Erpadla: rozdělení a princip činnosti

Čerpadlo je hydraulické zařízení pro čerpání kapaliny. Na moderním trhu existují 3 tisíce typů a podtypů čerpacích zařízení, lišících se principem činnosti, účelem, podmínkami umístění a čerpanými látkami. Hlavními charakteristikami zařízení jsou výkon, tlak a sací výkon a v určitých oblastech jsou na ně kladeny další požadavky.

Klasifikace podle principu činnosti

Podle principu činnosti jsou čerpadla rozdělena do 2 skupin: dynamická a objemová. V dynamických modelech se tekutina pohybuje pod vlivem hydrodynamických sil a neexistují žádné ventily. V objemových – kvůli změnám objemu pracovní komory.

Píst

Tento typ patří k volumetrickým mechanismům. V něm je pracovní komora válec a objem se mění v důsledku vratného pohybu pístu (plunžru). Princip činnosti je založen na nasávání kapaliny do válce vstupním ventilem zpětným pohybem pístu a vytlačováním výstupním ventilem při translačním pohybu pístu.

Pohyb pístu je prováděn klikovým mechanismem, který je poháněn elektrickým nebo palivovým motorem. V současné době probíhá vývoj na pístovém čerpacím zařízení bez klikového mechanismu, kde se bude píst pohybovat vlivem střídavého magnetického pole.

Pístový typ se nevyznačuje vysokým výkonem, ale tato nevýhoda je částečně kompenzována použitím víceválcových modelů nebo zavedením tandemových či teleskopických hydraulických válců. Hlavní výhodou pístových modelů je vysoký tlak (tlak, který zařízení dokáže vytvořit). Tato charakteristika je důležitá, když je potřeba zvednout vodu do větší výšky nebo dosáhnout požadovaného tlaku pro hydraulické čištění.

Pístové mechanismy mají také výborné sání. Stojí za zmínku, že i teoreticky při vytváření absolutního vakua v sací komoře sloupec sladké vody nestoupne nad 10 m V praxi je sání vody ze 7-8 m již považováno za dobrý indikátor a pro pístové motory tato charakteristika často přesahuje 9 m .

Pístová zařízení se používají v:

• motorové čerpadlo;
• omítací stanice;
• Zařízení na zpracování vodním paprskem;
• na vrtných stanicích.

Rotační

Takové čerpací zařízení je také klasifikováno jako objemové, ale nemá ventily. Jeho pracovní komora obsahuje ozubená kola – hnací a hnaná. Pouzdro zajišťuje pevné usazení ozubených kol ke stěnám. Jak se ozubená kola otáčejí, látka je zachycena mezi zuby a nesena kolem komory a poté je přemístěna, když zuby zabírají. Díky tomu mohou rotační modely čerpat v obou směrech.

Vyznačují se nízkou sací schopností, ale mohou vytvářet vysoký tlak s poměrně značnou produktivitou. Jejich hlavním účelem bylo čerpání olejových látek o vysoké viskozitě při teplotách do 250°C.

Taková zařízení se používají hlavně v hydraulických pohonech zařízení a speciálních zařízení. Často se používají v požárních zařízeních k vytvoření vysokého tlaku vody v požární hadici.

Membrána

Princip činnosti membránového čerpadla je podobný pístovému modelu, ale místo pístu je v konstrukci použita membrána (membrána). K membráně je připevněna tyč, která na ni přenáší síly z klikového mechanismu. Membránové typy čerpají kapalinu také změnou objemu komory, a proto patří do skupiny objemových.

Ve všech výkonnostních charakteristikách jsou membránové modely výrazně horší než pístové modely, ale jejich poptávka je způsobena zcela odlišnými kvalitami. Pracovní komora takových zařízení je utěsněná a nevyžaduje mazání, proto se často používají v chemických, lékařských, farmaceutických a potravinářských zařízeních a také v elektrických dojicích strojích. Některé mechanismy mají navíc jemné nastavení výkonu a používají se jako dávkovače.

Vibrace

Jedná se o podtyp membránového čerpadla. V něm membrána vibruje a mění objem pracovní komory. V konstrukci jsou také použity ventily pro nasávání a vytlačování kapaliny. U vibračního modelu je hnacím mechanismem solenoid (elektromagnetická cívka s vnějším pohyblivým magnetickým obvodem – kotvou). Střídavé elektromagnetické pole vytvářené touto cívkou působí na kotvu, která přenáší vibrace na membránu. Na základě standardní frekvence elektrického proudu v jednofázové síti 50 Hz membrána vykoná 50 sání a stejný počet posunů za sekundu.

Výkon, tlak a sání těchto typů jsou malé, proto mají často ponornou konstrukci. Taková zařízení se používají především v každodenním životě k zásobování vodou ze studní, nádob nebo nádrží pro zalévání zahrad nebo jiné potřeby.

