Hyödyllistä tietoa syrjäytyspumpuista

Mikä on syrjäytyspumppu?

Päällystyspumppu (PD-pumppu) siirtää nestettä sulkemalla toistuvasti kiinteän tilavuuden ja siirtämällä sitä mekaanisesti järjestelmän läpi. Pumppaustoiminta on syklistä, ja sitä voidaan ohjata männillä, ruuveilla, hammaspyörillä, rullilla, kalvoilla tai siivekkeillä.

Miten syrjäytyspumppu toimii?

Vaikka pumppumalleja on monenlaisia, suurin osa voidaan jakaa kahteen luokkaan: edestakaiseen ja pyörivään.

Takaisinpyörivät syrjäytyspumput

Takaisinpyörivä syrjäytyspumppu toimii joko männän, männän tai kalvon toistuvalla edestakaisella liikkeellä (iskuilla) (kuva 1). Näitä syklejä kutsutaan edestakaisiksi.

Mäntäpumpussa männän ensimmäinen isku luo tyhjiön, avaa sisääntuloventtiilin, sulkee ulostuloventtiilin ja imee nestettä männän kammioon (imuvaihe). Kun männän liike kääntyy päinvastaiseksi, sisääntuloventtiili, joka on nyt paineen alaisena, suljetaan ja ulostuloventtiili avataan, jolloin männän kammiossa oleva neste pääsee ulos (puristusvaihe). Polkupyöräpumppu on yksinkertainen esimerkki. Mäntäpumput voivat olla myös kaksitoimisia, jolloin tulo- ja poistoventtiilit ovat männän molemmin puolin. Kun mäntä on toisella puolella imussa, se on toisella puolella puristuksessa. Monimutkaisempia, säteittäisiä versioita käytetään usein teollisissa sovelluksissa.

Työntöpumput toimivat samalla tavalla. Mäntäpumpun liikuttaman nesteen tilavuus riippuu sylinterin tilavuudesta; mäntäpumpussa se riippuu männän koosta. Männän tai männän ympärillä oleva tiiviste on tärkeä pumppaustoiminnan ylläpitämiseksi ja vuotojen välttämiseksi. Yleensä mäntäpumpun tiiviste on helpompi ylläpitää, koska se on paikallaan pumpun sylinterin yläosassa, kun taas männän ympärillä oleva tiiviste liikkuu toistuvasti ylös ja alas pumpun kammiossa.

Kalvopumpussa nesteen liikuttamiseen käytetään joustavaa kalvoa männän tai männän sijasta. Kun kalvoa laajennetaan, pumppukammion tilavuus kasvaa ja nestettä imetään pumppuun. Kalvoa puristamalla tilavuus pienenee ja osa nesteestä poistuu. Kalvopumppujen etuna on, että ne ovat hermeettisesti suljettuja järjestelmiä, joten ne soveltuvat erinomaisesti vaarallisten nesteiden pumppaamiseen.

Kiertopumppujen syklinen toiminta luo purkautumiseen pulsseja, joissa neste kiihtyy puristusvaiheen aikana ja hidastuu imuvaiheen aikana. Tämä voi aiheuttaa vahingollista tärinää laitteistossa, ja usein käytetään jonkinlaista vaimennusta tai tasoitusta. Pulssit voidaan minimoida myös käyttämällä kahta (tai useampaa) mäntää, mäntää tai kalvoa, joista toinen on puristusvaiheessa ja toinen imuvaiheessa.

Pumppujen toistuva ja ennustettava toiminta tekee niistä ihanteellisia sovelluksissa, joissa tarvitaan tarkkaa annostelua tai annostelua. Muuttamalla iskunopeutta tai -pituutta on mahdollista tuottaa mitattuja määriä pumpattavaa nestettä.

