Användbar information om deplacementpumpar

Vad är en deplacementpump?

En deplacementpump flyttar en vätska genom att upprepade gånger innesluta en fast volym och flytta den mekaniskt genom systemet. Pumpningen är cyklisk och kan drivas av kolvar, skruvar, kugghjul, rullar, membran eller lameller.

Hur fungerar en deplacementspump?

Och även om det finns ett stort antal olika pumpkonstruktioner kan majoriteten av dem placeras i två kategorier: fram- och återgående och roterande.

Påverkande förflyttningspumpar

En påverkande förflyttningspump fungerar genom upprepade fram- och återgående rörelser (slag) av antingen en kolv, en kolv eller ett membran (figur 1). Dessa cykler kallas för reciprocering.

I en kolvpump skapar kolvens första slag ett vakuum, öppnar en inloppsventil, stänger utloppsventilen och drar in vätska i kolvkammaren (sugfasen). När kolven rör sig i motsatt riktning stängs inloppsventilen, som nu står under tryck, och utloppsventilen öppnas så att den vätska som finns i kolvkammaren kan släppas ut (kompressionsfasen). Cykelpumpen är ett enkelt exempel. Kolvpumpar kan också vara dubbelverkande med in- och utloppsventiler på båda sidor av kolven. Medan kolven är i sug på ena sidan är den i kompression på den andra sidan. Mer komplexa, radiella versioner används ofta i industriella tillämpningar.

Kolvpumpar fungerar på ett liknande sätt. Den vätskevolym som förflyttas av en kolvpump beror på cylindervolymen; i en kolvpump beror den på kolvstorleken. Tätningen runt kolven eller kolven är viktig för att upprätthålla pumpverkan och undvika läckor. I allmänhet är tätningen i en kolvpump lättare att upprätthålla eftersom den är stationär i toppen av pumpcylindern, medan tätningen runt en kolv upprepade gånger rör sig upp och ner i pumpkammaren.

En membranpump använder ett flexibelt membran i stället för en kolv eller ett kolv för att förflytta vätskan. Genom att expandera membranet ökar volymen i pumpkammaren och vätska dras in i pumpen. Om membranet komprimeras minskar volymen och en del vätska stöts ut. Membranpumpar har fördelen att vara hermetiskt slutna system vilket gör dem idealiska för pumpning av farliga vätskor.

Den cykliska verkan hos kolvpumpar skapar pulser i utloppet där vätskan accelererar under kompressionsfasen och saktar in under sugfasen. Detta kan orsaka skadliga vibrationer i installationen och ofta används någon form av dämpning eller utjämning. Pulserna kan också minimeras genom att använda två (eller flera) kolvar, kolvar eller membran där den ena är i kompressionsfasen medan den andra är i sugfasen.

Den repeterbara och förutsägbara verkan hos de fram- och återgående pumparna gör dem idealiska för tillämpningar där det krävs noggrann mätning eller dosering. Genom att ändra slagfrekvensen eller längden är det möjligt att tillhandahålla uppmätta mängder av den pumpade vätskan.

Rotary positive displacement pumps

Rotary positive displacement pumps använder sig av roterande kuggar eller kugghjul för att överföra vätskor, i stället för den fram- och bakåtriktade rörelsen hos reciproceringspumpar. Det roterande elementet utvecklar en vätsketätning med pumphuset och skapar sug vid pumpens inlopp. Den vätska som sugs in i pumpen innesluts i de roterande kugghjulens eller kugghjulens tänder och överförs till utloppet. Det enklaste exemplet på en roterande förträngningspump är kugghjulspumpen. Det finns två grundkonstruktioner av kugghjulspumpar: yttre och inre (figur 2).

En yttre kugghjulspump består av två samverkande kugghjul som bärs upp av separata axlar (en eller båda dessa axlar kan vara drivna). Genom kugghjulens rotation fångas vätskan mellan tänderna och rör sig från inloppet till utloppet runt höljet. Ingen vätska överförs tillbaka genom centrum, mellan kugghjulen, eftersom de är låsta i varandra. De snäva toleranserna mellan kugghjulen och höljet gör det möjligt för pumpen att utveckla sug vid inloppet och förhindra att vätska läcker tillbaka från utloppssidan. Läckage eller ”glidning” är mer sannolikt med vätskor med låg viskositet.

