clasificarea pompelor

8/10/2019 Clasificarea pompelor

1/26

248

CAPITOLUL 4.

POMPE

4.1. Noiuni fundamentale despre pompe

Pompa este o main care transform energia mecanic primit de la o surs deantrenare n energie hidraulic. Astfel, energia transmis lichidului poate fi utilizat potrivitscopului dorit: alimentare cu ap, transport hidraulic, acionare hidraulic etc. Deoarece

pompele sunt destinate mai ales transportului de lichide la distane i nivele diferite, utilizarealor s-a impus aproape pretutindeni unde s-a ivit necesitatea unui astfel de transport. nindustrie, pompele sunt utilizate nemijlocit n diverse procese tehnologice, vehiculnd o marevarietate de lichide, sau n scopuri auxiliare pentru alimentri cu ap industrial i potabil. nagricultur, pompele se utilizeaz n sistemele de irigaii i desecri, n sistemele dealimentare cu ap a localitilor rurale, a fermelor, sau direct n procesul de producie prinataarea lor la diverse maini agricole, cum sunt cele de combatere a duntorilor.

Deoarece transportul unui lichid cu ajutorul pompei presupune o continuitate acurgerii ntre sursa de alimentare i locul deversrii, aceasta nu se poate realiza dect ntr-o

instalaie hidraulic. O astfel de instalaie este alctuit n mod obinuit din: conducte,armturi, aparate de msur i bineneles pompa, ca element principal. Conductele au rolul dea face legtura ntre pomp i sursa de aspiraie i locul de refulare a lichidului. Din acestemotive, conducta care se racordeaz la rezervorul de aspiraie se numete conduct deaspiraie i, n mod analog, cea care unete tuul de refulare al pompei cu rezervorul derefulare, conduct de refulare.

Fig. 4.1. Instalaie n circuit deschis

n figura 4.1 este reprezentat schema unei instalaii hidraulice simple, n c ircuitdeschis. Instalaia se compune din urmtoarele elemente: sorbul S, montat la captulconductei de aspiraie CA, scufundat n lichid, pompa P, acionat de motorul electric EM,robinetul de reglare R i conducta de refulare CR. Ca aparate de msur sunt ataate: unmanovacuummetru MV, amplasat pe conducta de aspiraie, i un manometru M, montat peconducta de refulare a pompei.


2/26

249

Manovacuummetrul servete la msurarea depresiunii din conducta de aspiraie, iarmanometrul indic presiunea de refulare la ieirea lichidului din pomp. n unele situaii,manovacuummetrul poate indica i suprapresiune n aspiraie, cnd nivelul lichidului dinrezervorul de aspiraie este mai ridicat dect axa pompei cu o anumit nlime geodetic, saucnd se aspir din spaii aflate la presiuni mai mari dect presiunea atmosferic. Robinetul Rservete pentru reglarea debitului pompei n funcie de consumator.

Distanele sunt cotate cu urmtoarele semnificaii:HgA - nlimea geodetic de aspiraie i reprezint distana pe vertical dintrenivelul lichidului din rezervorul de aspiraie i axa rotorului pompei;

HgR - nlimea geodetic de refulare i reprezint distana pe vertical dintre axarotorului pompei i axa conductei orizontale de refulare; Hgtot -nlimea geodetic total, care este egal cu HgA+ HgR.

n figura 4.1 suprafeele lichidului din bazinul de aspiraie i din cel de refulare segsesc sub influena presiunii atmosferice, iar rezervoarele nu comunic ntre ele, astfel c,pentru acest gen de instalaii s-a adoptat denumirea de instalaie n circuit deschis. Prinanalogie, se consider instalaie n circuit nchis aceea la care rezervoarele de aspiraie irefulare sunt puse n comunicaie, iar lichidul poate fi recirculat, exemplu: instalaii de rcire.

Prin urmare, pompa este un element absolut indispensabil ntr-o instalaie hidraulic,

iar energia pe care o transmite lichidului se manifest prin circulaia acestuia n conducte, la oanumit presiune.