Roottoriset syrjäytyspumput

Roottoriset syrjäytyspumput käyttävät pyörivien hammasrattaiden tai hammasrattaiden toimintaa nesteiden siirtoon, eikä edestakaista liikettä edestakaisin ja edestakaista liikettä edestakaisin pumppujen tavoin. Pyörivä elementti muodostaa nestetiivisteen pumpun kotelon kanssa ja luo imun pumpun sisääntuloon. Pumppuun imetty neste sulkeutuu pyörivien hammaspyörien hampaiden sisään ja siirtyy ulostuloon. Yksinkertaisin esimerkki pyörivästä syrjäytyspumpusta on hammaspyöräpumppu. Hammaspyöräpumppuja on kahta perusmallia: ulko- ja sisäpyöräpumppu (kuva 2).

Ulkoinen hammaspyöräpumppu koostuu kahdesta toisiinsa lukittuvasta hammaspyörästä, joita kannattelevat erilliset akselit (jompikumpi tai kumpikin näistä akseleista voi olla käyttöakseli). Hammaspyörien pyöriminen vangitsee nesteen hampaiden väliin, jolloin se siirtyy sisääntulosta ulosvirtaukseen kotelon ympäri. Neste ei siirry takaisin keskuksen kautta hammaspyörien väliin, koska ne ovat lukittuneet toisiinsa. Hammaspyörien ja kotelon väliset tiiviit toleranssit mahdollistavat sen, että pumppu kehittää imun imupuolella ja estää nesteen vuotamisen takaisin poistopuolelta. Vuoto tai ”liukuminen” on todennäköisempää matalaviskoosisilla nesteillä.

Sisäpyörästöpumppu toimii samalla periaatteella, mutta kaksi toisiinsa kytkeytyvää hammaspyörää ovat erikokoisia ja toinen pyörii toisen sisällä. Kahden hammaspyörän väliset ontelot täyttyvät nesteellä sisääntulossa ja kulkeutuvat ympäriinsä ulostuloaukkoon, jossa se poistuu pienemmän hammaspyörän vaikutuksesta.

Hammaspyöräpumput tarvitsevat voitelua pumpattavasta nesteestä, ja ne soveltuvat erinomaisesti öljyjen ja muiden korkeaviskositeettisten nesteiden pumppaamiseen. Tästä syystä hammaspyöräpumppua ei saa ajaa kuivana. Hammaspyörien ja kotelon väliset tiiviit toleranssit merkitsevät sitä, että tämäntyyppiset pumput ovat alttiita kulumiselle, kun niitä käytetään hankaavien nesteiden kanssa tai syötteiden kanssa, jotka sisältävät mukana kulkeutuneita kiintoaineksia.

Kaksi muuta hammaspyöräpumppua muistuttavaa rakennetta ovat lohkopumppu ja siipipumppu.

Lohkopumpussa pyörivinä elementteinä ovat hammaspyörien sijasta lohkot. Tämän rakenteen suurena etuna on, että lohkot eivät joudu kosketuksiin toistensa kanssa pumppauksen aikana, mikä vähentää kulumista, likaantumista ja nesteen leikkautumista. Siipipumpuissa käytetään liikuteltavia siipiä (joko jousikuormitettuja, hydraulipaineen alaisia tai joustavia), jotka on asennettu epäkeskoiseen roottoriin. Siivet pitävät tiiviin tiivisteen kotelon seinämää vasten, ja loukkuun jäänyt neste kuljetetaan poistoaukkoon.

Toisessa pyörivien pumppujen luokassa käytetään yhtä tai useampaa kietoutunutta ruuvia siirtämään nestettä ruuviakselin suuntaisesti. Näiden pumppujen perusperiaatteena on Arkhimedeen ruuvi, jota on käytetty kasteluun tuhansien vuosien ajan.

Mitkä ovat syrjäytyspumpun tärkeimmät ominaisuudet ja edut?

