Centrifugalpumpars arbetsprincip

Centrifugalpumpar är hydrauliskt drivna maskiner som kännetecknas av sin förmåga att överföra energi till vätskor (i synnerhet vätskor) genom ett fält av centrifugalkrafter. Deras huvudsyfte är att överföra vätskor genom att öka trycket. Centrifugalpumpar kan ha olika konstruktioner, men deras funktionsprincip och flödesdynamiska egenskaper är alltid desamma.

Centrifugalpumpar består schematiskt sett av ett pumphjul som roterar inuti höljet.
Hjulet består av en serie blad, företrädesvis radiella, som överför rörelseenergi till den pumpade vätskan.
Höljet är utrustat med sug- och utloppsmunstycken för den vätska som pumpas. Sugmunstycket har en axel som motsvarar pumphjulets rotationsaxel, medan utloppsmunstycket har en axel som är normal till pumphjulets axel, men som ändå ligger på det plan som passerar genom själva axeln.

Centrifugalpumpar Funktionsprincip

Vätskan som pumpas kommer kontinuerligt in genom pumpens sugmunstycke i mitten av pumphjulet.

Härifrån accelereras den i radiell riktning fram till kanten av pumphjulet, där den rinner ut i höljet.

Strömmen accelereras av den kraft som pumphjulets blad, tack vare sin krökning, överför till själva strömmen. På detta sätt får vätskan energi, huvudsakligen i form av en ökning av dess medelhastighet (kinetisk energi).
I höljet bromsas vätskan upp på lämpligt sätt tack vare den gradvis växande sektionen i rörelseriktningen.

En sådan ökning av sektionen erhålls i allmänhet genom att utforma den perifera delen av höljet (rörluftaren) i spiralform med en tvärgående sektion (i allmänhet cirkulär, trapetsformig eller rektangulär) som varierar från noll upp till värdet för utloppsmunstyckets sektion.

På så sätt omvandlas den kinetiska energin i vätskan till tryckkraft.

Höljet, från den del som ligger mittemot sugmunstycket, är stängt med locket. I den centrala delen av locket, där axelns passage är belägen, finns en kammare där axeltätningen är placerad.

Tätningen mellan högtryckszonen (inuti höljet) och lågtryckszonen (sugmunstycket) uppnås genom ett mycket mindre utrymme mellan pumphjulet och höljet.

Hjulet och axeln är utskjutande på två lager som är placerade på utsidan av höljet i ett särskilt stöd.

Typer av centrifugalpumpar: Med stängt pumphjul

Den här typen av pumphjul har i allmänhet 5-7 blad, med en minsta storlek på 125 mm och en största storlek på 550 mm.

Bladen har en enkel bakåtriktad kurva med en radiell rörelse i pumparna, vanligtvis med ett lågt antal (höga flöden och låga volymflöden), medan de kan ha en dubbel bakåtriktad kurva med en semi-axial rörelse i pumparna med ett högt antal (låga flöden och höga volymflöden).

Bladen är helt slutna mellan navskivan och kronskivan.

Verkningsgraden för denna typ av pumphjul varierar från 0,6 för de minsta pumphjulen till 0,83 för de största pumphjulen.

Den här typen av pumphjul är lämplig för rena vätskor eller vätskor som innehåller lätta föroreningar.

Typer av centrifugalpumpar: Med kanalhjul

Denna typ av pumphjul har ett reducerat antal blad som varierar från 3 till 4, vars minsta storlek är 270 mm och största storlek 450 mm.

Bladen har i allmänhet en dubbel bakåtriktad kurva och en övervägande radiell rörelse och är helt slutna mellan navskivan och kronskivan. Navet är vinklat mycket längre bakåt jämfört med de slutna pumphjul som beskrivs ovan.

Dessa pumphjul är jämförelsevis mycket mindre effektiva eftersom vätskan inte leds lika bra på grund av det begränsade antalet blad och navet som är vinklat mycket längre bakåt.

Dessa anordningar gör det dock möjligt att skapa inre kanaler med en stor öppning genom vilka avloppsvatten, som innehåller suspenderade fasta ämnen som också är betydande, kan passera.

Typer av centrifugalpumpar: Med Vortex Impeller

Denna typ av pumphjul har 9 blad med en enkel bakåtriktad kurva med radiell utveckling.

Ingen kronskiva är monterad på det här pumphjulet, medan navskivan, som syns i sektioner, har en "sked"-rörelse; navet skapas för att ge pumphjulet inuti höljet en position som är vinklad mycket längre bakåt.