Astfel, ntr-o instalaie, pompa ndeplinete urmtoarele atribuii principale: de transvazare, atunci cnd lichidul este deplasat de la sursa de alimentare pn la

consumator; de recirculare, atunci cnd o cantitate limitat de lichid este vehiculat n circuit

nchis; de acionare, n cazul n care energia de presiune a lichidului este folosit pentru

producerea i amplificarea forelor.Din aceste atribuii decurg i condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc, din punct

de vedere hidraulic, pompa amplasat ntr-o instalaie, condiii care impun asigurareaparametrilor energetici necesari: debit i presiune.

Caracteristicile lichidului vehiculat n instalaie determin tipul constructiv alpompei i impun alegerea potrivit i adecvat a dimensiunilor acesteia.

Deoarece diversitatea instalaiilor hidraulice deservite de pompe este practicnelimitat, datorit nenumratelor domenii de activitate n care acestea i gsesc aplicarea,

pompa trebuie s posede anumite caliti valabile pentru orice tip de instalaie, 1. Dintreacestea, principalele caliti sunt:

Sigurana n funcionare. Prin aceasta se nelege c, n condiiile unei exploatricorecte, pompa trebuie s funcioneze nentrerupt o perioad de timp acceptabil,

pn la opririle necesare reviziilor. Aceast condiie trebuie s fie bine analizat dectre proiectantul instalaiei, la alegerea pompei, deoarece se tie c, n cazul

pompelor montate n instalaii tehnologice, oprirea accidental a acestora, datorit

defectrii pompei, provoac pagube care ntrec mult cheltuiala pentru cumprareaacesteia. Asigurarea parametrilor hidraulici solicitai. Prin aceasta se nelege c pompa

trebuie s realizeze caracteristicile nominale contractate, care sunt cele la carepompa va funciona cea mai mare parte din timpul ei de exploatare. Este de dorit cala valoarea nominal a caracteristicilor, pompa s funcioneze cu un randamentmaxim, realizndu-se prin aceasta o exploatare avantajoas din punct de vedereeconomic. Dar n practic exist situaii frecvente care cer ca pompele s


3/26


4/26

251

4.3.1. Funcionarea pompei centrifuge. Se poate afirma fr a grei c pompacentrifug este cea mai rspndit dintre toate tipurile constructive existente n prezent nlume. De altfel, tendina actual pe plan mondial este aceea de a utiliza astfel de pompe chiarn domenii n care n mod obinuit se folosesc pompe cu piston sau pompe cu angrenaje,respectiv n domeniul debitelor relativ reduse i a presiunilor ridicate.

Aceast tendin se datorete att simplitii constructive a pompei centrifuge, ct i

cheltuielilor de exploatare mai reduse. Totodat, prin utilizarea motoarelor de antrenare cuturaii ridicate, s-a reuit s se obin valori ale presiunii de refulare care anterior nu puteau fiobinute dect cu pompe cu piston.

Elementele hidraulice principale ce alctuiesc o pomp centrifug sunt rotorul sicarcasa pompei (figura 4.2). Dup cum se poate observa din figur, n carcasa 2, care areanumite forme dimensionate prin calculele de proiectare, se gsete montat pe un arborerotorul 1, alctuit din dou discuri solidarizate ntre ele printr-un numr de palete a crorform este de asemenea determinat de proiectant, n funcie de caracteristicile hidraulice pecare trebuie s le realizeze pompa.

Fig. 4.2. Organe hidraulice la o Fig. 4.3. Schema funcional a pomp centrifug pompei hidraulice 1-rotor; 2-carcas.Funcionarea propriu-zis a pompei are loc astfel: arborele fiind antrenat de la o

surs exterioar transmite rotorului o micare de rotaie; orice particul de lichid care segsete n contact cu rotorul, va fi proiectat ctre periferia acestuia, datorit forei centrifugece acioneaz asupra ei. Paletele au rolul de a dirija traiectoria particulei de lichid n aa felnct, la ieirea din rotor, aceasta s posede o energie cinetic care s poat fi transformat

apoi n energie potenial de presiune. La ieirea din rotor, particula de lichid este colectat ncarcasa pompei, iar de aici n continuare este dirijat spre conducta de refulare. S-a realizatastfel o deplasare a particulei de lichid de la intrarea n rotor pn la orificiul de refulare al

pompei. Acelai principiu este valabil i pentru o mas compact de lichid, care, sub aciuneaaceleiai fore centrifuge, parcurge traiectoria ctre orificiul de aspiraie al pompei i cel derefulare, realiznd un circuit continuu i, prin aceasta, fenomenul de pompare.


