Hasznos információk a térfogat-kiszorításos szivattyúkról

Mi a térfogat-kiszorításos szivattyú?

A térfogat-kiszorításos (PD) szivattyú egy folyadékot úgy mozgat, hogy egy rögzített térfogatot ismételten körülzár és mechanikusan mozgat a rendszerben. A szivattyúzás ciklikusan történik, és dugattyúk, csavarok, fogaskerekek, görgők, membránok vagy lapátok hajtják meg.

Hogyan működik egy térfogat-kiszorításos szivattyú?

Bár a szivattyúkonstrukciók széles skálája létezik, a legtöbbet két kategóriába lehet sorolni: a dugattyús és a forgódugattyús.

Reciprokáló térfogat-kiszorításos szivattyúk

A dugattyús térfogat-kiszorításos szivattyú egy dugattyú, dugattyú vagy membrán ismételt oda-vissza mozgása (lökései) révén működik (1. ábra). Ezeket a ciklusokat reciprokációnak nevezzük.

A dugattyús szivattyúban a dugattyú első lökése vákuumot hoz létre, nyit egy bemeneti szelepet, zárja a kimeneti szelepet és folyadékot szív a dugattyú kamrába (a szívási fázis). Ahogy a dugattyú mozgása megfordul, a bemeneti szelep, amely most nyomás alatt van, bezáródik, a kimeneti szelep pedig kinyílik, lehetővé téve a dugattyú kamrájában lévő folyadék kiürülését (a kompressziós fázis). A kerékpárszivattyú egy egyszerű példa. A dugattyús szivattyúk lehetnek kettős működésűek is, a dugattyú mindkét oldalán lévő be- és kimeneti szelepekkel. Míg a dugattyú az egyik oldalon szívó, addig a másik oldalon kompressziós üzemmódban van. Az ipari alkalmazásokban gyakran használnak bonyolultabb, radiális változatokat.

A dugattyús szivattyúk hasonló módon működnek. A dugattyús szivattyú által mozgatott folyadék térfogata a henger térfogatától függ; a dugattyús szivattyú esetében a dugattyú méretétől. A dugattyú vagy a dugattyú körüli tömítés fontos a szivattyúzás fenntartása és a szivárgás elkerülése érdekében. Általában a dugattyús szivattyú tömítését könnyebb karbantartani, mivel az a szivattyúhenger tetején helyhez kötött, míg a dugattyú körüli tömítés a szivattyú kamrájában többször fel-le mozog.

A membránszivattyú dugattyú vagy dugattyú helyett rugalmas membránt használ a folyadék mozgatására. A membrán kitágításával a szivattyú kamrájának térfogata megnő, és a folyadékot a szivattyúba szívja. A membrán összenyomásával a térfogat csökken, és a folyadék egy része kiszorul. A membránszivattyúk előnye, hogy hermetikusan zárt rendszerek, így ideálisak veszélyes folyadékok szivattyúzására.

A dugattyús szivattyúk ciklikus működése impulzusokat hoz létre a kiáramlásban, a folyadék a tömörítési fázisban felgyorsul, a szívási fázisban pedig lelassul. Ez káros rezgéseket okozhat a berendezésben, ezért gyakran alkalmaznak valamilyen csillapítást vagy simítást. A pulzálás minimalizálható két (vagy több) dugattyú, dugattyú vagy membrán alkalmazásával is, amelyek közül az egyik kompressziós fázisban van, míg a másik szívási fázisban.

A dugattyús szivattyúk megismételhető és kiszámítható működése miatt ideálisak olyan alkalmazásokhoz, ahol pontos adagolásra vagy adagolásra van szükség. A löketszám vagy a löket hosszának változtatásával a szivattyúzott folyadék mért mennyiségét lehet biztosítani.

Rotációs kiszorító szivattyúk

A rotációs kiszorító szivattyúk a dugattyús szivattyúk előre-hátra mozgása helyett forgó fogaskerekek vagy fogaskerekek mozgását használják a folyadékok továbbítására. A forgó elem folyadéktömítést alakít ki a szivattyúházzal, és szívást hoz létre a szivattyú bemeneténél. A szivattyúba beszívott folyadékot a forgó fogaskerekek vagy fogaskerekek fogai közé zárják, és továbbítják a szivattyúba. A forgó kiszorító szivattyú legegyszerűbb példája a fogaskerékszivattyú. A fogaskerékszivattyúknak két alapvető konstrukciója van: külső és belső (2. ábra).

A külső fogaskerékszivattyú két egymásba kapcsolódó fogaskerékből áll, amelyeket külön tengelyek tartanak (az egyik vagy mindkét tengely meghajtott lehet). A fogaskerekek forgása a folyadékot a fogak közé szorítja, és azt a beömlőnyílásból a kiömlőnyílás felé, a burkolat körül mozgatja. A folyadék nem jut vissza a középponton keresztül a fogaskerekek közé, mivel azok egymásba vannak zárva. A fogaskerekek és a burkolat közötti szoros tűrések lehetővé teszik, hogy a szivattyú szívást fejlesszen a bemeneti oldalon, és megakadályozza a folyadék visszaszivárgását a nyomóoldalon. A szivárgás vagy “csúszás” valószínűbb alacsony viszkozitású folyadékok esetén.