Detta pumphjul är jämförelsevis mindre effektivt eftersom vätskan inte leds som i andra typer av pumphjul.

Typer av centrifugalpumpar: Med spiralvinkelhjul

Detta är ett nytt pumphjul för användning med täta och mycket viskösa vätskor eller med lösningar som innehåller stora mängder torra rester.

Hjulet är försett med två eller fyra blad (i alla storlekar) beroende på viskositeten eller pastositeten hos den vätska som pumpas. Två av dessa blad, som är symmetriskt placerade i förhållande till navet, är försedda med ett bihang som sträcker sig från navet till sugmunstycket med en spiralformad rörelse.

Denna typ av pumphjul har ingen kronskiva, och vätskans tätning mellan varje skovel säkerställs genom det extremt minskade avståndet mellan skovlarna och slitageplattan för höljet.

Detta pumphjul är effektivare än kanal- och virvelhjul och har bättre sugegenskaper.

Centrifugalpumpars strukturella egenskaper

Hjul

Hjulet till centrifugalpumpen finns i olika former och storlekar beroende på vilken prestanda som krävs och egenskaperna hos de vätskor som pumpas.

Alla typer av pumphjul är utrustade med särskilda skikt på baksidan av navskivan för att kompensera axiella dragningar och minska trycket i tätningskammaren. Det tryck som genereras av den här skivan står i kontrast till den aktiva tryckskillnaden mellan spiralen och tätningskammaren, som pressar vätskan som pumpas mot kammaren.

Hjulet är tillverkat av en rad olika material beroende på den kemiska hårdheten och/eller slipkraften hos den vätska som pumpas.

Alla pumphjul är dynamiskt balanserade innan de monteras på pumparna.

Hölje

Centrifugalpumparnas hölje är försett med ett enda sugmunstycke med en enda spiralrörsbelysare som finns i två versioner: med smal spiral eller bred spiral.

Höljen tillverkas i allmänhet av samma material som pumphusen, men olika material kan användas för särskilda behov.

Tätningen mellan höljet och locket uppnås genom en inbyggd platt tätning för att bättre motstå påfrestningar orsakade av tryck och temperatur.

De material som används för dessa tätningar är helt asbestfria.

Höljet kan tillverkas i en uppvärmd version (/RR) med en kammare för ånguppvärmning upp till ett tryck på 7 bar och en temperatur på 180 °C. Pumparna i RN/RNS och RKN/RKNS-serierna är standardiserade enligt UNI EN 22858-normerna och dessutom enligt ISO 5199-normerna.

Täckningen

Täcket är tillverkat på ett sådant sätt att det gör det möjligt att ta bort pumphjulet utan att behöva ta bort höljet från rören. De material som används för locket är desamma som för höljet.

Tätningskammarens yttre zon kan tillverkas i två versioner:

a) Kyld version /R
Den produceras av en kylkammare som cirkulerar vatten upp till 4 bar.
Den används när den extremt höga temperaturen på vätskan som pumpas kan äventyra axeltätningens funktion och hållbarhet.

b) Uppvärmd version /RR
Den produceras av en värmekammare som cirkulerar ånga upp till 7 bar och 180 °C.
Den används när vätskan som pumpas tenderar att stelna om den inte håller sin temperatur. Om detta skulle hända kan det äventyra axeltätningens funktion.

Axel

Axelns diameter är beräknad för att minimera avböjningen i tätningszonen, även vid tung drift, och för att uppnå en kritisk avböjningshastighet som är minst två gånger högre än pumpens hastighet.

I samband med axeltätningen finns en skyddshylsa (hylsa) för att förhindra skador som orsakas av tätningen (främst slitage).

Stöd

Axeln stöds av två rullande lager med det utskjutande pumphjulet. Lagret på kopplingssidan stödjer också den kvarvarande axiella tryckningen av pumphjulet. Lagren är dimensionerade för att uppnå en B10-livstid på 20 000 timmar under de svåraste driftsförhållanden som planeras för pumpen. 

Axeltätningen i centrifugalpumpar har till uppgift att förhindra luftinträngning på sugsidan (för sugpumpar) och att eliminera eller minska förlusterna av trycksatt vätska på pumpens utloppssida till ett minimum.

