Centrifugalpumpar

Hur fungerar en centrifugalpump?

En centrifugalpump omvandlar lägesenergi till rörelseenergi genom ett pumphjul som roterar i ett pumphus. Gravitation och tillrinningstryck gör att vätskan kommer in i pumpens inloppsanslutning. Vätskan dirigeras till centrum av det roterande pumphjulet och de krafter som uppkommer då skovlarna omströmmas av vätska utnyttjas för att accelerera vätskan till hög hastighet och med centrifugalkraft ”trycks” vätskan ut i pumphuset och vidare ut genom pumpens utlopp. När vätskan i pumphjulet rör sig från pumphjulets centrum skapas ett reducerat tryck och som ett resultat rör sig mer vätska framåt in i pumphjulets centrum. Därav skapas ett stabilt flöde genom pumphjulet.  Pumpens effektivitet beror på samverkan mellan pumphus och pumphjul.

Driftselement

Turbopumpar karaktäriseras av ett eller flera skovelförsedda pumphjul som roterar i ett pumphus. De väsentliga delarna är pumphus och pumphjul. Efter den huvudsakliga riktning som vätskan genomströmmar pumphjulet benämns turbopumparna radialpumpar respektive axialpumpar. Alternativa benämningar är centrifugalpumpar för radialpumpar och propellerpumpar för axialpumpar., blandad- och sidokanalsversioner.

Pumphus

Konstruktionen av pumphuset bestämmer riktningen på flödet genom pumpen.

Pumphusen klassificeras som spiral-, diffusor- och virvelhus.

• Spiral: Pumphjul är förskjuten i huset.
• Diffusor: Vätskan tvingas ut genom pumphjul genom en serie böjda skovlar på insidan av pumphusväggen.
• Virvel: Pumpen genererar inte en centrifugalkraft eftersom pumphjulet är tillbakadraget i pumphuset och därmed utanför flödesområdet på spiralhuset.

Konstruktionen av pumphjulet styr vilka vätskor som kan röra sig genom pumphuset. Kombinationen av dessa två element ger en högeffektiv pumplösning för det bredaste antalet applikationer.

Typer av pumphjul

Pumphjulet utgör den väsentligaste detaljen i en turbopump. Dess utformning bestäms av kombinationen: volymflöde, uppfordringshöjd och varvtal. Efter strömningsvägen genom hjulen benämns dom som radialhjul, halvaxial- och axialhjul (propellerhjul). Mellanformer till dessa pumphjul finns i obegränsad omfattning för att varje prestandabehov ska kunna uppfyllas.

Det finns tre huvudalternativ för pumphjul: helt öppna, halvöppna och slutna.

• Helt öppna pumphjul är i grunden en uppsättning skovlar monterade på pumpaxeln. Denna enkla konstruktion tillåter fast material att passera genom pumpen utan att fastna i pumphjulet.
• Halvöppna pumphjul är utrustade med en bakplatta som ger styrka åt pumphjulet. Vätskan som kommer in i pumpen passerar inte genom ögat utan mellan pumphuset och skovelbladen.
• Slutna pumphjul använder skovlar som är placerade inne i två skivor eller plattor. Dessa pumphjul används i radialflödespumpar för både enkel- och dubbelsidigt sugande utföranden.

Mindre vanliga är virvel-, skruv- och ”chopper” pumphjul. Dessa är varianter baserade på öppna och halvöppna pumphjul och har utvecklats för att möta mer specialiserade tillämpningar där slitande slam och fasta partiklar är inblandade.

Enstegs-, dubbelstegs- och flerstegspumpar

• Enstegs: Enstegspumpen innehåller bara ett pumphjul. Denna pump har utvecklats för användning i både vertikala och horisontella utföranden.
• Dubbelstegs: Dubbelstegspumpen har två pumphjul monterade rygg mot rygg på en gemensam axel inuti ett enkelhus.
• Flerstegs: Flerstegspumpar innehåller flera pumphjul som är sammankopplade i serie för att leverera högt tryck.

Radial-, axial- och halvaxiella flödeskonstruktioner

• Radialflöde: Vätskan pumpas i en radial riktning genom pumphjul från mitten till spetsarna på de räta skovlarna. Detta får vätskan att tryckas ut vinkelrätt mot axeln.
• Axialflöde: Pumpen har en större inlopps diameter än pumphjulets diameter som pressar vätskan axiellt genom pumpen.
• Halvaxiella: Vätskeflödet kan beskrivas som mellan axiellt och radiellt. Halvaxiellt flöde kombinerar helt enkelt egenskaperna hos radial- och axialflödespumpar.

Magnetdrivna pumpar

Undantaget från den generella konstruktionen för centrifugalpumpar är de magnetiskt drivna pumparna. I denna konstruktion är den roterande axeln helt innesluten i pumphuset och på vilken det sitter inkapslade magneter. Utvändigt magnethuset sitter en drivmagnet monterad på en motor. Pumpen har ingen genomgående axel ut till atmosfär. Detta garanterar att pumphuset är helt tätslutande och förhindrar läckage ut i atmosfären eftersom det inte finns några axeltätningar.