Peristaltické

Extrémně vzácný druh, který vyžaduje častou výměnu pracovní komory – trubice. V návrhu plní roli pracovní komory PVC trubka, která je přitlačena k vnitřní stěně půlkruhového tělesa. Pouzdro dále obsahuje 3-4 zubové řetězové kolo s válečky na koncích zubů. Při otáčení válečky stlačují trubku a pohybují se podél ní a vytlačují kapalinu od vstupu k výstupu.

Navzdory velmi nízkému výkonu, sání a nízkému tlaku se čerpadla používají ve zdravotnických zařízeních. Jejich hlavní výhodou je sterilita čerpané kapaliny, např. krve atp.

Odstředivý

Nejběžnější typ dynamického čerpadla. Jeho popularita je odůvodněna jednoduchostí designu, údržby a především vyváženými vlastnostmi:

• skvělý výkon;
• uspokojivá absorpce;
• poměrně vysoký tlak;
• žádné tlakové pulsace.

Princip činnosti je založen na odstředivé síle, která se vyskytuje v pracovní komoře – „hlemýžď“, v důsledku otáčení oběžného kola v něm. Kapalina urychlovaná v kruhu se řítí k periferii a je vypouštěna výstupní trubkou. V tomto případě se ve středu komory vytvoří vakuum, díky kterému dochází k sání. V odstředivém mechanismu nejsou žádné ventily. Vzhledem k tomu, že pro jeho spuštění musí být v pracovní komoře voda, při instalaci zařízení nad hladinu vody je v systému instalován zpětný ventil, takže po jeho vypnutí zůstane „šnek“ naplněný vodou.

Takové čerpací zařízení se používá ve vodovodních systémech, ve vodních čerpacích stanicích a v kotelnách k zajištění cirkulace teplé vody. Odstředivé typy se nacházejí v různých zařízeních, například v pračkách.

Axiální

Dynamiku kapaliny v provedení axiálního čerpadla zajišťuje šroub umístěný v potrubí (často přímo v potrubí). Jeho provoz lze přirovnat k lodnímu motoru.

Tento typ má dosti úzkou specializaci, především pro vyrovnávání tlakovodních soustav, kde tlak čerpaný hlavní stanicí nestačí vyzvednout vodu do požadované výšky. Nápravové zařízení se také používá na plovoucích docích k jejich zvedání a stabilizaci.

Auger

Pohyb látek ve válci (často dlouhém potrubí) zařízení je zajištěn otáčením šroubu v něm umístěného. Tato konstrukce nemá vysoký tlak a téměř žádnou sací kapacitu. Konstrukce výtahu zároveň umožňuje čerpat ucpanou kapalinu, disperzi, malty a některé modely dokonce pracují se sypkými materiály.

Klasifikace podle místa vzhledem k příjmu vody

Podle tohoto parametru se čerpadla dělí na:

• povrchní;
• poloponorný;
• ponorný.

Ponorné jsou k dispozici pro povrchový nebo hluboký příjem vody.

Povrch

Hlavním požadavkem na takové modely je dobré sání, proto se pro povrchovou instalaci používají pístová nebo odstředivá čerpadla. Tlakové a výkonové charakteristiky se volí v závislosti na účelu.

Zařízení je umístěno v těsné blízkosti přívodu vody: nádrž, nádrž, studna, studna. Důležitou podmínkou je, aby výška úrovně instalace od vodní hladiny nepřesahovala sací hloubku konkrétního modelu.

Poloponorné

Konstrukce čerpacího zařízení počítá s umístěním pracovní komory pod hladinou vodní hladiny. Pohon zařízení je umístěn nad vodou. V zásadě k tomuto typu uspořádání patří drenážní modely.

Ponorné

Čerpadlo je umístěno pod vodní hladinou, proto je vyrobeno v utěsněném pouzdře. U tohoto typu uspořádání není sací charakteristika důležitá a hlavními ukazateli jsou výkon a tlak.

U ponorných zařízení s povrchovým nasáváním se častěji používají vibrační nebo odstředivé provozní principy. První možnost má rozpočtové náklady, druhá má vyšší produktivitu. Zařízení slouží k odběru vody z nádob, studní nebo nádrží.

Ponorná zařízení jsou určena k umístění přímo do studny v hloubce pod vodní hladinou. Hlavními požadavky na ně jsou tedy kompaktnost a schopnost dodávat vodu do velkých výšek. Takové mechanismy jsou vyrobeny ve válcovém pouzdře s montážními smyčkami a dlouhým napájecím kabelem. Čerpací zařízení je spouštěno na laně do pláště studny o minimálním průměru 100 mm.

U hlubokých typů se používá technologie odstředivého a méně často šroubového vstřikování. V ropném průmyslu se používají sací tyčová čerpadla.