Axeltätningen kan vara av tre olika typer:

  1. flätad
  2. axiell mekanisk
  3. hydrodynamisk

Centrifugalpumpars arbetsprincip

Centrifugalpumpar är hydrauliskt drivna maskiner som kännetecknas av sin förmåga att överföra energi till vätskor (i synnerhet vätskor) genom ett fält av centrifugalkrafter. Deras huvudsyfte är att överföra vätskor genom att öka trycket. Centrifugalpumpar kan ha olika konstruktioner, men deras funktionsprincip och flödesdynamiska egenskaper är alltid desamma.

Centrifugalpumpar består schematiskt sett av ett pumphjul som roterar inuti höljet.
Hjulet består av en serie blad, företrädesvis radiella, som överför rörelseenergi till den pumpade vätskan.
Höljet är utrustat med sug- och utloppsmunstycken för den vätska som pumpas. Sugmunstycket har en axel som motsvarar pumphjulets rotationsaxel, medan utloppsmunstycket har en axel som är normal till pumphjulets axel, men som ändå ligger på det plan som passerar genom själva axeln.

Centrifugalpumpar Funktionsprincip

Vätskan som pumpas kommer kontinuerligt in genom pumpens sugmunstycke i mitten av pumphjulet.

Härifrån accelereras den i radiell riktning fram till kanten av pumphjulet, där den rinner ut i höljet.

Strömmen accelereras av den kraft som pumphjulets blad, tack vare sin krökning, överför till själva strömmen. På detta sätt får vätskan energi, huvudsakligen i form av en ökning av dess medelhastighet (kinetisk energi).
I höljet bromsas vätskan upp på lämpligt sätt tack vare den gradvis växande sektionen i rörelseriktningen.

En sådan ökning av sektionen erhålls i allmänhet genom att utforma den perifera delen av höljet (rörluftaren) i spiralform med en tvärgående sektion (i allmänhet cirkulär, trapetsformig eller rektangulär) som varierar från noll upp till värdet för utloppsmunstyckets sektion.

På så sätt omvandlas den kinetiska energin i vätskan till tryckkraft.

Höljet, från den del som ligger mittemot sugmunstycket, är stängt med locket. I den centrala delen av locket, där axelns passage är belägen, finns en kammare där axeltätningen är placerad.

Tätningen mellan högtryckszonen (inuti höljet) och lågtryckszonen (sugmunstycket) uppnås genom ett mycket mindre utrymme mellan pumphjulet och höljet.

Hjulet och axeln är utskjutande på två lager som är placerade på utsidan av höljet i ett särskilt stöd.

Typer av centrifugalpumpar: Med stängt pumphjul

Den här typen av pumphjul har i allmänhet 5-7 blad, med en minsta storlek på 125 mm och en största storlek på 550 mm.

Bladen har en enkel bakåtriktad kurva med en radiell rörelse i pumparna, vanligtvis med ett lågt antal (höga flöden och låga volymflöden), medan de kan ha en dubbel bakåtriktad kurva med en semi-axial rörelse i pumparna med ett högt antal (låga flöden och höga volymflöden).

Bladen är helt slutna mellan navskivan och kronskivan.

Verkningsgraden för denna typ av pumphjul varierar från 0,6 för de minsta pumphjulen till 0,83 för de största pumphjulen.

Den här typen av pumphjul är lämplig för rena vätskor eller vätskor som innehåller lätta föroreningar.

Typer av centrifugalpumpar: Med kanalhjul

Denna typ av pumphjul har ett reducerat antal blad som varierar från 3 till 4, vars minsta storlek är 270 mm och största storlek 450 mm.

Bladen har i allmänhet en dubbel bakåtriktad kurva och en övervägande radiell rörelse och är helt slutna mellan navskivan och kronskivan. Navet är vinklat mycket längre bakåt jämfört med de slutna pumphjul som beskrivs ovan.

Dessa pumphjul är jämförelsevis mycket mindre effektiva eftersom vätskan inte leds lika bra på grund av det begränsade antalet blad och navet som är vinklat mycket längre bakåt.

Dessa anordningar gör det dock möjligt att skapa inre kanaler med en stor öppning genom vilka avloppsvatten, som innehåller suspenderade fasta ämnen som också är betydande, kan passera.

Typer av centrifugalpumpar: Med Vortex Impeller

Denna typ av pumphjul har 9 blad med en enkel bakåtriktad kurva med radiell utveckling.

Ingen kronskiva är monterad på det här pumphjulet, medan navskivan, som syns i sektioner, har en "sked"-rörelse; navet skapas för att ge pumphjulet inuti höljet en position som är vinklad mycket längre bakåt.