Pumppuja on kahta pääasiallista perhettä: syrjäytyspumput ja keskipakopumput. Keskipakopumput kykenevät suurempiin virtauksiin ja voivat työskennellä alhaisemman viskositeetin nesteiden kanssa. Joissakin kemiantehtaissa 90 % käytössä olevista pumpuista on keskipakopumppuja. On kuitenkin olemassa useita sovelluksia, joissa syrjäytyspumput ovat suositeltavampia. Ne pystyvät esimerkiksi käsittelemään korkeamman viskositeetin omaavia nesteitä ja toimimaan suuremmilla paineilla ja suhteellisen pienillä virtauksilla tehokkaammin. Ne ovat myös tarkempia, kun annostelu on tärkeä näkökohta.

Mitkä ovat syrjäytyspumpun rajoitukset?

Yleisesti syrjäytyspumput ovat monimutkaisempia ja vaikeampia huoltaa kuin keskipakopumput. Ne eivät myöskään kykene tuottamaan keskipakopumpuille ominaisia suuria virtausnopeuksia.

Työntötilavuuspumput kykenevät huonommin käsittelemään matalan viskositeetin nesteitä kuin keskipakopumput. Imun tuottamiseksi ja liukumisen ja vuotojen vähentämiseksi pyörivä pumppu luottaa sen pyörivien elementtien ja pumppukotelon väliseen tiivisteeseen. Tämä heikkenee huomattavasti alhaisen viskositeetin nesteillä. Vastaavasti mäntämoottoripumpun venttiilien liukumisen estäminen on vaikeampaa alhaisen viskositeetin syötöllä, koska pumppauksen aikana syntyy suuria paineita.

Pulssimainen purkautuminen on myös ominaista syrjäytyspumppujen ja erityisesti mäntämoottoripumppujen rakenteille. Pulsaatio voi aiheuttaa melua ja tärinää putkistoissa sekä kavitaatio-ongelmia, jotka voivat lopulta johtaa vaurioitumiseen tai vikaantumiseen. Pulssitusta voidaan vähentää käyttämällä useita pumppusylintereitä ja pulssinvaimentimia, mutta tämä edellyttää huolellista järjestelmäsuunnittelua. Keskipakopumput sen sijaan tuottavat tasaisen ja tasaisen virtauksen.

Myös edestakainen edestakainen liike edestakaisessa pumpussa voi olla tärinän ja melun lähde. Siksi on tärkeää, että tämäntyyppisille pumpuille rakennetaan erittäin vahvat perustukset. Pumppausjakson aikana syntyvien korkeiden paineiden vuoksi on myös elintärkeää, että joko pumpussa tai poistolinjassa on jonkinlainen paineenalennus tukkeutumisen varalta. Keskipakopumput eivät tarvitse ylipainesuojausta: neste yksinkertaisesti kierrätetään tässä tapauksessa.

Syötteet, jotka sisältävät runsaasti hiovia kiintoaineksia, voivat aiheuttaa kaikentyyppisten pumppujen komponenttien ja erityisesti venttiilien ja tiivisteiden liiallista kulumista. Vaikka syrjäytyspumppujen komponentit toimivat huomattavasti pienemmillä nopeuksilla kuin keskipakopumppujen komponentit, ne ovat edelleen alttiita näille ongelmille. Tämä koskee erityisesti mäntä- ja mäntäpumppuja sekä hammaspyöräisiä pyöriviä pumppuja. Tämäntyyppisen syötön kanssa nokka-, ruuvi- tai kalvopumppu voi soveltua vaativampiin sovelluksiin.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto keskipako- ja syrjäytyspumppujen ominaisuuksista.

Pumppujen vertailu: Keskipakopumppu vs. syrjäytyspumppu

.