A belső fogaskerékszivattyú ugyanezen az elven működik, de a két egymásba reteszelt fogaskerék különböző méretű, és az egyik a másikban forog. A két fogaskerék közötti üregek a bemeneti oldalon megtelnek folyadékkal, és azt a nyomónyílásig szállítják körbe, ahol az a kisebb fogaskerék hatására kiszorul.

A fogaskerekes szivattyúkat a szivattyúzott folyadékkal kell kenni, ezért ideálisak olajok és más nagy viszkozitású folyadékok szivattyúzására. Emiatt a fogaskerékszivattyút nem szabad szárazon üzemeltetni. A fogaskerekek és a burkolat közötti szoros tűrések miatt az ilyen típusú szivattyúk kopásveszélyesek, ha abrazív folyadékokkal vagy szállított szilárd anyagokat tartalmazó tápanyagokkal használják őket.

A fogaskerekes szivattyúhoz hasonló két másik konstrukció a forgódugattyú és a lapátos szivattyú.

A forgódugattyú esetében a forgó elemek fogaskerekek helyett forgódugattyúk. Ennek a kialakításnak nagy előnye, hogy a forgórészek a szivattyúzás során nem érintkeznek egymással, így csökken a kopás, a szennyeződés és a folyadék nyírása. A lapátos szivattyúk egy sor (rugós, hidraulikus nyomás alatt álló vagy rugalmas) mozgó lapátot használnak, amelyek egy középponton kívüli rotorba vannak szerelve. A lapátok szoros tömítést tartanak fenn a burkolat falával szemben, és a csapdába esett folyadékot az ürítőnyílás felé szállítják.

A forgószivattyúk egy további osztálya egy vagy több, hálós csavart használ a folyadék csavartengely mentén történő továbbítására. Ezeknek a szivattyúknak az alapelve az Arkhimédész-csavar, amelyet évezredek óta használnak öntözésre.

Melyek a térfogat-kiszorításos szivattyúk fő jellemzői és előnyei?

A szivattyúknak két fő családja van: a térfogat-kiszorításos és a centrifugális szivattyúk. A centrifugálszivattyúk nagyobb áramlásra képesek, és alacsonyabb viszkozitású folyadékokkal tudnak dolgozni. Egyes vegyi üzemekben a használt szivattyúk 90%-a centrifugálszivattyú lesz. Számos olyan alkalmazás létezik azonban, amelynél a térfogat-kiszorításos szivattyúkat részesítik előnyben. Például nagyobb viszkozitású folyadékokat tudnak kezelni, és nagyobb nyomáson, viszonylag kis áramlás mellett is hatékonyabban tudnak működni. Emellett pontosabbak is, amikor az adagolás fontos szempont.

Melyek a térfogat-kiszorításos szivattyúk korlátai?

A térfogat-kiszorításos szivattyúk általában összetettebbek és nehezebben karbantarthatók, mint a centrifugálszivattyúk. Emellett nem képesek a centrifugálszivattyúkra jellemző nagy áramlási sebességek előállítására.

A térfogat-kiszorításos szivattyúk kevésbé képesek alacsony viszkozitású folyadékok kezelésére, mint a centrifugálszivattyúk. A szívás előállítása, valamint a csúszás és a szivárgás csökkentése érdekében a forgó szivattyú a forgó elemek és a szivattyúház közötti tömítésre támaszkodik. Ez az alacsony viszkozitású folyadékok esetében jelentősen csökken. Hasonlóképpen egy dugattyús szivattyúban a szivattyúzás során keletkező nagy nyomás miatt nehezebb megakadályozni a szelepek csúszását alacsony viszkozitású tápanyaggal.

A lüktető kisülés szintén jellemzője a dugattyús és különösen a dugattyús szivattyúk kialakításának. A pulzálás zajt és rezgést okozhat a csőrendszerekben, valamint kavitációs problémákat, amelyek végül károsodáshoz vagy meghibásodáshoz vezethetnek. A pulzálás csökkenthető több szivattyúhenger és pulzációcsillapítók alkalmazásával, de ez gondos rendszertervezést igényel. A centrifugálszivattyúk ezzel szemben egyenletes, állandó áramlást állítanak elő.

A dugattyús szivattyúk oda-vissza mozgása szintén rezgés- és zajforrás lehet. Ezért fontos, hogy nagyon erős alapokat építsünk az ilyen típusú szivattyúkhoz. A szivattyúzási ciklus során keletkező nagy nyomás következtében az is létfontosságú, hogy a szivattyú vagy a nyomóvezeték rendelkezzen valamilyen nyomáscsökkentővel eltömődés esetén. A centrifugálszivattyúknak nincs szükségük túlnyomás elleni védelemre: a folyadékot ilyen esetben egyszerűen visszavezetik.

