Baza centrifugalne pumpe ‖ Propeler
Geometrija radnog kola
Važno je razumjeti strukturu profila tipičnog centrifugalnog radnog kola. Središte radnog kola naziva se usisna rupa impelera (oko). Iz centra se protežu lopatice radnog kola. Lopatice impelera su zakrivljene (obično zakrivljene unazad), hvatajući i pomerajući tečnost dok se rotor rotira. Veliki kružni dio iza lopatice je glavčina radnog kola. Čvorište pruža podršku za lopatice dok povezuje sve lopatice sa sklopom radnog kola. Vanjski promjer glavčine je mjesto gdje se može naći poklopac radnog kola. Poluotvoreni impeler ima poklopac koji pokriva vrh lopatice radnog kola. Zatvoreni dizajn znači impeler s poklopcem koji pokriva gornji i donji dio lopatice radnog kola. Alternativno, impeler možda nema pokrovnu ploču, a ovaj tip se naziva otvorenim impelerom.
Radno kolo se može razlikovati po dizajnu, ali neki osnovni principi ostaju isti u svim impelerima. Vanjski promjer lopatice određuje pritisak koji pumpa može proizvesti. Manji vanjski prečnik će proizvesti niži pritisak od sličnog radnog kola većeg prečnika. Visina lopatica radnog kola određuje brzinu protoka koju proizvodi pumpa. Niža lopatica rotora će proizvesti manji protok od propelera s višom lopaticom. Ove geometrijske karakteristike rotora pružaju pozadinu dizajna u stilu radnog kola.
Fizička karakterizacija impelera
Radno kolo je veza između ulazne snage (pogonske mašine) i izlazne snage (kretanja fluida) pumpe. Na početku procesa pumpanja, pogonska mašina rotira radno kolo kroz osovinu. Kako se impeler rotira, voda gura prema van iz središta duž ivice lopatice, a pritisak se povećava. Voda pod visokim pritiskom ispušta se sa kraja lopatice u spiralu (ili vodeću lopaticu -) pumpe. Duž putanje spiralne/vodeće lopatice, voda se ispušta brzinom protoka i pritiskom koji su određeni geometrijom radnog kola. Voda se ubrzava duž lopatice radnog kola, stvarajući nizak pritisak na ulazu u impeler. Atmosferski pritisak je veći od niskog pritiska usisnog otvora radnog kola, koji deluje silom na površinu dizanog fluida, tako da fluid nastavlja da teče do usisnog otvora radnog kola.
Solidan tretman
Mnoge primjene zahtijevaju pumpanje tekućina koje sadrže čvrste tvari. Ovo je uobičajeno za potopljene pumpe, koje se nalaze niže u rezervoaru koji se koristi za prikupljanje oticanja i otpada. Jedan tip impelera poznat po svojim solidnim sposobnostima rukovanja su kanalni impeleri. Kanalizirani impeler omogućava čvrstim tvarima da efikasno prolaze između lopatica radnog kola. Ovaj dizajn radnog kola se obično koristi u aplikacijama za prečišćavanje otpadnih voda i otpadnih voda.
Još jedan uobičajeni propeler za čvrsto rukovanje je vrtložni tip, također poznat kao uvučeni impeler. Radno kolo se nalazi u spirali, formirajući veliki otvoreni prostor između radnog kola i usisnog otvora. Za razliku od drugih impelera, koji se oslanjaju na lopatice za guranje vode, ovaj impeler stvara vrtloge u otvorenim prostorima spirale. Vrtlog koji nastaje brzom rotacijom radnog kola omogućava fluidu i čvrstim materijama da se kreću uz minimalan kontakt sa impelerom. Nema kontakta između tečnosti za pumpanje i radnog kola, što je veoma korisno za aplikacije koje sadrže abrazivne ili velike čvrste čestice.
Pumpa za rezanje i usitnjavanje
Za aplikacije koje su sklone začepljenju, postoji niz radnih kola dizajniranih za rukovanje ovim problematičnim čvrstim tvarima. rezač pumpa (cutter pump) je takav dizajn. Radno kolo pumpe za rezanje ima oštru prednju ivicu i obično je napravljeno od tvrdog materijala kao što je volfram karbid. Ova oštra ivica je dizajnirana sa čvrstim razmakom između odgovarajuće usisne ploče sa oštrim nazubljenim rubom. Kada impeler pokupi čvrstu materiju, deo čvrste materije se hvata za fiksnu nazubljenu ivicu na usisnoj ploči, omogućavajući rotirajućem rotoru za rezanje da reže čvrstu materiju. Rezanjem pumpe se smanjuje začepljenje uzrokovano raznim čvrstim materijama i krhotinama kao što su krpe, maramice koje se mogu prati, pa čak i odjeća, čime se smanjuje vrijeme zastoja pumpe. Ove isečene čvrste materije mogu se filtrirati nizvodno od pumpe.