5/26

252

Din cele relatate mai nainte rezult c la o pomp centrifug, pentru a puteafunciona, lichidul trebuie s fie n permanen n contact cu rotorul, adic chiar de la

nceputul rotirii acestuia, n caz contrar deplasarea lichidului nemaiputnd avea loc.Evidenierea principiului de funcionare a pompei centrifuge este redat n schema

din figura 4.3. Orificiul de aspiraie al carcasei pompei este pus n legtur, prin intermediulconductei de aspiraie CA, cu lichidul din rezervorul de aspiraie. Din figur rezult c nivelul

lichidului se gsete la o cot inferioar nivelului axei rotorului, iar pentru ridicarea lui nconducta de aspiraie pn la nivelul acestuia este necesar crearea unei diferene de presiunentre cele dou nivele, care s acioneze n sensul curgerii lichidului spre rotor.

Operaia prin care se efectueaz punerea n contact a lichidului din rezervorul deaspiraie cu rotorul se numete amorsare. Aceast noiune este ntlnit frecvent ndomeniul exploatrii pompelor.

Aa cum s-a artat anterior, rotorul pompei centrifuge acioneaz direct asupralichidului, proiectndu-l spre periferia sa i, prin conducta de refulare CR, spre consumator. ncazul cnd rotorul nu se gsete n contact cu lichidul, ci numai cu aerul nconjurtor, sau cuun gaz oarecare, datorit densitii reduse a gazului, n comparaie cu cea a lichidului, foracentrifug cu care este acionat o particul de aer spre periferia rotorului este mult mai mic,astfel c aceasta nu poate fi evacuat din conducta de aspiraie pentru ca lichidul s-i ia locul.

De aici rezult c pompa centrifug prezint inconvenientul de a nu putea s se amorsezesingur, sau n limbaj adecvat, s se autoamorseze.

Parametrii hidraulici pe care-i poate realiza o pomp impun acesteia anumitedimensiuni constructive.

Se remarc faptul c proiectarea particulei de lichid ctre periferia rotorului seefectueaz cu o for centrifug a crei valoare este determinat de viteza de rotaie arotorului. De aici rezult c o pomp cu un singur rotor monoetajat poate realiza ocaracteristic funcional maxim, limitat de factorul vitez periferic.

Turaia de antrenare a pompelor a manifestat n permanen o tendin de cretere,oferind avantajul unui gabarit redus al pompei, dar ea nu poate depi totui anumite limitecondiionate de rezistena mecanic a materialului din care este confecionat rotorul. Astziexist n lume pompe antrenate la turaii de 6000 7000 rot/min, dar trebuie menionat c o

turaie prea ridicat prezint i dezavantajul nrutirii condiiilor de aspiraie a pompei, cutoate urmrile defavorabile pentru instalaie. Pompele acionate de motoare electrice sunt deobicei cuplate direct i antrenate la turaia nominal a acestora.

Pentru rile unde frecvena reelei electrice este de 50 Hz, turaiile de antrenare neglijnd alunecarea sunt: 500, 600, 750, 1000, 1500 i 3000 rot/min. n rile n carefrecvena reelei este de 60 Hz, valorile indicate mai sus se multiplic cu 1,2.

Mrimea diametrului rotorului mai este limitat i din motive de gabarit al pompei,care poate conduce la dimensiuni ancombrante neeconomice. Astfel valorile maxime alenlimii de refulare ce pot fi obinute de o pomp centrifug monoetajat, la turaii standardde funcionare, se situeaz n limitele 180 200 metri coloan de lichid pompat.

