Pompe - Clasificare Si Function Are

  • Published on
    21-Jul-2015

  • View
    579

  • Download
    24

Transcript

Universitatea politehnica bucuresti Facultatea Ingineria Sistemelor BiotehnicePOMPE CLASIFICARE SI FUNCTIONAREProf.coord. Diana BroboanaStudenti:Grupa 7311POMPE CLASIFICARE SI FUNCTIONAREDefinitie: O pomp este o main sau un aparat care transform energia, dintr-una din formele sale mecanice, n form de energie hidraulic sau pneumatic, n scopul transportrii fluidului care primete energia util. Energia mecanic poate proveni din fora muscular sau de la un motor de antrenare.http://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83 - cite_noteLTR-0 Clasificare: Dup numrul de fluide, pompele pot fi cu un fluid (cel transportat) sau cu dou fluide (cel motor i cel transportat). Pompele cu un fluid primesc energia necesar de la un corp solid (ex.: piston), iar cele cu dou fluide de la fluidul motor (ex.: vna de aer, vna de ap).http://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83 - cite_note-LTR-0 Dup starea de agregare a fluidului transportat pompele se mpart n pompe hidraulice (pentru lichide), respectiv pompe pneumatice (pentru gaze). Dup tipul de realizare a pomprii, pompele pot fi desmodrome (cu mecanism), sau cu lan cinematic cu desmodromie variabil (ex. pompa cu abur cu piston cu aciune direct). Dup numrul de curse active pe rotaie, pompele pot fi cu simplu efect (fluidul este pompat de o singur fa a pistonului, iar cursa activ este ntr-un singur sens) sau cu dublu efect (fluidul este pompat de ambele fee a pistonului, iar cursele din ambele sensuri sunt active). Dup principiul de funcionare i forma caviti de lucru, pompele se clasific n pompe centrifuge, volumice, axiale i altele. Pompe hidraulice Pompele hidraulice cu piston utilizeaza principiul transmisiilor hidrostatice. Astfel, la pompele hidraulice pistonul pompei este actionat direct de un motor hidraulic. Motorul este actionat hidraulic de catre fluidul introdus de la suprafata unde se afla generatorul hidraulic. Primul sistem de pompare avnd la baza acest principiu a fost conceput si utilizat n anul 1875 ce H.W. Fawcett, fluidul motor fiind la acea vreme aburul. Utilizarea aburului limita metoda doar pentru sondele cu diametre mari si adncimi mici, motiv pentru care treptat a fost abandonata (1920). Pastrnd principiul metodei, dar nlaturnd dezavantajele constructive si schimbnd fluidul motor s-au elaborat n continuare diverse solutii cum ar fi pompajul hidraulic cu presiune oscilatorie (R.H. Russel n 1920). Si acest sistem s-a dovedit dezavantajos deoarece datorita2alungirii tevilor de extractie si compresibilitatii fluidului motor, volumul care trebuia refulat de pompa de la suprafata pentru realizarea cursei pistonului pompei de adncime era foarte mare. Aceasta conducea la diametre mari ale pistoanelor pompei de suprafata, care trebuia sa realizeze n acelasi timp si presiuni de lucru ridicate. Tot datorita compresibilitatii fluidului motor era dificila corelarea simultaneitatii pompei de suprafata cu agregatul de adncime. Aceste dezavantaje au fost eliminate prin aparitia n anul 1932 a solutiei concepute de firma KOBE, care asigura functionarea rectilinie alternativa a motorului de adncime prevazut cu sistem de distributie n conditiile unui debit constant de fluid motor pompat de la suprafata. Ulterior constructia acestor pompe s-a perfectionat continuu, detaliile constructive s-au diversificat, solutia fiind preluata