Pompe centrifuge

POMPE CENTRIFUGE

Pompele centrifuge fac parte din categoria pompelor cu rotor. Rotorul este prevazut cu palete si se invarteste cu turatie mare in interiorul corpului pompei, antrenand lichidul pompat, imprimandu-i si acestuia o mare viteza. Datorita fortelor centrifuge ce iau nastere, lichidul este impins spre peri­feria rotorului, unde o parte din energia lui cinetica se transforma in energie de presiune, impingand astfel lichidul in conducte de refulare. Spre deosobire de pompele cu piston, unde lichidul este debitat intermitent, pulsat, la pom­pele cu rotor circuitul de lichid este continuu.

Debitul si presiunea de refulare (inaltimea manometrica) depind direct de turatia rotorului si sunt in stransa legatura (pentru o pompa cu o turatie data, modificarea debitului atrage dupa sine variatia valorii presiunii).

Randamentul de pompare este in functie de forma paletelor rotorului si de forma camerei periferice a carcasei (statorului) care se executa in general in spirala si in care se fac eventual anumite amenajari (difuzor).

Caracteristic la aceste pompe este faptul ca ele nu pot porni decat daca, sunt amorsate (conducta de aspiratie si pompa, pline cu lichid); fac exceptie pompele centrifuge autoaspiratoare. Din aceasta cauza, in general, pompele centrifuge lucreaza inecat, adica amplasate sub nivelul lichidului, pentru ca pe baza principiului vaselor comunicante lichidul sa umple pompa.

Dupa diverse criterii functionale sau constructive se pot face o serie de clasificari ale pompelor centrifuge. De exemplu :

— pompe centrifuge cu un rotor (monoetajate) ;

— pompe centrifuge cu mai multe rotoare (trepte-multietajate) sau dupa. pozitia arborelui pompele pot fi:

— orizontale si

— verticale.

Schema unei pompe centrifuge cu un rotor este aratata in figura 10. Rotorul paletat este calat pe arborele de actionare si se invirteste in carcasa prevazuta uneori cu aparat director (stator), de asemenea paletat. Etansarea arborelui in consola se efectueaza, cu ajutorul cutiei de etansare. Aspira­tia se face prin racordul axial iar refularea are loc prin racordul tangent carcasei melcate a pompei. Lichidul are o miscare complexa in corpul pom­pei. Pentru ca lichidul sa intre in rotor fara socuri, care conduc practic la cres­terea pierderilor de presiune, paletele rotorului (care se executau la inceput drepte) se executa incovoiate. Pentru acelasi motiv al reducerii pierderilor de presiune, se prevede cu difuzor sau stator .

Fig. 10. Schema pompei centrifuge :

1 - conducta aspiratie ; 2 -conducta refulare ; 3 -arbore ; 4 –rotor ; 5-carcasa

Forma paletelor, sensul incovoierii si unghiul facut do paleta cu tan­genta exterioara au o mare influenta asupra valorii absolute a presiunii de refulare si asupra valorii pierderilor de presiune. Paletele incovoiate in sensul opus rotirii conduc la obtinerea unei inaltimi manometrice mai mici decat in cazul paletelor incovoiate in sensul miscarii de rotatie (care dau pierderi mai mari.de presiune); in practica se utilizeaza palete incovoiate inapoi.

Debitul pompelor centrifuge este in functie de dimensiunile geometrice ale rotorului si de turatia acestuia.

Inaltimea de aspiratie a pompei centrifuge depinde, ca si la pompa cu piston, de viteza de curgere a lichidului si de rezistentele hidraulice din con­ducta de aspiratie, precum si de temperatura lichidului.

Teoretic, la depresiunea creata de invartirea rotorului care zvarle la peri­ferie lichidul, presiunea atmosferica ar trebui sa poata ridica lichidul pina la 10 m Practic, datorita pierderilor hidraulice, inaltimea de aspiratie nu depa­seste valoarea de 6 .. .6.5 m la 10 .. .20°C si scade cu temperatura. De exemplu, la apa, la 65°C, H_a = 0.

In cazul cand presiunea din interiorul pompei scade, in zona sectorului de aspiratie, intr-un punct oarecare al vanei de lichid si devine mai mica de­cat valoarea tensiunii de vapori a lichidului la temperatura acestuia, se pro­duce evaporarea locala si se produc goluri de lichid. Acest lucru provoaca desprinderea lichidului de palete si suprafetele interioare si deranjeaza curge­rea lui corecta. Acest fenomen se numeste cavitatie, iar dereglarea curgerii -care.are ca urmari scaderea brusca a debitului si presiunii, precum si micsorarea randamentului - este continuat, de zgomote in pompa, socuri si vi­bratii, care pot produce distrugerea rotorului si chiar a carcasei. Procesul de deteriorare prin cavitatie se produce in modul urmator : bulele de vapori formate, care ajung intr-o zona cu presiune mai ridicata, se condenseaza. Apa care tinde sa le ia locul, se loveste cu forta mare de palete sau pereti (provocand desprinderea unor particule de metal (prin eroziune) sau fisurarea microscopica). Prezenta oxigenului in bulele de vapori-aer activeaza coro­ziunea, care se suprapune efectului mecanic al socurilor hidraulice. Acest fenomen, caracteristic la pompele centrifuge, apare si in cazul pompelor volumice supraturate (sau palete, pistoane sau roti dintate).