Pentru a realiza presiuni superioare, fr a apela la mrimea turaiei sau adiametrului rotorului, se utilizeaz soluia cu mai multe rotoare montate n serie. Pompacentrifug a crei construcie are rotoarele aezate n serie, se numete multietajat,considerndu-se c fiecare rotor reprezint un etaj.

n figura 4.4 este reprezentat o seciune longitudinal printr-o pomp cu rotoaremontate n serie. Din figur se vede c lichidul iese din rotorul 1 cu o anumit energie i estecondus printr-o carcas intermediar ctre aspiraia rotorului 2. Deoarece rotorul 2 este identicdin punct de vedere geometric cu rotorul 1, el va transmite lichidului, la rndul su, o cantitateidentic de energie, dar preluat de la nivelul produs de rotorul 1, astfel c la ieirea dinrotorul 2 lichidul va avea o presiune a crei valoare va fi de dou ori mai mare dect cea


6/26

253

realizat de rotorul 1.La intrarea n rotorul urmtor lichidul va avea suma energiilor primite nrotoarele 1 i 2, fenomenul repetndu-se pn la ieirea din ultimul rotor, cnd presiunealichidului este egal, n mod teoretic, cu suma presiunilor realizate de fiecare rotor. n mod

practic, presiunea total este mai mic dect cea teoretic, datorit pierderilor hidraulice dininterstiii.

Fig. 4.4. Seciune printr-o construcie cu rotoare aezate n serie.

Astfel, costrucia multietajat a unei pompe centrifuge permite obinerea unor

nlimi de refulare ridicate, pstrnd diametrul rotoarelor i turaia de antrenare n limiteadmisibile.

Bineneles c la aceste construcii dimensiunea longitudinal a pompei cretecorespunztor cu numrul de etaje. n practic, construciile obinuite nu depesc un numrde 15 etaje. Exist ns i construcii speciale, cum este cazul pompelor verticale folosite nindustria petrolier, unde numrul de etaje poate fi mult mai mare, n funcie de nlimea de

pompare necesar. Spre exemplificare, pompele cunoscute sub denumirea de pompe REDAau pn la 400 ( patru sute) de etaje, atingnd nlimi de pompare de ordinul a 3000 metricoloan de lichid. La astfel de construcii ns, diametrul rotoarelor este foarte redus,maximum 80 mm, iar limea etajului nu depete 20 25 mm.

4.3.2. Efortul axial. Noiunea de efort axial, mpingere axial sau foraxial, este utilizat curent n limbajul din domeniul pompelor i reprezint, aa dup cum

indic i denumirea, rezultanta unor fore care acioneaz axial, n lungul arborelui. Acestefore iau natere din presiunile diferite ce se creeaz pe suprafeele organelor aflate n micare

n masa de lichid.


7/26

254

Fig. 4.5. Repartiia presiunilor pe suprafeele exterioare ale rotoruluin figura 4.5 este reprezentat repartiia sarcinilor pe suprafaa exterioar a rotorului

unei pompe centrifuge. n timpul funcionrii, lichidul este proiectat de rotor n carcasa d erefulare, unde i crete presiunea n raport cu cea existent la intrarea n rotor. O parte dinlichid ptrunde prin interstiii n ambele pri ale rotorului, la o presiune mai redus, datoritefectului de laminare.

Folosind notaiile din figur se poate scrie:

2022 4 ddpF rr

; 222021 44 arraa ddpddpF

n care F1i F2reprezint forele ce acioneaz pe ambele suprafee ale rotorului, iarpa este presiunea absolut a lichidului la intrarea n rotor. Fcnd diferena ntre F2 i F1rezult fora axial Fa:

2220220212 444 arraarra ddpddpddpFFF

sau:

ar

a

app

ddF

4

20

2

(4.1)

Deoarece totdeaunapr>pa, fora rezultant are o valoare pozitiv, iar sensul ei estendreptat spre orificiul de aspiraie al pompei, pe direcia axei acesteia. n realitate aceast

for este mai mic dect valoarea determinat cu ajutorul relaiei (4.1), deoarece datoritdevierii curentului de lichid n rotor, din direcia axial n cea radial, ia natere o for care

poate fi determinat cu ajutorul teoremei impulsului i care este de sens contrar sensului foreiaxiale, micorndu-se astfel efectul acesteia.

