Zasada działania pompy wirnikowej
Pompa wirnikowa działa na podstawie siły odśrodkowej wytwarzanej przez wirnik obracający się wewnątrz korpusu pompy. Gdy wirnik jest wprawiany w ruch obrotowy przez silnik, energia kinetyczna przekazywana jest do cieczy. Ta energia powoduje wzrost ciśnienia i prędkości przepływu cieczy, co umożliwia jej transport z niższego poziomu na wyższy lub na dalszą odległość.
Główne elementy konstrukcyjne pompy wirnikowej
1. Silnik (Napęd)
Silnik jest sercem pompy głębinowej i odpowiada za napędzanie wirnika. Może być zintegrowany z pompą (pompa monoblokowa) lub połączony poprzez sprzęgło. Silniki stosowane w pompach odśrodkowych mogą być: jednofazowe (zasilane napięciem jednofazowym, zazwyczaj używane w zastosowaniach domowych i małych instalacjach) lub trójfazowe (zasilane napięciem trójfazowym, przeznaczone do zastosowań przemysłowych i miejsc, gdzie wymagana jest większa moc).
Chłodzenie silnika jest niezbędne dla jego prawidłowego funkcjonowania. W zależności od konstrukcji, stosuje się chłodzenie olejowe lub wodne.
W chłodzeniu olejowym do odprowadzania ciepła wykorzystywane są oleje mineralne. W przypadku chłodzenia wodnego używana jest mieszanka wody z glikolem lub czystej wody.
W silniku mogą być również zintegrowane systemy ochronne, takie jak zabezpieczenie przed pracą na sucho (suchobieg), które zapobiegają uszkodzeniom w przypadku braku cieczy w układzie.
2. Wirnik
Wirnik odpowiada za przekazywanie energii cieczy. Jest zamocowany na wale i podczas obrotu wytwarza siłę odśrodkową, która przemieszcza ciecz przez pompę. Wirniki mogą być jedno- lub wielostopniowe, przy czym pompy z jednym wirnikiem używane są do niskich i średnich wysokości podnoszenia, a pompy posiadające kilka wirników umieszczonych szeregowo, pozwalają na osiągnięcie większych wysokości podnoszenia i ciśnień.
Materiał, z którego wykonany jest wirnik, ma duże znaczenie, zwłaszcza w przypadku pompowania cieczy zawierających zanieczyszczenia stałe. Wirniki ze stali nierdzewnej są odporne na ścieranie i korozję, co zwiększa trwałość pompy.
3. Korpus pompy (obudowa)
Korpus pompy otacza wirnik i kieruje przepływem cieczy. Wykonany jest z materiałów odpornych na działanie pompowanego medium, takich jak żeliwo, stal nierdzewna czy tworzywa sztuczne. Kształt korpusu wpływa na charakterystykę przepływu i sprawność pompy.
4. Wał pompy
Wał łączy wirnik z silnikiem i przenosi moment obrotowy. W pompach monoblokowych wał jest wspólny dla silnika i wirnika, natomiast w innych konstrukcjach może być połączony poprzez sprzęgło. Wał musi być wykonany z wytrzymałych materiałów, aby dobrze znosił obciążenia mechaniczne i korozję.
5. Łożyska
Łożyska podtrzymują wał pompy i umożliwiają jego swobodny obrót. Mogą być smarowane olejem lub wodą, w zależności od konstrukcji pompy. Ich stan techniczny jest istotny dla płynnej i cichej pracy urządzenia.
6. Uszczelnienia
Uszczelnienia zapobiegają wyciekom cieczy wzdłuż wału i chronią wnętrze pompy przed wnikaniem zanieczyszczeń. Stosuje się różne rodzaje uszczelnień, w tym uszczelnienie mechaniczne składające się z pary pierścieni (stacjonarnego i obrotowego) dociskanych sprężyną oraz szczeliwa dławicowe, wykorzystujące materiał uszczelniający nawinięty wokół wału.
7. Sprzęgło
W pompach, gdzie silnik i pompa nie są zintegrowane, sprzęgło łączy oba elementy, umożliwiając przeniesienie napędu. Sprzęgło może być elastyczne lub sztywne, w zależności od wymagań konstrukcyjnych. Pozwala ono również na łatwiejszy demontaż i serwisowanie silnika lub pompy bez konieczności rozłączania całego układu.