si de alte firme (BYRON-JACKSON, OILMASTER, JOHNSON FLAGG, PACIFIC, DEMPSEY, SARGENT, ARMES, etc.), dar utilajul specific este ntlnit n limbajul curent tot sub denumirea de pompe KOBE. Pompele hidraulice deplaseaz un lichid de la presiunea inferioar din aval (de exemplu un nivel hidraulic inferior), la presiunea superioar din amonte (de exemplu un nivel hidraulic superior). Diferena de presiune pe care o nvinge pompa, exprimat de obicei n m de coloan de ap constituie nlimea de ridicare a pompei, care este mai mare dect diferena dintre presiunile din amonte i aval, datorit pierderilor din pomp i conductele sale. Volumul de lichid deplasat n unitatea de timp este debitul pompei, exprimat de obicei n m3/s. Puterea necesar pentru pompare este proporional cu debitul pompei i cu nlimea de ridicare. Dup felul mecanismului mobil pompele hidraulice se clasific n:Pompe cu piston. Exemple: pomp de injecie (la motoare cu ardere intern), pomp cu pistoanele n linie, pompele folosite la pomparea petrolului din zcmintele cu energia epuizat, pomp folosit n medicin ca nlocuitor al inimii (pomp cord).Pompe rotative. Exemple: pomp cu palete, pomp cu roi dinate, pomp cu lan i roat dinat (variant: pomp cu dopuri), pomp cu urub (pompa lui Arhimede), pomp cu rotoare profilate. Pompe cu membran. Exemple: pomp peristaltic Pompe cu rotor. Exemple: Pomp axial, semiaxial (diagonal), sau radial (centrifug), pomp submersil folosit la foraje.3 Pomp cu pistonO pomp cu piston este un agregat pentru transportul lichidelor i gazelor, gazele vor fi i comprimate. Un piston care se deplaseaz ntr-un cilindru efectueaz n primul tact admisia prin supapa de admisie, apoi se elimin volumul admis prin supapa de evacuare. La transportul lichidelor cu ajutorul pompelor cu piston se pot atinge presiuni foarte mari, iar volumul poate fi definit exact. Acionarea se poate face manual sau cu ajutorul a diferii actori. O dat cu apariia pompelor centrifugale, ncepnd cu secolul al XIX-lea, s-a schimbat i domeniul de folosire al pompelor cu piston. Astzi acestea se folosesc ndeosebi la dozatoare, la pompele cu acionare manual sau acolo unde sunt necesare presiuni mari. Un bun exemplu de pomp cu piston de larg folosin e pompa de biciclet. Dezavantajul pompei cu piston, e pulsaia de transport care apare n conducte i care provoac oscilaii mecanice puternice. De aceea acolo unde sunt necesare volume mari se folosesc pompe care lucreaz decalat, precum i atenuatori de presiune. La pompa cu membran, o form aparte a pompei cu piston, pistonul e nlocuit de o membran. Exist pompe cu membran mecanic sau pompe cu membran hidraulic. La cea din urm se folosete o membran din PTFE sau oel. Cu pompe cu membrane hidraulice s-au realizat presiuni de pn la 3500 bar. La pompa din imaginea alturat supapa de evacuare se afl n piston, astfel mediul este mpins de pe o parte pe cealalt a pistonului realizndu-se admisia i evacuarea simultan. Acest tip de pomp este indicat i pentru medii vscoase. Domenii de utilizare Dozatoare volumetrice foarte precise pentru volume mici i foarte mici de lichide i lubrefiani. Pompele cu piston prezint avantajul c realizeaz valori mari ale presiunilor de lucru, peste 200 bari, fapt care compenseaz neajunsurile debitrii neuniforme. Sunt ntlnite la bordul navelor ndeosebi la instalaiile la care condiiile de funcionare pe aspiraie sunt grele sau foarte grele (instalaia de santin, instalaia de transfer combustibil i ulei, etc.). Realizeaz debite specifice