A nagy mennyiségű koptató szilárd anyagot tartalmazó tápok minden típusú szivattyú alkatrészeinek, különösen a szelepeknek és tömítéseknek túlzott kopását okozhatják. Bár a térfogat-kiszorításos szivattyúk alkatrészei lényegesen kisebb fordulatszámon működnek, mint a centrifugálszivattyúké, továbbra is hajlamosak ezekre a problémákra. Ez különösen igaz a dugattyús és dugattyús dugattyús típusú dugattyús szivattyúkra és a fogaskerekes forgószivattyúkra. Ilyen típusú tápellátás esetén egy forgókaros, csavaros vagy membránszivattyú alkalmas lehet igényesebb alkalmazásokhoz.

A következő táblázat összefoglalja a centrifugális és a térfogat-kiszorításos szivattyúk képességeit.

Szivattyúk összehasonlítása: Centrifugális vs. pozitív kiszorítású

.

Tulajdonságok	Centrifugális	Pozitív kiszorítású
Effektív viszkozitási tartomány	A hatásfok a viszkozitás növekedésével csökken (max. 200 Cp)	A hatásfok növekszik a viszkozitás növekedésével
Nyomástűrés	A nyomásváltozással változó áramlás	A nyomásváltozásra érzéketlen áramlás
	Nagyobb és kisebb nyomáson egyaránt csökken a hatásfok	A hatásfok növekszik a nyomás növekedésével
Primering	Szükséges	Nem szükséges
Áramlás (állandó nyomáson)	Konstans	Pulsing
Shearing (emulziók elválasztása, iszapok, biológiai folyadékok, élelmiszerek)	Nagysebességű motor károsítja a nyírásra érzékeny közegeket	alacsony belső sebesség. Ideális nyírásra érzékeny folyadékok szivattyúzásához

Melyek a térfogat-kiszorításos szivattyúk fő alkalmazási területei?

A térfogat-kiszorításos szivattyúkat általában nagy viszkozitású folyadékok, például olaj, festékek, gyanták vagy élelmiszerek szivattyúzására használják. Előszeretettel alkalmazzák őket minden olyan alkalmazásban, ahol pontos adagolásra vagy nagy nyomásteljesítményre van szükség. A centrifugálszivattyúktól eltérően a térfogat-kiszorításos szivattyúk teljesítményét nem befolyásolja a nyomás, ezért minden olyan helyzetben előnyben részesítik őket, ahol az ellátás rendszertelen. A legtöbbjük önfelszívó.

PD szivattyú típusa	Alkalmazás	Jellemzők
Dugattyús szivattyú	Víz – nagynyomású mosás; egyéb alacsony viszkozitású folyadékok; olajtermelés; festékszóró	Újraforgó működés O-gyűrűkkel tömített dugattyú(k)kal
Membránszivattyú		Újraforgó működés tömítéssel tömített dugattyú(k)kal
Membránszivattyú	Méretezéshez vagy adagoláshoz; permetezés/tisztítás, vízkezelés; festékek, olajok; maró folyadékok	Szigetelés nélküli, önfelszívó, kis áramlású és nagy nyomásra képes
Membránszivattyú	Nagy viszkozitású folyadékok szivattyúzására a petrolkémiai, vegyipari és élelmiszeriparban: Olaj, festékek, élelmiszerek	Meshed gears provide rotary pumping action
Lobe pump	Chemiai és élelmiszeripar; egészségügyi, gyógyszeripari és biotechnológiai alkalmazások	Low shear and wear. Könnyen tisztítható vagy sterilizálható
csigás szivattyú	Olajtermelés, üzemanyagszállítás és -befecskendezés; öntözés	A folyadék tengelyirányban mozog, csökkentve a turbulenciát; nagy áramlási sebességre képes
lapátos szivattyú	alacsony viszkozitású folyadékok; gépjárművek erőátviteli rendszerei; üzemanyag betöltése és továbbítása; italadagolók	ellenáll a szállított szilárd anyagoknak és ellenáll a lapátok kopásának. A kialakítás lehetővé teszi a változó teljesítményt

Összefoglaló

A térfogat-kiszorításos szivattyú egy folyadékot úgy mozgat, hogy tömítések vagy szelepek segítségével ismételten körülzár egy rögzített térfogatot, és mechanikusan mozgatja azt a rendszeren keresztül. A szivattyúzás ciklikusan történik, és dugattyúk, csavarok, fogaskerekek, lapátok, membránok vagy lapátok segítségével működtethető. Két fő típusa van: a dugattyús és a forgó szivattyúk.

A térfogat-kiszorításos szivattyúkat előnyben részesítik a nagy viszkozitású folyadékokkal, például sűrű olajokkal és iszapokkal kapcsolatos alkalmazásokban, különösen nagy nyomáson, összetett tápanyagok, például emulziók, élelmiszerek vagy biológiai folyadékok esetében, valamint akkor, ha pontos adagolásra van szükség.

Tekintse meg teljes szivattyúválasztékunkat

Küldje el érdeklődését

Lépjen velünk kapcsolatba

.