Pompa odśrodkowa jest maszyną, która wykorzystuje ruch obrotowy do nadania prędkości cieczy, a następnie przekształca tę prędkość w przepływ.
Rozłóżmy tę definicję na części składowe, tak abyśmy mogli rozważyć każdą z nich po kolei:
- Pompa odśrodkowa jest maszyną.
- Pompa odśrodkowa wykorzystuje ruch obrotowy do nadania prędkości cieczy.
- Pompa odśrodkowa przekształca prędkość w przepływ.
„Pompa odśrodkowa jest maszyną”. Każda pompa odśrodkowa zawiera zespół elementów mechanicznych, które umożliwiają działanie pompy. Ten zespół mechaniczny obejmuje wał pompy zamontowany na łożyskach, mechanizm uszczelniający, który zapobiega nadmiernemu przeciekaniu pompy, elementy konstrukcyjne zaprojektowane do obsługi naprężeń i obciążeń nakładanych na pompę podczas pracy oraz powierzchnie zużywające się, które umożliwiają naprawę pompy i przywrócenie jej pierwotnych specyfikacji.
„Pompa odśrodkowa wykorzystuje ruch obrotowy do nadawania prędkości cieczy”. Każda pompa odśrodkowa zawiera wirnik. Wirnik jest elementem hydraulicznym, który obraca się, aby nadać prędkość pompowanej cieczy.
„Pompa odśrodkowa przekształca prędkość w przepływ”. Każda pompa odśrodkowa zawiera obudowę. Obudowa jest elementem hydraulicznym, który przechwytuje prędkość nadawaną przez wirnik i kieruje pompowaną ciecz do punktu tłoczenia pompy.
Na najbardziej podstawowym poziomie, pompa odśrodkowa składa się z trzech następujących elementów:
- Wirnik, który obraca się i nadaje prędkość cieczy.
- Obudowa, która przechwytuje prędkość generowaną przez wirnik i przekształca tę prędkość w stabilny przepływ.
- Zespół elementów mechanicznych, który umożliwia obracanie wirnika w obudowie pompy.
Wirniki pomp odśrodkowych
Wirnik pompy odśrodkowej obraca się szybko w celu nadania prędkości pompowanej cieczy.
Jeśli nigdy wcześniej nie widziałeś wirnika pompy, wyobraź sobie śrubę napędową łodzi.
Gdy śruba napędowa łodzi obraca się, nadaje prędkość cieczy wokół niej. As the liquid moves, that velocity forces the propeller to move forward in the water.
Now imagine what would happen if the boat were anchored in place, firmly enough to prevent the boat from moving. Następnie wyobraźmy sobie, że prędkość generowana przez śmigło łodzi została ograniczona i kontrolowana tak, że powstał strumień wody, który można skierować tam, gdzie nam się podoba.
W efekcie, to co właśnie opisaliśmy jest pompą odśrodkową – w rzeczywistości pompa o przepływie osiowym przypomina to, co właśnie opisaliśmy w znacznym stopniu.
W pompie odśrodkowej mamy wirnik obracający się szybko i nadający prędkość cieczy w pompie, tak jak śmigło łodzi nadaje prędkość wodzie w jeziorze. Obudowa jest częścią układu, która przyjmuje tę prędkość, zawiera ją, kontroluje i wysyła ją w użytecznym kierunku.
Każdy wirnik ma 1 lub więcej łopatek, które rozciągają się od środka lub piasty wirnika w kierunku średnicy zewnętrznej. Gdy wirnik się obraca, siła odśrodkowa powoduje, że ciecz szybko przemieszcza się od środka wirnika, wzdłuż łopatek, a następnie opuszcza wirnik na najbardziej zewnętrznej średnicy. W rezultacie pompowana ciecz wychodzi z obwodu wirnika z bardzo dużą prędkością.
Istnieje wiele różnych typów wirników pomp odśrodkowych. Najbardziej powszechne typy wirników pomp omówiono w naszym artykule Podstawowe elementy pompy: Volutes, Casings, and Impellers.
Obudowa pompy odśrodkowej
Obudowa pompy odśrodkowej jest elementem pompy, który przekształca całą prędkość wytwarzaną przez obracający się wirnik w kontrolowany i stabilny przepływ i kieruje go z pompy przez punkt wylotowy.
Najczęściej spotykany typ obudowy nazywany jest wolutą i wygląda podobnie do skorupy ślimaka.