Aa cum rezult din figur, repartiia presiunilor pe feele exterioare ale rotorului,datorit antrenrii lichidului n micarea de rotaie, are loc dup o curb care reprezint un

paraboloid de revoluie. Prin urmare, fora axial, sau efortul axial, tinde s deplaseze rotorul


8/26

255

mpreun cu arborele, ctre partea de aspiraie a pompei, situaie din care rezult necesitateaechilibrrii acestui efort, prin adoptarea unor soluii constructive corespunztoare.

n cazurile obinuite, acest lucru se realizeaz de ctre nsui lagrul pompei, careeste constituit din rulmeni cu capacitate de preluare a sarcinilor axiale. Dac acestea atingvalori importante, ceea ce ar conduce la uzuri premature ale rulmenilor, se utilizeaz metodede echilibrare hidraulic care descarc lagrele i permit astfel reducerea dimensiunilor

acestora. Deoarece efortul axial reprezint n multe cazuri surse de defeciuni mecanice, ntimpul exploatrii, cunoaterea diverselor metode de echilibrare, caracteristice pentru anumitetipuri de pompe, poate oferi persoanelor ce se ocup cu exploatarea pompelor posibilitateadepistrii din timp a defeciunilor ce pot surveni din aceast cauz.

n figura 4.6 este prezentat soluia echilibrrii axiale cu ajutorul gurilor deechilibrare. n discul posterior al rotorului sunt practicate un numr de guri a cror seciuneeste determinat astfel ca presiunea p r s aib o valoare apropiat de pa. n prealabil,construcia prevede montarea unor inele denumite labirini, al cror rol const n creareaunor interstiii foarte mici, de ordinul zecimilor sau chiar sutimilor de milimetru, prin carelichidul refulat care se rentoarce n aspiraie i reduce presiunea datorit laminrii. Acestsistem prezint inconvenientul c prin gurile de echilibrare ia natere un curent n circuit

nchis, dinspre refulare ctre aspiraie, micornd astfel randamentul volumic al pompei ideci debitul refulat.

n figura 4.7, n care este prezentat schema echilibrrii efortului axial prin utilizareaunui rotor cu dubl aspiraie, rotorul este perfect simetric, astfel c suprafeele pe careacioneaz presiunile de sens contrar sunt egale, iar eforturile axiale vor fi i ele egale,anulndu-se reciproc. Aceast soluie se aplic n special la rotoarele de dimensiuni mari,unde forele axiale ating valori importante.

Fig.4.6. Echilibrarea efortului axial prin Fig. 4.7. Rotor cu dubl

guri de echilibrare; aspiraie, echilibrat 1inel labirint hidraulic

n figura 4.8 este prezentat o soluie de echilibrare axial care se aplic n cazulpompelor multietajate. Echilibrarea n cazul acestei soluii se realizeaz prin aezareasimetric a unui numr egal de rotoare. Lichidul refulat de ultimul rotor din prima grup estetrimis printr-o conduct de legtur la primul rotor din grupa opus.


9/26

256

Fig. 4.8. Echilibrarea axial prin rotoare montate simetric

Deoarece din punct de vedere dimensional rotoarele sunt egale, sarcinile pe rotor vorfi de asemenea egale, dar de sens opus, astfel c forele axiale se anuleaz reciproc. Rotoareleambelor grupe sunt egale dimensional, dar nu sunt identice, deoarece sensul de rotaie fiindacelai, traseul paletelor unui grup de rotoare este simetric fa de cellalt grup (apare ca oimagine n oglind).

Fig. 4.9. Pomp multietajat cu disc de echilibrare

O alt metod de echilibrare, utilizat n special la pompele multietajate de presiunenalt, cum sunt cele de alimentare a cazanelor, este prezentat n figura 4.9 i se bazeaz pe

principiul echilibrrii hidraulice cu ajutorul discului de echilibrare. Din figur se observ cdiscul de echilibrare D este solidarizat cu arborele pompei i se rotete odat cu acesta. El estemontat dup ultimul rotor spre partea de refulare a pompei; discul d este fixat n carcasa

pompei, fiind amplasat simetric n faa discului mobil.n timpul funcionrii pompei, lichidul refulat de rotor ptrunde n spaiul I, iar de

acolo prin interstiiul y, n spaiul II. Lichidul ajunge n spaiul II cu o presiune mai redusfa de presiunea de refulare deoarece a suferit o laminare n interstiiuly. Presiunea lichiduluidin spaiul II acioneaz asupra discului D i caut s deplaseze ntreg ansamblul rotitor

disc, arbore, rotoare n sens opus sensului de acionare a forei axiale, care este ndreptatspre aspiraia pompei. Spaiul III este racordat cu conducta de aspiraie, depresiunea din acestspaiu acionnd n acelai sens ca i suprapresiunea din spaiul II. Sistemul are avantajul ceste autoreglabil, deoarece, la o deplasare mai mare a discului D, interstiiul E se mrete, iarpresiunea lichidului scade, astfel c discul tinde s revin n poziia iniial.