En intern kugghjulspump fungerar enligt samma princip, men de två samverkande kugghjulen är av olika storlek och det ena roterar inuti det andra. Hålrummen mellan de två kugghjulen fylls med vätska vid inloppet och transporteras runt till utloppsöppningen, där den stöts ut av den mindre kugghjulets verkan.

Kugghjulspumpar måste smörjas av den pumpade vätskan och är idealiska för att pumpa oljor och andra vätskor med hög viskositet. Av denna anledning bör en kugghjulspump inte köras torr. De snäva toleranserna mellan kugghjulen och höljet innebär att dessa typer av pumpar är känsliga för slitage när de används med slipande vätskor eller flöden som innehåller medföljande fasta ämnen.

Två andra konstruktioner som liknar kugghjulspumpen är lobepumpen och lamellpumpen.

I fallet med lobepumpen är de roterande elementen lober i stället för kugghjul. Den stora fördelen med denna konstruktion är att loberna inte kommer i kontakt med varandra under pumpningen, vilket minskar slitage, föroreningar och vätskeskärning. I lamellpumpar används en uppsättning rörliga lameller (antingen fjäderbelastade, under hydrauliskt tryck eller flexibla) som är monterade i en excentrisk rotor. Skovlorna upprätthåller en tät tät tätning mot höljeväggen och instängd vätska transporteras till utloppsöppningen.

En annan klass av roterande pumpar använder en eller flera maskade skruvar för att transportera vätska längs skruvaxeln. Grundprincipen för dessa pumpar är den arkimediska skruven, en konstruktion som använts för bevattning i tusentals år.

Vad är de viktigaste egenskaperna och fördelarna med en deplacementspump?

Det finns två huvudfamiljer av pumpar: deplacementspumpar och centrifugalpumpar. Centrifugalpumpar klarar högre flöden och kan arbeta med vätskor med lägre viskositet. I vissa kemiska fabriker är 90 % av de pumpar som används centrifugalpumpar. Det finns dock ett antal tillämpningar för vilka förträngningspumpar är att föredra. De kan till exempel hantera vätskor med högre viskositet och kan arbeta effektivare vid höga tryck och relativt låga flöden. De är också mer exakta när dosering är en viktig aspekt.

Vilka begränsningar finns det för en positiv förskjutningspump?

I allmänhet är positiv förskjutningspumpar mer komplexa och svårare att underhålla än centrifugalpumpar. De kan inte heller generera de höga flöden som är karakteristiska för centrifugalpumpar.

Positivförskjutningspumpar har sämre förmåga att hantera vätskor med låg viskositet än centrifugalpumpar. För att generera sug och minska glidning och läckage förlitar sig en roterande pump på tätningen mellan de roterande elementen och pumphuset. Detta minskar avsevärt med vätskor med låg viskositet. På samma sätt är det svårare att förhindra glidning från ventilerna i en kolvpump med lågviskös matning på grund av de höga tryck som genereras under pumpningen.

Ett pulserande utflöde är också ett kännetecken för konstruktioner av förträngningspumpar, och särskilt för kolvpumpar. Pulsering kan orsaka buller och vibrationer i rörsystem och kavitationsproblem som i slutändan kan leda till skador eller fel. Pulsering kan minskas genom användning av flera pumpcylindrar och pulsationsdämpare, men detta kräver en noggrann systemkonstruktion. Centrifugalpumpar å andra sidan producerar ett jämnt konstant flöde.

Den fram- och återgående rörelsen hos en kolvpump kan också vara en källa till vibrationer och buller. Det är därför viktigt att konstruera mycket starka fundament för denna typ av pump. Till följd av de höga tryck som genereras under pumpcykeln är det också viktigt att antingen pumpen eller utloppsledningen har någon form av tryckavlastning i händelse av blockering. Centrifugalpumpar behöver inget övertrycksskydd: vätskan recirkuleras helt enkelt i detta fall.