Klasifikace podle účelu

Podle jejich účelu existují 3 typy čerpadel:

V závislosti na účelu může být konstrukce čerpacího zařízení vybavena dalšími mechanismy a funkcemi.

Drenáž

Určeno pro čerpání kapalin, často kontaminovaných. Taková zařízení se vyrábějí s ponorným, poloponorným a povrchovým typem příjmu vody. Ty jsou instalovány na strojích na likvidaci odpadních vod.

Drenážní modely jsou rozděleny podle stupně suspendovaných částic v kapalině a jejich frakce. Nejodolnější vůči příjmu kontaminované kapaliny jsou fekální, které jsou žádané na čerpacích stanicích odpadních vod.

Poloponorné typy odvodnění jsou vybaveny regulátorem hladiny vody a mohou se automaticky vypouštět. Poloponorné systémy mají zpravidla odstředivý nebo rotační princip činnosti. Tyto modely zahrnují také odčerpávání kontaminované vody, proto jsou vybaveny vířivým mechanismem, aby nedocházelo k zanášení sacích otvorů.

Tlak

Patří sem pístová, odstředivá a rotační čerpadla, která umožňují vytvořit vysoký tlak na výstupu. Takové zařízení se používá ve vodovodních systémech, požárních zařízeních, hydromechanických úpravách, fontánách a také pro čerpání na velké vzdálenosti.

Cirkulující

Čerpací zařízení, které se používá v uzavřeném systému vytápění, chlazení nebo zásobování teplou vodou. Vzhledem k tomu, že systém je vždy plný a stoupání kapaliny je vyváženo jejím klesáním, zde není tlaková a sací charakteristika tak důležitá.

Hlavním požadavkem na typy cirkulace je výkon, který by měl zajistit vypočtenou cirkulaci kapaliny v systému. Pro takové účely se používají odstředivá, rotační nebo axiální čerpadla. Důležité požadavky na taková čerpací zařízení jsou absence pulzací, hluku a vibrací, stejně jako schopnost pracovat s horkou chladicí kapalinou.

Technický a obchodní inženýr v oblastech „Elektrotechnika, Čerpací technika“

ext.: 109

Průmyslová čerpadla – specializovaný typ čerpacího zařízení, které ve výrobním procesu přepravuje různé kapaliny, agresivní média, sypké a viskózní látky. Oproti čerpadlům pro domácnost jsou průmyslová výkonnější a větší.

<b>Typy průmyslových čerpadel</b>

Podle typu konstrukce jsou průmyslová čerpadla rozdělena do následujících typů:

• Šroub;
• odstředivý;
• Ozubené kolo;
• Sudy;
• Membrána.

1.Šroub nebo šroub jsou vyráběny ve formě válce, uvnitř kterého je instalován šroub (šnek). Šroub se otáčí elektrickým pohonem. Při otáčení šneku je kapalina nasávána do vzniklých utěsněných komor. Toto zařízení je široce používáno v následujících průmyslových odvětvích:

• strojírenství;
• hornictví;
• čištění ropy;
• potravinářský průmysl.

Šroubová zařízení jsou rozdělena do dvou typů:

– Horizontální přepravovat vysoce viskózní materiály. Instalováno na specializovaná těsnění pro eliminaci vibrací;

– Vertikální čerpání vody z hlubokých studní.

Hlavní výhody zařízení:

• vysoký výkon;
• silný tlak;
• kontinuita dodávky tekutiny;
• čerpání hustých látek;
• pohyb kapalin s velkým množstvím pevných částic.

2. Odstředivý čerpací jednotky čerpají kapaliny. Činnost mechanismů zajišťuje rotor, který otáčí oběžné kolo s lopatkami, čímž vzniká odstředivá síla. Čerpaná kapalina zvyšuje tlak a tlak kapalného média. U některých modelů zařízení jsou instalovány dva nebo více pracovních hřídelí v řadě, což zvyšuje produktivitu a tlak.

Podle návrhu jsou tyto jednotky také rozděleny na horizontální a vertikální:

– horizontální používané v systémech zásobování vodou;

– vertikální čerpat kapaliny s vysokým stupněm znečištění. Tělo je vyrobeno z litiny nebo oceli, což umožňuje zařízení pracovat s agresivním prostředím.

Výhody odstředivých čerpadel:

• spolehlivost;
• výkonnost;
• kontinuita dodávky a stabilní tlak;

Pokud čerpadlo dopravuje kapaliny s velkým množstvím nečistot, je na vstupu čerpadla instalován čisticí filtr, aby se zabránilo poruchám.

