport av v¨atska, d˚a trycket p˚a pumpens sugsida ¨ar under atmosf¨arstrycket och risk finns f¨or att sugledningen kan fyllas med luft. Motsvarande egenskaper har ocks˚a den s.k. sidokanalpumpen.

F¨ortr¨angningspump med fram- och ˚aterg˚aende r¨orelse.

De viktigaste typerna i denna grupp ¨ar kolv- och membranpumparna. Kolvpumparna ¨ar antingen enkel- eller dubbelverkande beroende p˚a om v¨atskeframmatningen sker endast p˚a den ena eller p˚a b¨agge sidor av kolven. S˚asom alla f¨ortr¨angningspumpar kan ¨aven kolv-och membranpumparna ˚astadkomma stor tryck¨okning. De anv¨ands i allm¨anhet f¨or sm˚a vo-lymstr¨ommar. Genom att slagl¨angden eller slagfrekvensen kan varieras l¨ampar de sig v¨al f¨or dosering av t.ex. kemikaliel¨osningar. D˚a slagfrekvensen kan vara l˚ag kan de drivas av en ar-betscylinder som arbetar med tryckluft eller ˚anga och kan s˚alunda placeras i explosionsfarliga rum, i vilka elmotorer inte kan anv¨andas.

Kolv- och membranpumpar fungerar i princip p˚a samma s¨att. I membranpumpen ¨overf¨ors den fram- och ˚aterg˚aende r¨orelsen mekaniskt eller hydrauliskt till ett elastiskt membran, som kan anslutas fullst¨andigt t¨att till pumphuset. Dessa pumpar kan s˚alunda g¨oras fullkomligt l¨ackagefria, och l¨ampar sig mycket v¨al f¨or dosering av kemiskt aggressiva v¨atskor.

Kolv- och membranpumpar ˚astadkommer en pulserande volymstr¨om. Amplituden hos str¨ om-ningshastighetsvariationerna kan reduceras med hj¨alp av luftklockor i tryckledningen. Pum-par med flera cylindrar, vars frammatningsfaser ¨ar f¨orskjutna i tiden ˚astadkommer en mindre markant pulsering. En luftklocka i tryckledningen kan vara av n¨oden ¨aven vid anv¨andning av dessa pumpar- speciellt om man har l˚anga r¨orledningar - f¨or att pumpen ej skall ¨overbelastas vid start.

Str˚alpumparna har ett dynamiskt arbetss¨att. De ¨ar s˚atillvida speciella, att de inte har n˚agra r¨orliga delar. Pumpeffekten erh˚alles genom att en drivstr˚ale best˚aende av gas eller v¨atska i en blandningkammare rycker med sig den pumpade v¨atskan in i ett diffusorformat avsnitt av pumpen, d¨ar r¨orelseenergi ¨overf¨ors i frammatningsarbete. V¨atsketrycket vid pumputlop-pet ligger mellan drivv¨atsketrycket och den pumpade v¨atskans tryck vid pumpens inlopp.

Drivmediet blandas med det transporterade mediet. Str˚alpumpar anv¨ands ofta ocks˚a som vakuumpumpar f¨or gaser.

En allm¨an uppfattning om vid vilka tryck¨okningar, resp. uppfordringsh¨ojder och volym-str¨ommar de vanliga pumptyperna i fr¨amsta rummet ¨ar l¨ampliga f˚as ur bild 4.5. H¨ar ¨ar i ett

∆p; ˙V− diagram de olika pumptyperna inritade i sina l¨ampliga arbetspunktomr˚aden.

Figur 4.5 Diagram ¨over olika pumptypers arbetsomr˚aden.

N¨armare uppgifter om olika pumpars l¨amplighet f¨or speciella transportuppgifter f˚as ur pump-tillverkarnas kataloger.