relativ mici, ns au i unele avantaje nete fa de alte maini hidraulice: - asigur o aspiraie uscat; - pot manipula lichide calde i reci; - vscozitatea fluidului de lucru poate fi orict de mare; - fluidul de lucru poate avea n componena sa chiar i suspensii mecanice.4 Pompe cu pistoane axiale Pompele cu pistoanele axiale reprezint o alt variant a pompelor cu piston n care pistoanele sunt dispuse axial, deci paralel cu axa de rotaie a rotorului (blocului), micarea activ a pistoanelor realizndu-se fie de un disc nclinabil sau fix, fie de o cam frontal. Pompe cu pistonae axiale, schemele de principiu ale acestui tip de pompe sunt prezentate n figura 2.Principalele pri componente ale acestor pompe sunt: blocul cilindrilor 1, pistonaele plunjer 2, discul de antrenare 3 i un distribuitor 4. Unghiul de nclinaie este de 15 20. Acest tip de pomp are un debit fix, deoarece i cursa pistonaelor este fix. Dac unghiul se poate modifica, se modific i debitul, pompa fiind n acest caz pomp cu debit reglabil. Dispunerea n acest fel a pistoanelor are marele avantaj de a reduce mult gabaritul pompei i a obine n acelai timp un moment de inerie constant, prin simetria maselor de rotaie, ceea ce permite funcionarea acestora la viteze unghiulare mult superioare altor tipuri. Parametri principali ai acestor tipuri de pompe sunt: presiuni cuprinse ntre 150 i 500 de bar i chiar mai mari, momente pn la 800 900 daN m, puteri pn la 3500 kW, debite pn la 900 l/min, turaii maxime la pompe pn la 3000 4000 rot/min.Domenii de utilizare Pompele cu pistonae axiale obin debite pn la 800 l/min i au o putere specific ce poate ajunge pn la 4-5 KW/kg , la turaii cuprinse ntre 1000-4500 rot/min. Sunt pompe de presiuni mari i foarte mari, cu o debitare suficient de uniform i care au o larg rspndire la acionrile hidrostatice ale armturilor de nchidere din sistemele centralizate, la acionarea vinciurilor i a cabestanelor, a mainilor de crm, capacelor mecanice, uilor etane, etc Pompele cu pistonae axiale sunt cele mai larg rspndite n acionrile hidrostatice n construcia de maini sau n acionarea mainilor unelte, fiind realizate ntr-o mare varietate constructiv.5 Pompe cu pistoane radialePompa centrifug, prezentat schematic n figura 1, transmite energia primit de electromotorul de antrenare prin arborele 4, fluidul de lucru prin intermediul rotorului 1. Particulele de lichid sunt antrenate de micare de rotaie i sunt aruncate sub forelor centrifuge, ctre periferia acestuia. din rotor, particulele de fluid au viteze energie cinetic mare, dar n colector, a seciune crete viteza scade i crete Cnd prsete pompa prin flana de lichidul dispune de energie potenial (de i energie cinetic. Energia deinut de tubulatur i care are aceste dou componente, este denumit energie Rotorul 1, este compus din dou plane sau curbate, ntre ele aflndu-se rotorice ce separ spaiul dintre discuri. discuri poate s dispar. Palele rotorului rotor ntr-o aciunea La ieirea mari, dect crui presiunea. refulare, presiune) fluid pe hidraulic. discuri palele Uneori din pot firadiale sau curbate ctre exterior. Carcasa spiral sau colectorul are o seciune variabil, cresctoare, astfel nct o parte din energia cinetic a fluidului se transform n energie potenial. 