Još jedan dizajn radnog kola za aplikacije za začepljenje je pumpa za sjeckanje. Mehanička struktura pumpe za usitnjavanje je slična onoj kod pumpe za rezanje. Čvrsti materijal je rastrgan između oštre prednje ivice radnog kola i oštre nepokretne ivice usisnog otvora.
Za razliku od pumpe za rezanje koja koristi nazubljenu ivicu na usisnoj ploči, pumpa za usitnjavanje ima mehanizam noža za rezanje montiran na vanjskoj strani usisnog otvora radnog kola. Održavaju se bliske tolerancije između noža i usisnog otvora radnog kola, te između noža i usisne ploče. Ove uske tolerancije omogućavaju rezanje cijele oštrice, sprječavajući začepljenje cijele spirale.
Primena visokog pritiska
Neke primene zahtevaju veće pritiske, kao što je pumpanje na velike visine ili gde dizajn sistema zahteva cevi malog prečnika. Da bi se postigao ovaj visoki pritisak, dizajn radnog kola se može promeniti na nekoliko načina. Jedan od načina da se poveća pritisak je povećanje vanjskog prečnika radnog kola.
Drugi način da se poveća pritisak je postavljanje pokrovnih ploča iznad i ispod lopatica radnog kola. Područje između lopatica zatvorenog radnog kola smanjuje recirkulaciju protoka (unutrašnji povratni tok -) za efikasniji izlaz visokog pritiska. Iako zatvoreni impeler može efikasno povećati pritisak, on ograničava sposobnost radnog kola da rukuje čvrstim materijama.
Pumpe visokog pritiska su obično opremljene filterima za sprečavanje začepljenja zatvorenog radnog kola. Međutim, ako je prisutan veliki broj čvrstih materija, pumpa za mljevenje može biti prikladnija za ovu primjenu. Na vanjskoj strani ulaza pumpe za mljevenje nalazi se oštrica za mljevenje. Kada se ova oštra oštrica okreće, ona drobi čvrstu materiju u fine fragmente koji kroz usisni filter teku u pumpu. Mlevene čvrste materije se zatim šalju iz pumpe, obično kroz impeler visokog dizanja. U područjima s neravnim terenom, pumpe za mljevenje se često koriste za prikupljanje gradske kanalizacije. Ova područja se oslanjaju na cijevi malog promjera, pod visokim pritiskom za transport kanalizacije. Pumpa za mlevenje ne samo da obezbeđuje potreban visoki pritisak, već i smanjuje čvrste materije, čime se smanjuje začepljenje manjih cevi.
Materijal impelera
Odabir pravog konstrukcijskog materijala jednako je važan kao i odabir stila radnog kola. Radno kolo može biti izrađeno od različitih materijala, kao što su različite vrste lijevanog željeza, nehrđajućeg čelika, bronze i plastike smole. Lijevano željezo ima dobru otpornost na habanje i ekonomičnost. Međutim, liveno gvožđe možda neće izdržati jako abrazivne ili korozivne tečnosti. Kako bi se spriječio prijevremeni kvar impelera zbog korozije, možda će biti potrebno koristiti impeler od nehrđajućeg čelika. Iako je nehrđajući čelik skuplji od lijevanog željeza, općenito je bolje otporan na korozivne kemikalije.
Bronza je još jedan materijal otporan na koroziju koji se često koristi u obalnim područjima. U primjenama na moru ili procesima gdje se slana voda transportuje, bronza sprječava eroziju slane vode. Neke manje pumpe mogu koristiti plastične impelere. U poređenju sa alternativama od nerđajućeg čelika ili bronze, ovi liveni impeleri imaju odličnu hemijsku otpornost i visoku otpornost na habanje, i isplativi su.
Tečnost koja se pumpa, kao i uslovi sistema će odrediti vrstu potrebnog radnog kola. Obavezno obavijestite dobavljača pumpe o ovim informacijama kako biste osigurali ispravan izbor radnog kola i pumpe.