Dodatkowe elementy i wyposażenie
1. Elementy hydrauliczne (dyfuzory)
Dyfuzory kierują przepływem cieczy między kolejnymi wirnikami w pompach wielostopniowych. Pomagają w odzyskiwaniu energii kinetycznej cieczy i zwiększają sprawność pompy.
2. Systemy ochronne
Zaliczyć do nich możemy czujniki poziomu wody (monitorują poziom cieczy i zapobiegają pracy pompy na sucho), zabezpieczenia termiczne (chronią silnik przed przegrzaniem w wyniku przeciążenia lub niewystarczającego chłodzenia) oraz ochronę przed przepięciami (zabezpiecza instalację elektryczną pompy przed uszkodzeniami spowodowanymi nagłymi skokami napięcia).
3. Płaszcze chłodzące
W niektórych konstrukcjach stosuje się płaszcze chłodzące, które zapewniają odpowiedni przepływ cieczy wokół silnika, szczególnie w przypadku montażu w zbiornikach otwartych lub gdy prędkość przepływu jest niewystarczająca do efektywnego chłodzenia.
Znaczenie materiałów w budowie pompy wirnikowej
Materiały, z których zbudowana jest pompa wirnikowa, mają bardzo duże znaczenie dla jej trwałości i niezawodności. Elementy mające kontakt z pompowanym medium muszą być odporne na korozję i ścieranie. W zależności od zastosowania stosuje się:
- Stal nierdzewną (AISI 304 lub 316), odporną na korozję, idealną do wody pitnej i agresywnych mediów.
- Żeliwo - wytrzymałe i ekonomiczne, używane w pompach do wody czystej i ścieków.
- Tworzywa sztuczne odporne na korozję chemiczną, stosowane w pompach do agresywnych chemikaliów.
Jakie pompy głębinowe oferuje EBARA?
- mała pompa z serii SB3 o średnicy 3”, z korpusem zewnętrznym ze stali nierdzewnej AISI 304 i wirnikami z PPO wzmocnionym włóknem szklanym.
- pompy głębinowe do studni o średnicy 4”, np. WINNER 4N, 4WN i 4BHS. są wykonane ze stali nierdzewnej, a ich wirniki z technopolimeru. Pompa 4BHS w całości składa się z elementów ze stali nierdzewnej
- pompa o średnicy 5” IDROGO z korpusem ze stali nierdzewnej i wirnikami z PPE wzmocnionym włóknem szklanym.
- pompy SF6 i BSP SS o średnicy 6”, z których pierwsza ma obudowę ze stali nierdzewnej i wirniki z PPO wzmocnionego włóknem szklanym, a druga jest w całości wykonana ze stali nierdzewnej (AISI304 lub AISI316).
- pompa wody głębinowa BSP SS o średnicy 8”, wykonaną w całości ze stali nierdzewnej
Wybór odpowiedniej pompy odśrodkowej
Przy wyborze pompy odśrodkowej należy sobie odpowiedzieć na kilka pytań:
- Charakterystyka pompowanego medium: Czy zawiera zanieczyszczenia stałe? Jaka jest jego gęstość i lepkość?
- Wymagana wysokość podnoszenia i wydajność: Jakie ciśnienie i przepływ są potrzebne w systemie?
- Warunki instalacji: Głębokość zanurzenia, średnica studni lub zbiornika, dostępność miejsca na montaż.
- Zasilanie elektryczne: Dostępność jednofazowego lub trójfazowego źródła zasilania.
Praktyczne wskazówki dotyczące użytkowania i konserwacji pompy głębinowej
Okresowe sprawdzanie stanu łożysk, uszczelnień i wirnika pozwala na wczesne wykrycie zużycia i zapobiega awariom. Obserwacja ciśnienia, wydajności i poboru prądu pomaga w identyfikacji nieprawidłowości.
Istotne jest także stosowanie czujników poziomu wody i zabezpieczeń elektronicznych, które chronią pompę przed uszkodzeniem w przypadku braku cieczy, a także czyszczenie i odkamienianie. Usuwanie osadów mineralnych i zanieczyszczeń z elementów pompy zwiększa jej efektywność.
źródło i zdjęcia: EBARA Pompy Polska Sp. z o.o.