Supravegherea funcionrii corecte se face prin urmrirea unui reper care indiclimitele corecte ntre care se poate deplasa arborele. Aceste limite nu trebuie depite,deoarece n caz contrar, discurile intr n contact direct i se uzeaz prematur. De aici provine


10/26

257

i denumirea de discuri de uzur, care se folosete destul de frecvent, dar care nu esteadecvat deoarece pompa nu trebuie s funcioneze n acest regim. Rezult astfel condiia ca

presiunea de refulare a pompei s nu scad sub o anumit valoare, prescris de ctre furnizorla contractarea pompei.

Dac n funcionare se constat c presiunea de refulare este sub limita indicat, seva nchide vana de refulare pn ce se obine valoarea prescris. n practic, exist mai multe

soluii de echilibrare cu ajutorul discului, dar principiul de funcionare este acelai. Se nelegec echilibrarea efortului axial cu ajutorul discului se poate aplica numai la pompele destinates funcioneze n instalaii de pompare care utilizeaz lichide curate, fr impuriti mecanicen suspensie. Dac lichidul conine particule dure, acestea vor provoca uzura rapid adiscurilor prin abraziune.

4.3.3. Turaia specific. Aceasta este o noiune care caracterizeaz performaneleunor rotoare asemntoare din punct de vedere geometric.

Turaia specific se determin pentru un rotor model, ale crui performanehidraulice sunt: debitul Q = 1m3/s i nlimea de pompare H = 1m.

Valoarea turaiei specifice nqse determin cu ajutorul relaiei

nq= n * Q1/2

* H-3/4 (4.2)

Atunci cnd turaia specific se raporteaz la puterea de 1 CP, valoarea eisedetermin cu relaia :

ns= n * P* H

-5/4 (4.3)Turaiile specifice nq i ns, denumite i cu termenul de rapiditate adoptat din

terminologia turbinelor hidrauliceconstituie un criteriu de clasificare a rotoarelor, utilizat nmod frecvent de constructorii de pompe.

Astfel, dup valorile rapiditii nqi ns, rotoarele pompelor centrifuge se mpart n: rotoare lente, nq= 930 ns= 33110 rotoare normale, nq= 3050 ns= 110185 rotoare rapide, nq= 5080 ns= 185290

Rotoarele pompelor diagonale i axiale au urmtoarele valori: rotoare diagonale rapide nq= 80120 ns= 290440 rotoare axiale rapide nq= 120300 ns= 4401100

Relaia dintre ns i nq, valabil pentru pompele care vehiculeaz ap la temperaturamediului ambiant, este

ns=3,65nq (4.4)

Mrimile utilizate la calcularea turaiilor specificenq i ns se exprim n uniti demsur SI i MKfS de aceea n forma n care sunt prezentate ele reprezint mrimidimensionale

nq [m3/4 * s-3/2]

i ns[kgf1/2

* m-3/4

* s-3/2

].

Dac se folosete un alt sistem de msur, valorile turaiilor difer, fapt care poateconduce la erori de interpretare.

Pentru a obine valori dimensionale, n relaia lui nqse introduce acceleraia cderiilibere:

nq= n* Q1/2(gH)-3/4. (4.5)


11/26

258

n ultimul timp, pentru a caracteriza mai sugestiv regimul optim de funcionare alpompei ( Qopt, Hopt, max ), s-a introdus un nou termen denumit numr caracteristic,simbolizat cu litera K i determinat prin relaia

K = 2 * nQopt1/2(gHopt)

-3/4 (4.6)

Termenul K este de asemenea o mrime adimensional, iar relaia de legtur dintre

K i nqeste K nq/53.

n figura 4.10 sunt prezentate diverse forme de rotoare caracterizate de turaiaspecific.