Foder som innehåller en hög halt av slipande fasta ämnen kan orsaka överdrivet slitage på komponenterna i alla typer av pumpar och särskilt på ventiler och tätningar. Även om komponenterna i förträngningspumpar arbetar med betydligt lägre hastigheter än komponenterna i centrifugalpumpar är de fortfarande utsatta för dessa problem. Detta är särskilt fallet med kolv- och kolvstötarpumpar och roterande pumpar med kugghjul. Med denna typ av matning kan en lobe-, skruv- eller membranpump vara lämplig för mer krävande tillämpningar.

I följande tabell sammanfattas kapaciteten hos centrifugal- och förträngningspumpar.

Pumpjämförelse: Centrifugal- vs. deplacementspump

Egenskaper	Centrifugal	Positiv deplacementspump
Effektivt viskositetsintervall	Effektiviteten sjunker med ökande viskositet (max. 200 Cp)	Effektiviteten ökar med ökande viskositet
Tolerans mot tryck	Flödet varierar med förändrat tryck	Flödet är okänsligt för förändrat tryck
	Effektiviteten minskar vid både högre och lägre tryck	Effektiviteten ökar med ökande tryck
Primning	Obligatoriskt	Obligatoriskt
Flöde (vid konstant tryck)	Konstant	Pulserande
Skärmning (separation av emulsioner, slam, biologiska vätskor, livsmedel)	Höghastighetsmotor skadar skjuvningskänsliga medier	Låg inre hastighet. Idealisk för pumpning av skjuvkänsliga vätskor

Vilka är de viktigaste användningsområdena för deplacementpumpar?

Den vanligaste användningen av deplacementpumpar är att de används för att pumpa vätskor med hög viskositet, t.ex. olja, färg, hartser eller livsmedel. De är att föredra i alla tillämpningar där noggrann dosering eller högt tryck krävs. Till skillnad från centrifugalpumpar påverkas inte utmatningen hos en positiv deplacementpump av trycket, så de tenderar också att föredras i alla situationer där tillförseln är oregelbunden. De flesta är självsugande.

Typ av PD-pump	Användning	Funktioner
Kolvpump	Vatten – högtryckstvätt; andra vätskor med låg viskositet; oljeproduktion; Färgsprutning	Ömsesidig verkan med kolv(er) förseglad(a) med o-ringar
Kolvpump		Ömsesidig verkan med kolv(er) förseglad(a) med packning
Membranpump	Används för dosering eller dispensering; Sprutning/rengöring, vattenbehandling; färger, oljor; frätande vätskor	Självständig, självsugande, låga flöden och kan klara höga tryck
Kugghjulspump	Pumpning av vätskor med hög viskositet inom den petrokemiska, kemiska och livsmedelsindustrin: Olja, färger, livsmedel	Mesade kugghjul ger roterande pumpverkan
Lobpump	Kemisk industri och livsmedelsindustri; sanitära, farmaceutiska och biotekniska tillämpningar	Låg skjuvning och lågt slitage. Lätt att rengöra eller sterilisera
Skruvpump	Oilproduktion, bränsleöverföring och insprutning; bevattning	Vätskan rör sig axiellt vilket minskar turbulensen; Kan ge höga flöden
Vanepump	Vätskor med låg viskositet; fordonsöverföringssystem; bränslelastning och bränsleöverföring; dryckesautomater	Resistent mot medryckta fasta ämnen och tål slitage av vingarna. Konstruktionen möjliggör variabel effekt

Sammanfattning

En förträngningspump förflyttar en vätska genom att upprepade gånger innesluta en fast volym, med hjälp av tätningar eller ventiler, och förflytta den mekaniskt genom systemet. Pumpningen är cyklisk och kan drivas av kolvar, skruvar, växlar, kugghjul, lober, membran eller skovlar. Det finns två huvudtyper: fram- och återgående och roterande.

Positiva förträngningspumpar är att föredra för tillämpningar med mycket viskösa vätskor, t.ex. tjocka oljor och slam, särskilt vid höga tryck, för komplexa flöden, t.ex. emulsioner, livsmedel eller biologiska vätskor, och även när det krävs noggrann dosering.

Se hela vårt utbud av pumpar

Sänd oss din förfrågan

Kontakta oss

.