3 Aceste pompe se construiesc pentru debite medii (Qmax = 0,5 1 m /s) i presiuni mici i medii (pmax = 0,9 MPa). Ele nu sunt auto amorsabile, deci pentru a fi pus n funciune, este necesar umplerea tubulaturii de aspiraie cu lichid, sau evacuarea aerului de pe aceast tubulatur, pn ce lichidul intr n pomp. Aceste pompe realizeaz sarcini mici de aspiraie. Pentru a obine presiuni mai mari cu ajutorul pompelor centrifuge, acestea se construiesc cu mai multe rotoare, fixate pe acelai arbore. Lichidul de lucru este antrenat pe rnd de fiecare din rotoare, presiunea lui crescnd dup fiecare rotor; se numesc supraetajate i se construiesc pentru debite relativ mici i presiuni de 15 20 bari. Pompele cu pistoane radiale sunt pompe de debite i presiuni mari, iar motoarele de momente i puteri ridicate. A cestea se folosesc pentru presiuni pn la 300 bar, debite pn la 8000 l/min, momente pn la 5000 daNm, puteri pn la 4000 kW, motoare cu aciune multipl putnd funciona la turaii stabile sub 1 rot/min. De menionat ca acest tip de pompe au fcut obiectul primelor modele de maini hidraulice volumice rotative cu piston, c ntre timp au aprut pompele cu pistoane axiale, ca variant mbuntit a primelor i care s-au extins mai mult dect pompele cu pistoane radiale. n prezent, ns, se constat o revitalizare a acestora, nu numai la puteri i6cupluri mari, unde rmn metodele de baz, dar i pentru parametri obinuii. Cauzele acestor reconsiderri constau n apariia unor modele noi mbuntite, cu gabarite reduse (inerie mic) n special, cu aciune multipl, cu pistoane cilindrice sau sferice. La construciile obinuite, debitul se regleaz deplasarea relativ (manual sau automat cu servovalv) a statorului fa de rotor. La modele noi, cu aciune multipl, aceast reglare se face discret, prin una din metodele: 1) 2) 3) variaia seciunii active a pistonului variaia numrului active de pistoane variaia numrului de rnduri de pistoane De remarcat c, prin aceasta, pompele cu aciune multipl nereglabil pn acum se transform n sisteme reglabile, aa-zisa reglare comutativ.Domenii de utilizare Aceste pompe sunt folosite la nav n majoritatea cazurilor la acionrile hidrostatice Pomp peristaltic O pomp peristaltic este un tip specializat de pomp care este utilizat pentru pomparea a numeroase tipuri diferite de fluide. Fluidul se gsete n interiorul unui tub flexibil, fiind mutat de micarea circular a pompei. Exist i variante liniare ale pompei peristaltice, precum varianta a crei prezentare succint poate fi neleas privind imaginea dinamic din stnga. n cazul pompei peristaltice rotative, un rotor, avnd un anumit numr de aripioare sau palete plasate exterior, comprim periodic tubul flexibil. Pe msur ce rotorul se mic, partea tubului aflat sub compresie se nchide fornd lichidul s se deplaseze prin tub. Ulterior, dup ce tubul revine n starea sa normal, dup trecerea unui cantiti de lichid comprimat, o alt cantitate de fluid este introdus n pomp. Acest proces este denumit peristalsis, fiind utilizat n multe sisteme biologice, aa cum ar fi tubul digestiv.7 Pompe cu dou fluide Sunt cunoscute sub numele de ejectoare. Pot fi cu vn de ap (folosite ca pompe de vid), cu vn de abur (folosite ca injectoare de ap n abur la cazane) i cu vn de aer (folosite pentru pomparea apei n sistem airlift). Pompe volumetrice La baza funcionrii acestui tip de pompe st modificarea ciclic a volumului cavitii de lucru. n primul rnd are loc o cretere a acestui volum, ceea ce determin crearea unei depresiuni n cavitatea de lucru i aspiraia lichidului. n a doua etap volumul cavitii descrete, ceea ce face ca lichidul aspirat s fi refulat n tubulatura de refulare a instalaiei. Pompele volumice au debite specifice mici, ns presiuni de lucru mari (pn la 400 bari, la