Rotor lent Rotor normal Rotor rapid Rotor diagonal Rotor axialFig. 4.10. Schema rotoarelor caracterizate de turaia specific nq( ns)

4.3.4. Legea similitudinii. n teoria mainilor hidraulice s-a determinat o lege asimilitudinii aplicabil i la pompe. Aceast lege este folosit la stabilirea formei idimensiunilor unor pompe mari, n baza rezultatelor obinute pe un model redus, ncercat nlaborator, sau pentru determinarea dimensiunilor unei pompe ce urmeaz a fi proiectat, pe

baza rezultatelor obinute cu o pomp model din exploatare, sau n cazuri frecvente, pentru

determinarea parametrilor hidraulici ai unei pompe supus la un alt regim de funcionare (turaie diferit, lichid cu alte caracteristici ).Din punct de vedere al exploatrii, legea similitudinii se utilizeaz n special la

schimbarea regimului de funcionare la o pomp dat, n scopul determinrii noilor valori alecurbei caracteristice. La aplicarea acestei legi trebuie s se in seama de condiiile defuncionare referitoare la regimul de curgere, care presupune ca noile valori ale cifreiReynolds, precum i ale coeficientului de cavitaie, s fie ct mai aproape de cele iniiale.

Pentru cazul funcionrii unei pompe la un regim asemntor dar la turaii diferite,relaiile de calcul sunt urmtoarele:

2

1

Q

Q=

2

1

n

n;

2

1

H

H=

2

2

1

n

n;

2

1

P

P=

3

2

1

n

n (4.7)

Din aceste relaii rezult c debitul Qeste direct proporional cu turaia, nlimea depompareHesteproporional cu ptratul turaiei, iar puterea pompei Peste proporional cucubul turaiei.

Prin urmare: atenie la nlocuirea motorului de antrenare atunci cnd se modificturaia pompei.

4.3.5. Funcionarea pompei axiale ( elicoidale ). Pompele axiale au cptat aceastdenumire datorit direciei de curgere a curentului de lichid, care ptrunde i iese din rotor


12/26

259

coaxial. Construcia acestui tip de pomp cuprinde un rotor ce se rotete ntr-o carcastubular, realizat tehnologic dintr-o eav de diametru mare. Rotorul este alctuit dintr-un

butuc pe care sunt fixate un numr de palete cu profil elicoidal. Principiul de funcionare alpompelor axiale se deosebete de cel al pompelor centrifuge prin aceea c parametriihidraulici obinui nu sunt rezultatul aciunii forei centrifuge asupra particulei de lichid;fenomenul de pompare la acest tip de pomp are loc datorit circulaiei i forelor

hidrodinamice ce iau natere n jurul paletei atunci cnd rotorul se rotete n lichid.Se poate face o analogie ntre rotorul pompei axiale i elicea de avion, de vapor saurotorul unei suflante axiale. Astfel, la rotire, rotorul tinde s se nurubeze n lichid dar, spredeosebire de avion sau vapor, pompa fiind fix, lichidul va fi acela care se va deplasa din faspre spatele rotorului.

Datorit formei elicoidale a paletelor i funcionrii analoage cu cea a elicelor deavion sau vapor, aceste pompe se mai numesc i elicoidale.

Fig. 4.11. Schema pompei axiale

n figura 4.11 este prezentat schema unei pompe axiale. Pompele axiale, datoritconstruciei lor, sunt capabile s deplaseze cantiti mari de lichid, corespunztoaredimensiunii corpului ( tubului ) pompei. De aceea ele sunt utilizate cu precdere nagricultur, la irigaii i desecri, care necesit debite importante la nlimi de pomparereduse.