Wirnik jest umieszczony wewnątrz spirali. Jednakże, jak można zauważyć na powyższym obrazku, wirnik nie jest zazwyczaj wyśrodkowany w spiralach.
W zamian za to wirnik jest umieszczony tak, że zewnętrzna średnica wirnika jest najbliżej spiral w punkcie tuż za wylotem. Ten punkt, w którym wirnik znajduje się najbliżej spirali, nazywany jest cutwater.
Zaczynając od cutwater, w miarę przesuwania się wokół wirnika, odległość pomiędzy spiralą a wirnikiem stopniowo wzrasta, aż do osiągnięcia punktu tłoczenia. To stałe rozszerzanie się obszaru wokół wirnika oznacza, że ciśnienie będzie rosło od najmniejszego prześwitu do największego, a rosnące ciśnienie wypchnie ciecz z punktu tłoczenia.
W tym artykule poruszyliśmy tylko krótko temat konstrukcji obudowy pompy. Dodatkowe informacje na temat najczęściej spotykanych typów korpusów pomp można znaleźć w naszym artykule Podstawowe elementy pomp: Volutes, Casings, and Impellers.
Odśrodkowe agregaty pompowe
Pompy odśrodkowe nie są zbyt użyteczne same w sobie. Aby były użyteczne, muszą być połączone z innymi urządzeniami. Kombinacja sprzętu, która sprawia, że pompa odśrodkowa może działać, jest określana jako agregat pompowy.
W minimalnym zakresie, odśrodkowy agregat pompowy zawiera co najmniej dwa elementy: pompę i sterownik.
W większości przypadków, sterownikiem w odśrodkowym systemie pompowym jest silnik elektryczny. Jednak nie zawsze tak jest. Pompy mogą być również napędzane przez inne sterowniki, takie jak silniki gazu ziemnego lub nawet turbiny parowe.
Najczęściej spotykana jednostka pompująca łączy w sobie pompę odśrodkową napędzaną silnikiem elektrycznym.
Powyższy obrazek przedstawia pompę ssącą o krótkim sprzężeniu. Jest to najprostszy i najczęściej spotykany typ odśrodkowego agregatu pompowego. W tego typu jednostce pompowej wirnik jest montowany na końcu wału silnika, a obudowa pompy jest montowana bezpośrednio na powierzchni czołowej silnika. W przypadku agregatu pompowego z krótkim sprzęgłem, łożyska silnika i wał stanowią większość mechanicznej części pompy.
Inną często spotykaną konstrukcją pompy jest pompa montowana na ramie. W przypadku pompy montowanej na ramie pompa zawiera kompletny zespół mechaniczny i jest sprzężona ze sterownikiem, przy czym oba elementy są zamontowane na wspólnej płycie podstawy.
Nie jest to bynajmniej wyczerpująca lista możliwych konfiguracji agregatów pompowych. W artykule o typowych konstrukcjach pomp zajmiemy się innymi typowymi konfiguracjami agregatów pompowych. Na razie należy pamiętać, że agregat pompowy składa się z pompy odśrodkowej i sterownika, takiego jak silnik elektryczny, i może zawierać dodatkowe elementy, takie jak płyty podstawowe i sprzęgła, w zależności od konstrukcji pompy.
Podsumowanie
Pompa odśrodkowa jest maszyną, która wykorzystuje ruch obrotowy do nadania prędkości cieczy, a następnie przekształca tę prędkość w przepływ.
Każda pompa odśrodkowa składa się z wirnika, korpusu i zespołu elementów mechanicznych, które umożliwiają obracanie się wirnika w korpusie. Wirnik obraca się szybko, nadając cieczy prędkość. Prędkość ta jest przekształcana w ciśnienie i przepływ przez obudowę.
Pompy odśrodkowe muszą być połączone ze sterownikiem w odśrodkowy agregat pompowy, aby były użyteczne. Odśrodkowe zespoły pompowe różnią się złożonością od najprostszych i najbardziej powszechnych – pompa ssąca na końcu sprzężona z silnikiem elektrycznym – do skomplikowanych, zaprojektowanych na zamówienie zespołów o wartości wielu milionów dolarów, które składają się z wielu indywidualnych komponentów.
Pompy odśrodkowe muszą być połączone ze sterownikiem w jeden odśrodkowy zespół pompowy.