Ominaisuus	Keskipakopumppu	Päällystyspumppu
Tehokas viskositeettialue	Hyötysuhde laskee viskositeetin kasvaessa (max. 200 Cp)	Hyötysuhde kasvaa viskositeetin kasvaessa
Paineen sietokyky	Virtaus vaihtelee paineen muuttuessa	Virtaus ei ole herkkä paineen muuttuessa
	Hyötysuhde laskee sekä korkeammissa että matalammissa paineissa	Hyötysuhde kasvaa paineen kasvaessa
Priming	Tarvitaan	Ei tarvita
Virtaus (vakiopaineessa)	Konstantti	Pulssi
Kuoriutuminen
Scheriutuminen (emulsioiden erottelu, lietteet, biologiset nesteet, elintarvikkeet)	Korkeanopeuksinen moottori vahingoittaa leikkausherkkiä väliaineita	Matalat sisäiset nopeudet. Ihanteellinen leikkausherkkien nesteiden pumppaamiseen

Mitkä ovat syrjäytyspumppujen tärkeimmät käyttökohteet?

Välivoimapumppuja käytetään yleisesti korkeaviskoosisten nesteiden, kuten öljyn, maalien, hartsien tai elintarvikkeiden pumppaamiseen. Niitä suositaan kaikissa sovelluksissa, joissa tarvitaan tarkkaa annostelua tai korkeaa paineentuottoa. Toisin kuin keskipakopumput, paine ei vaikuta syrjäytyspumpun tuottoon, joten niitä suositaan myös kaikissa tilanteissa, joissa syöttö on epäsäännöllistä. Useimmat ovat itsestään käynnistyviä.

Tyyppi PD-pumppu	Käyttökohde	Ominaisuudet
Mäntämoottoripumppu	Vesi – korkeapainehuuhtelupumppu; muut matalaviskositeetiset nesteet; öljyn tuotanto; Maaliruiskutus	Takaisintoiminta, jossa mäntä(t) tiivistetty(t) o-renkailla
Kolvipumppu		Takaisintoiminta, jossa mäntä(t) tiivistetty(t) tiivisteellä
Kalvopumppu	Käytetään annostelussa tai annostelussa; ruiskutukseen/puhdistukseen, vedenkäsittelyyn; maalit, öljyt; syövyttävät nesteet	Sealless, itseimevä, pienet virtaukset ja pystyy korkeisiin paineisiin
Kammiopumppu	Korkeaviskositeettisten nesteiden pumppaamiseen petrokemian-, kemian- ja elintarviketeollisuudessa: Öljy, maalit, elintarvikkeet	Meshed gears provide rotary pumping action
Lobe pump	Chemian- ja elintarviketeollisuudessa; saniteetti-, lääke- ja biotekniikkasovellukset	Low shear and wear. Helppo puhdistaa tai steriloida
Ruuvipumppu	Öljyntuotanto, polttoaineen siirto ja ruiskutus; kastelu	Neste liikkuu aksiaalisesti vähentäen turbulenssia; kykenee suuriin virtausnopeuksiin
siipipumppu	Matalan viskositeetin nesteet; autojen voimansiirtojärjestelmät; polttoaineen lastaus ja siirto; juoma-automaatit	Kestää mukana kulkeutuvia kiintoaineita ja kestää siipien kulumista. Rakenne mahdollistaa vaihtelevan tuoton

Yhteenveto

Tilavuuspumppu siirtää nestettä sulkemalla toistuvasti kiinteän tilavuuden tiivisteiden tai venttiilien avulla ja siirtämällä sitä mekaanisesti järjestelmän läpi. Pumppaustoiminta on syklistä, ja sitä voidaan ohjata männillä, ruuveilla, hammaspyörillä, lohkoilla, kalvoilla tai siivillä. Niitä on kahta päätyyppiä: edestakaisia ja pyöriviä.

Tilavuuspumppuja suositaan sovelluksissa, joissa käytetään erittäin viskoosisia nesteitä, kuten paksuja öljyjä ja lietteitä, erityisesti korkeissa paineissa, monimutkaisissa syötöissä, kuten emulsioissa, elintarvikkeissa tai biologisissa nesteissä, ja myös silloin, kun vaaditaan tarkkaa annostelua.

Katsele koko pumppuvalikoimaamme

Lähetä meille kysely

Ota yhteyttä

.