Detta pumphjul är jämförelsevis mindre effektivt eftersom vätskan inte leds som i andra typer av pumphjul.

Typer av centrifugalpumpar: Med spiralvinkelhjul

Detta är ett nytt pumphjul för användning med täta och mycket viskösa vätskor eller med lösningar som innehåller stora mängder torra rester.

Hjulet är försett med två eller fyra blad (i alla storlekar) beroende på viskositeten eller pastositeten hos den vätska som pumpas. Två av dessa blad, som är symmetriskt placerade i förhållande till navet, är försedda med ett bihang som sträcker sig från navet till sugmunstycket med en spiralformad rörelse.

Denna typ av pumphjul har ingen kronskiva, och vätskans tätning mellan varje skovel säkerställs genom det extremt minskade avståndet mellan skovlarna och slitageplattan för höljet.

Detta pumphjul är effektivare än kanal- och virvelhjul och har bättre sugegenskaper.

Centrifugalpumpars strukturella egenskaper

Hjul

Hjulet till centrifugalpumpen finns i olika former och storlekar beroende på vilken prestanda som krävs och egenskaperna hos de vätskor som pumpas.

Alla typer av pumphjul är utrustade med särskilda skikt på baksidan av navskivan för att kompensera axiella dragningar och minska trycket i tätningskammaren. Det tryck som genereras av den här skivan står i kontrast till den aktiva tryckskillnaden mellan spiralen och tätningskammaren, som pressar vätskan som pumpas mot kammaren.

Hjulet är tillverkat av en rad olika material beroende på den kemiska hårdheten och/eller slipkraften hos den vätska som pumpas.

Alla pumphjul är dynamiskt balanserade innan de monteras på pumparna.

Hölje

Centrifugalpumparnas hölje är försett med ett enda sugmunstycke med en enda spiralrörsbelysare som finns i två versioner: med smal spiral eller bred spiral.

Höljen tillverkas i allmänhet av samma material som pumphusen, men olika material kan användas för särskilda behov.

Tätningen mellan höljet och locket uppnås genom en inbyggd platt tätning för att bättre motstå påfrestningar orsakade av tryck och temperatur.

De material som används för dessa tätningar är helt asbestfria.

Höljet kan tillverkas i en uppvärmd version (/RR) med en kammare för ånguppvärmning upp till ett tryck på 7 bar och en temperatur på 180 °C. Pumparna i RN/RNS och RKN/RKNS-serierna är standardiserade enligt UNI EN 22858-normerna och dessutom enligt ISO 5199-normerna.

Täckningen

Täcket är tillverkat på ett sådant sätt att det gör det möjligt att ta bort pumphjulet utan att behöva ta bort höljet från rören. De material som används för locket är desamma som för höljet.

Tätningskammarens yttre zon kan tillverkas i två versioner:

a) Kyld version /R
Den produceras av en kylkammare som cirkulerar vatten upp till 4 bar.
Den används när den extremt höga temperaturen på vätskan som pumpas kan äventyra axeltätningens funktion och hållbarhet.

b) Uppvärmd version /RR
Den produceras av en värmekammare som cirkulerar ånga upp till 7 bar och 180 °C.
Den används när vätskan som pumpas tenderar att stelna om den inte håller sin temperatur. Om detta skulle hända kan det äventyra axeltätningens funktion.

Axel

Axelns diameter är beräknad för att minimera avböjningen i tätningszonen, även vid tung drift, och för att uppnå en kritisk avböjningshastighet som är minst två gånger högre än pumpens hastighet.

I samband med axeltätningen finns en skyddshylsa (hylsa) för att förhindra skador som orsakas av tätningen (främst slitage).

Stöd

Axeln stöds av två rullande lager med det utskjutande pumphjulet. Lagret på kopplingssidan stödjer också den kvarvarande axiella tryckningen av pumphjulet. Lagren är dimensionerade för att uppnå en B10-livstid på 20 000 timmar under de svåraste driftsförhållanden som planeras för pumpen. 

Axeltätningen i centrifugalpumpar har till uppgift att förhindra luftinträngning på sugsidan (för sugpumpar) och att eliminera eller minska förlusterna av trycksatt vätska på pumpens utloppssida till ett minimum.

Axeltätningen kan vara av tre olika typer:

  1. flätad
  2. axiell mekanisk
  3. hydrodynamisk