Fördelar med centrifugalpumpar

Centrifugalpumpar är effektiva och tillförlitliga med lågviskösa vätskor och är konstruerade för att leverera både höga och låga flöden vid höga och låga tryck. Några av de främsta fördelarna med centrifugalpumpar är:

• Relativt billiga att anskaffa och driva.
• Lätt att underhålla tack vare dess enkla konstruktion, vilket resulterar i en lång livslängd och låga livscykelkostnader.
• Effektiva vid hantering av lågviskösa vätskor.
• Motståndskraftiga mot slitsamma och korrosiva vätskor.
• Jämnt vätskeflöde.

Nackdelarna med centrifugalpumpar är att inte alla versioner är självevakuerande och på grund av höga skjuvkrafter är de inte särskilt lämpliga för högviskösa vätskor eller skjuvkänsliga produkter. Vid eller över 300 mPas minskar effektiviteten drastiskt. Även om pumpen kan köras vid denna viskositet så är det inte hållbart.

Där den har störst fördel över andra pump principer är att de klarar det bredaste spektrumet av applikationer inom många industrier/branscher.

Applikationer

Centrifugalpumpar kan användas för att lossa och tömma behållare samt för överföring och cirkulation av vätskor. Eftersom pumpen är mer effektiv vid hantering av lågviskösa vätskor används den främst för transport av vätskor som vatten, lätta oljor, glykol, bränslen, kemikalier och vissa typer av suspensioner. De är särskilt lämpade för hantering och transport av vatten, färger och ytbeläggningar, livsmedel, drycker, läkemedel och slitande vätskor.

Hygieniska applikationer

Hygieniska rostfria centrifugalpumpar är konstruerade för att säkert och effektivt pumpa vätskor inom livsmedels- och dryckesproduktion såsom mjölk, fruktjuicer, läsk och öl. Tillsatser som smakämnen, glukos och oljor överförs också med centrifugalpumpar.

Hygieniska centrifugalpumpar med 3-A, FDA och EU1935/2004-certifieringar har speciella konstruktionsegenskaper:

• Hygieniska centrifugalpumpar har speciella axeltätningar.
• Pumphjulen har en geometri med hög verkningsgrad.
• Pumphusen för hygieniska processer är utformade utan skrymslen, så att pumparna enkelt kan rengöras.
• Rengöring på plats (CIP) och sterilisering på plats (SIP) rengör och desinficerar pumpen utan behov av demontering och montering.

Dessutom använder tillverkare inom livsmedels-, läkemedels-, kosmetik- och kemiska industrier hygieniska centrifugalpumpar för att överföra extrakt, emulsioner och ultrarent vatten.

Industriella applikationer

Industriella pumpar finns i olika storlekar och typer, vilket gör det viktigt att välja rätt teknik och konstruktion för applikationen. Till exempel är kompaktpumpar (blockpump) av gjutjärn med rostfria stålaxlar lämpliga för vattenförsörjning och pumpning av industriellt vatten, medan öppet pumphjul och rostfritt stålmaterial för pumphus och pumphjul erbjuder större kemisk resistens. Flerstegs centrifugalpumpar kan användas för att öka tryck i systemet, med vinklade anslutningar för enklare montering i befintliga system. Det är viktigt att säkerställa en lämplig kapacitet/prestanda, eftersom alltför stora pumpar kan bli dyra på grund av motorernas energiförbrukning

Kommersiella applikationer

Centrifugalpumpar används inom en rad olika kommersiella och privata sektorer, inklusive:

• Självevakuerande jetstråle pumpar för bevattning och hortikultur.
• Flerstegs borrhålspumpar för uppfordring av vatten.
• Dränkbara pumpar med flottörer för tömning av regnvattentankar.
• Dränkbara pumpar med inbyggda kvarnar för att tömma gropar som innehåller smutsigt vatten.

Viktiga överväganden vid val av rätt pump

Vid val av rätt pump ska applikationen avgöra den mest lämpliga pumptypen. Parametrar som flöde och uppfordringshöjd (tryck), temperatur, flödeskarakteristik, ångtryck, partikelinnehåll, om vätskan är frätande eller giftig, och krav på hygien bestämmer den mest lämpliga pumpen. Det är också viktigt att välja rätt pumphjul och storlek för applikationen. Alla pumphjul har sina egna fördelar och nackdelar, har olika verkningsgrader och är lämpliga för olika applikationer och vätskor. Fullt öppna pumphjul är utformade för att minska slitage och risk för potentiella blockeringar, medan halvöppna pumphjul är lätta att rengöra och hantera utmanande vätskor som innehåller material innehållande fibrer och suspensioner. Slutna pumphjul är å andra sidan bra för kondenserade gaser, rena eller tunna vätskor som inte innehåller fasta ämnen och / eller aggressiva vätskor.

Varför välja AxFlow?

AxFlow erbjuder centrifugalpumpar och tillbehör till det bredaste spektrumet av industrier och applikationer. AxFlows mål är alltid att säkerställa att levererade centrifugalpumpar uppfyller kundernas krav och förväntningar. Behöver du stöd vid val av rätt pump för dina behov? Tveka inte att kontakta oss. AxFlows experter och ingenjörer kan ge vägledning från val och specifikation av centrifugalpumpar till installation och stöd vid uppföljning.