Elementele pompelor centrifuge. Materiale. Executie. Elementele principale ale unei pompe centrifuge — indiferent de tip — sunt: rotorul, carcasa, statorul (la unele), arborele, lagarele, presetupele si inelele de etansare.

Forma si marimea diferitelor organe trebuie sa asigure realizarea unor parametri necesari si o buna functionare. Materialele, diferite dupa natura lichidului de pompat, trebuie sa asigure o buna rezistenta la eroziune si uzura, precum si la coroziune (in cazul elementelor in contact cu lichidul).

Rotorul unei pompe centrifuge poate avea diferite forme, dupa tipul pompei si anume :

a) rotorul deschis (fig.11, a), compus dintr-un disc frontal paletat (pe o fata cand este simplu si pe ambele parti cand este dublu) ;

b) rotorul inchis (fig.11, b), compus, din doua discuri si palete ;

c) rotorul cu palele (fig.11, c) fara discuri (pereti), utilizat in cazul apei murdare.

Numarul paletelor este de 36 pina la 12, dupa marimea rotorului. Din total, jumatate sau un sfert pot fi mai scurte. Rotorul pompei fara presetupa are palete si pe dosul

discului.

Fig.11. Tipuri constructive de rotoare :

a — deschis ; b — inchis ; c — cu palete.

Rotoarele se executa prin turnare din fonta (cu conditia ca viteza peri­ferica sa nu depaseasca 35.. .40 m/s). La viteze periferice mai mari (pina la 80 m/sec) se utilizeaza bronzul (care uneori are si rol anticorosiv). Pentru presiuni mari sau cazuri speciale, se utilizeaza otelul turnat sau sudat (prin­derea paletelor prin sudura pe disc de tabla.)

Capetele paletelor se slefuiesc ca sa formeze o muchie ascutita, iar la pom­pele multietajate sau cele simple cu parametri inalti, paletele se prelucreaza; ca si suprafata discului. Dupa executia si finisarea rotorului, se monteaza: inele de etansare laterale (din fonta sau bronz) care asigura pierderi cat mai mici prin interstitii.

Operatia principala ce trebuie executata la un rotor este echilibrarea..

Carcasa pompei monoetajate sau cea a ultimei trepte de la pompele cu mai multe rotoare trebuie sa aiba forma melcata, care sa creeze un spatiu elicoidal, terminat printr-un difuzor, pentru lichidul condus la refulare. O astfel de forma este aratata in figura 12.

Etajele intermediare au carcase de forma cilindrica in care sunt montate dispozitivele de conducere. Fiecare etaj se monteaza independent si etansarea intre elemente se face metal pe metal sau pe cauciuc.

Corpul pompei (carcasa) se executa, de regula, prin turnare din fonta,, iar pentru presiuni peste 2,5 .. .3,0 MPa, din otel turnat (cu exceptia construc­tiilor speciale pentru fluidele corosive, unde se utilizeaza oteluri antiacide turnate).

Pentru inchidere sunt prevazute capace, iar pentru prinderile presetupelor si lagarelor

- bosaje, console sau goluri de prindere.

Statorul (dispozitivul de conducere) reprezinta o roata fixa formata din: doua discuri, putin evazate spre exterior si prevazuta cu palete.

Se executa prin turnare sau din table sudate. La construc­tiile actuale de pompe se renunta treptat Ia acest dispozitiv.

Arborele se executa din otel carbon de cali­tate sau din oteluri slab aliate (CrNi, CrMo). In cazul lichidelor agresive se utilizeaza bucse, de protectie. Fixarea rotorilor pe arbore, se face prin pene (de regula separat), avand bucse, distantiere intre ele. Problema principala a calculului arborelui, mai precis a grupului arbore-rotor, este verificarea la turatie critica ; turatia de regim trebuie sa fie cu 30 .. .35% mai redusa decat valoarea pulsa­tiei proprii a sistemului. In cazul arborilor suprasaturati (arbore elastic, spre deosebire de primul caz al arborelui rigid), se cere aceeasi distanta de 30 .. .35 % in plus.

Fig.12. Carcasa spirala   

Arborii pompelor se reazema pe lagarele cu rulmenti (radiali, radiali-axiali si axiali) sau lagare cu alunecare (bucse din bronz sau pe lagare compozitie). La unele constructii de pompe mai mari se utilizeaza ungerea sub presiune, sau la turatii ridicate racirea lagarelor (cu apa daca se pompeaza apa, printr-o conducta adusa de la pompa, sau cu circuit separat).

Cutia de etansare este montata pe peretele carcasei, sau capacului carcasei, acolo unde arborele iese din pompa.