3. Ozubené kolo typ zařízení čerpá kapalná média a materiály s vysokou teplotou a viskozitou. Skládá se z:

• elektrický pohon, který zajišťuje provoz zařízení;
• pracovní hřídel, jejíž rotace posouvá ozubená kola;
• dvě nebo více ozubených kol umístěných uvnitř pracovní komory;
• grafitové těsnění pro hermeticky uzavřené oddělení elektrického pohonu od pracovní komory.

Princip fungování zařízení je následující:

— při otáčení se ozubená kola pohybují v různých směrech;

— zuby na ozubených kolech nasávají kapalinu do sacího potrubí;

— kapalina stoupá v utěsněných komorách;

– na výstupu je zvýšený tlak a voda je tlačena do hlavního potrubí.

Nevýhodou zubového čerpadla je citlivost dílů na abrazivní částice.

4. Hlaveň instalace odčerpávají kapaliny z nádrží, sudů a Eurocubes. Čerpadla rozvádějí a pohybují čerpanou kapalinu vodorovně a svisle.

5. Membrána čerpací jednotky jsou větší ve srovnání s jinými čerpadly. Elektrický pohon pohybuje tyčí s membránou připevněnou ke konci. Když se membrána ohne, vytvoří se uvnitř komory vakuum, které nasává kapalinu ze vstupní trubky. Při návratu membrány do původní polohy je čerpaná látka vytlačována z výstupního potrubí.

Hlavní výhody průmyslových membránových čerpadel:

— schopnost pohybovat agresivními a neagresivními kapalnými médii s libovolnou hustotou;

— odolnost dílů vůči abrazivním nečistotám.

<b>Vlastnosti instalace průmyslových čerpadel</b>

Instalační a provozní podmínky průmyslových čerpadel se liší v závislosti na provozních úkolech. Obecné zásady instalace jsou následující:

• zařízení dorazí ke spotřebiteli smontované;
• Před spuštěním se zařízení zkontroluje;
• Před použitím je proveden zkušební provoz instalace.

V souladu s velikostí a provozními podmínkami je pro instalaci čerpadla vybudován specializovaný základ obsahující železobetonovou desku a ocelový rám. Základní principy pro stavbu základů pro čerpadla:

• kovový rám je připevněn k monolitickému základu;
• proces instalace odpovídá standardům kvality a bezpečnosti;
• když je základna nalita betonem, jsou do ní ponořeny kotevní šrouby, které pevně upevní čerpadlo;
• pokud se čerpadlo skládá z několika prvků, pak má každá jednotlivá část konstrukce nalitý vlastní základ;
• Po instalaci rámu se měří přesnost jeho vyrovnání pomocí specializovaného zařízení. Dále jsou zapuštěné šrouby utaženy a vyplněny betonem.

<b>klasifikační systém EUROPUMP</b>

Průmyslová čerpadla se dělí podle charakteristik:

• Jmenování. Existují živiny, kondenzát, cirkulace, síť, artéské, lodní, ponorné a další;
• Druh čerpaného médianapříklad ropné, chemické, kapalné;
• Návrhové prvky. Ve směru osy hřídele – vertikální a horizontální; podle umístění oběžných kol – konzolový; dle umístění nátoku čerpadla – axiální a oboustranné nátoky; podle počtu stupňů – jednostupňové nebo vícestupňové; podle počtu vláken – jednovláknové nebo vícevláknové;
• Operativní cíle — existují požární, nouzové, záložní, pro odčerpávání netěsností a další.

Tato klasifikace není systémová, protože nezdůrazňuje hlavní rysy pro maximální sjednocení zařízení. Systém EUROPUMP používaný v západní Evropě a národní normy zemí rozdělují čerpadla podle principu činnosti a hlavních konstrukčních prvků.

Klasifikace se provádí podle následujících parametrů:

• Konstrukce pohonů— oběžná kola, vodicí a výstupní části, konstrukce skříně;
• Umístění tekoucích částí — sériové nebo paralelní;
• Umístění hřídele — horizontální nebo vertikální;
• Ložiska a mazání. Podpěry hřídele jsou konzolové, oboustranné, vícenosné, jejich umístění je vzdálené, ve skříni nebo v motoru. Používají se válečková ložiska nebo kluzná ložiska s mazivem;
• Těsnění hřídele — jejich konstrukce, vodní uzávěry a chladicí systémy;
• Způsob přenosu výkonu — elektrické, mechanické, hydraulické atd.;
• Typ pohonu –elektrický, hydraulický, pneumatický, spalovací motor.

Čerpací zařízení můžete zakoupit v našem internetovém obchodě „Průmyslová automatizace“.

Můžete zanechat žádost nebo získat zpětnou vazbu tak, že nám napište na adresu [email protected] nebo zavoláte na bezplatné číslo 8 800 550-72-52. Specialisté obchodního oddělení vyberou vybavení, poradí s případnými dotazy a budou monitorovat dodávku.