pompele cu piston).ele creeaz depresiuni mari la aspiraie, putnd fi folosite i ca pompe cu vacuum. Pompele volumice prezint 2 faze distincte de functionare: 1) aspiratie: pistonul iese din cilindru, viteza creste, presiunea scade, supapa de aspiratie se deschide si lichidul ptrunde din rezervorul de aspiratie n cilindru; 2) refulare: pistonul intr n cilindru, viteza scade, presiunea creste, supapa de refulare se deschide si lichidul este evacuat din cilindru ctre rezervorul de refulare.Domenii de utilizarePompe volumice cu suruburi sunt autoamorsabile i pot avea valori ale randamentelor pn la 0,6. Nu se folosesc la transferul fluidelor care conin suspensii mecanice. Ating n mod uzual presiuni de pn la 200-300 bar i debite cuprinse ntre 50 i 15000 l/min la turaii de 1500 pn la 3000 rot/min. Se utilizeaz la bordul navelor la circulaia uleiului n instalaiile motorului principal, la transferul combustibilului de alimentare, la transferul diferitelor lichide i n acionrile hidraulice. Pompele volumice cu lamele realizeaz presiuni de pn la 100 bar cele cu aciune multipl pn la 150 bar i debite pn la 300 l/min cele cu aciune multipl pn la 1000 l/min. Ca pompe, sunt utilizate la instalaiile de transfer a uleiului sau combustibilului. Ca motoare, sunt ntrebuinate la antrenarea vinciurilor i n general oriunde sunt necesare turaii mici. Cu toate acestea, mainile cu palete glisante sunt utilizate ndeosebi la acionrile hidrostatice8 Pompe cu roi dinate Aceste tipuri de pompe au ca elemente active dou sau mai multe roi dinate, la care golurile dinilor constituie cavitile de lucru. Cele mai utilizate din pompele cu dou roi dinate cu angrenare exterioar i dantur evolventic dreapt, prezentate schematic n figura 5. Elementele principale ale unei pompe cu roi dinate sunt carcasa 1, capacele 2, i roile dinate 3. Caracteristici : simplitate constructiva; cost redus; debite medii (x1-x10 l/min); presiuni mici-medii (x1-150 bar); debit constant. Pompele cu roi dinate se construiesc pentru presiuni ntre 5-300 bar i realizeaz debite pna la 4000 l/min, la turaii cuprinse ntre 1000-3000 rot/min. Au urmtoarele avantaje: au cilindree mare la greuti i gabarite mici; au o construcie simpl; lucreaz la presiuni mari; dar au i dezavantaje ca: au o debitare pulsatorie; forele radiale care se manifest pe dantur provoac o ncrcare pulsatorie a lagrelor care conduce la zgomote mari n funcionare.Domenii de utilizare Din punct de vedere funcional sunt reversibile, ns se utilizeaz practic doar pe un singur sens de debitare. Sunt folosite ndeosebi la pomparea lichidelor vscoase ca pompe de ungere i la acionri hidraulice. Sunt puin sensibile la variaia vscozitii lichidului, ns sunt afectate de prezena impuritilor mecanice n lichidul pompat. Deoarece prin construcie asigur o legtur permanent ntre galeria de aspiraie i cea de refulare, la aceste maini tendina de strivire a lichidului cuprins ntre dini este nlturat. Din aceast cauz se folosesc destul de des la transferul lichidelor cu coninut mare de gaze sau de aer dizolvat.9Bibliografie1. Hidraulica mainilor-uneltelor de A. Oprean Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1983 2. Hydraulics-Field Manual , Dept. of Army, Washington DC 1997 3. Pavel, D. Maini hidraulice. Editura Energetic de Stat, Bucureti, vol.I/1955; vol.II/1956 4. Ionescu, D.Gh., Matei, P., Ancua, V., Todicescu, I., Buculei, D. Mecanica fluidelori maini hidraulice. Editura Didactic i Pedagogoic, Bucureti, 1983. 5. Internet10