Construciile moderne sunt prevzute cu posibiliti de modificare a unghiului denclinare a paletelor, n timpul funcionrii, permind astfel acoperirea unui cmp larg decaracteristici. Astfel, considerndu-se unghiul de nclinare a paletei n raport cu planul

perpendicular pe axa pompei (vezi figura 4.11), la micorarea acestui unghi, debitul pompeise va reduce, iar la creterea lui, debitul va crete. Unghiul de nclinare a paletei variaz ntreanumite limite, depirea acestora conducnd la nrutirea apreciabil a randamentuluihidraulic al pompei. n mod obinuit, valorile acestui unghi () sunt cuprinsentre -10 i + 6grade. Datorit seciunilor mari de trecere, pompele axiale permit pomparea lichidelor ceconin corpuri n suspensie, fr pericol de nfundare a aspiraiei. Ele se monteaz de obicei n

poziie vertical, dar pot funciona i n poziie orizontal sau mai rar nclinat.Amplasarea vertical necesit spaii reduse, deci construcii de staii de pompare economice.

n mod analog cu funcionarea pompelor centrifuge, i la pompele axiale se producefenomenul hidraulic al mpingerii axiale, iar la pompele aezate vertical, la acest efort se maiadaug i cel datorat greutii pieselor n rotaie arbore, rotor, cuplaj. La pompele axiale nuse pot aplica aceleai soluii de echilibrare ca la pompele centrifuge, deoarece construcia

pompei nu permite realizarea unei echilibrri hidraulice. De aceea tot efortul axial este preluatde lagre (crapodine) axiale, sau direct de ctre lagrul motorului de antrenare, atunci cndacesta este special construit cu aceast posibilitate.

4.3.6. Funcionarea pompelor volumice. Principiul de funcionare a pompelorvolumice se bazeaz pe variaia de volum produs de un organ al pompei n contact cu


13/26

260

lichidul ce execut o micare periodic. Variaia de volum (conform legii Boyle-Mariottep*V = const.) are loc concomitent cu o variaie a presiunii, astfel nct, la o mrire avolumului, n camera de lucru a pompei presiunea scade sub valoarea presiunii atmosferice.Dac n acest moment camera de lucru este pus n comunicaie cu conducta care facelegtura cu bazinul de aspiraie, lichidul din bazin va ptrunde n aceast camer, fiind mpinsde presiunea atmosferic ce se exercit la nivelul su superior. La micorarea volumului

camerei de lucru, presiunea lichidului va crete i, dac n acest moment se face legtura cuconducta de refulare, lichidul va fi pompat la consumator.Deci, ca i n cazul pompelor centrifuge, organul de lucru al pompei, denumit n

mod uzual piston, transmite direct lichidului o cantitate de energie care se manifest prindeplasarea lui i totodat prin creterea presiunii acestuia.

Pentru a putea funciona, camera de lucru a pompei volumice nu trebuie s fie pusconcomitent n comunicaie cu conductele de aspiraie i refulare. Separarea comunicaiilor serealizeaz, la construciile actuale, cu ajutorul unor soluii care prevd supape de sen s (deaspiraie i de refulare), sau prin practicarea unor fante ce sunt acoperite sau descoperite lamomentul oportun, chiar de ctre organul de lucru.

4.3.6.1.Pompe volumice cu micare alternativ.

Fig. 4.12. Schema funcional a pompei cu piston

n figura 4.12 este prezentat schema de funcionare a unei pompe volumice cupiston. Funcionarea are loc astfel: la deplasarea pistonului P spre dreapta, camera din faapistonului i mrete volumul realizndu-se astfel o depresiune care produce deschidereasupapei de aspiraie Sa i nchiderea supapei de refulare Sr; lichidul din vasul inferior esteaspirat n pomp i umple spaiul degajat de piston. Dup terminarea cursei, pistonul ncepe sse deplaseze spre stnga, micornd volumul camerei de lucru. Sub aciunea presiuniiexercitate de piston, lichidul nchide supapa de aspiraie i deschide supapa de refulare i esteastfel evacuat prin orificiul acesteia din urm, ctre vasul superior. La urmtoarea curs apistonului, ciclul se repet realizndu-se astfel efectul de pompare.

Pompa cu piston descris mai sus face parte din categoria pompelor volumice cumicare alternativ. La pompele cu piston cu micare alternativ este caracteristic faptul cspaiul de aspiraie este separat de cel de refulare nu prin intermediul pistonului ci prinsistemul de distribuie alctuit din cele dou supape de sens. Pompele volumice cu micarealternativ sunt actualmente realizate n nenumrate variante constructive, n funcie de scopi destinaie, care nu pot fi prezentate n cadrul acestei lucrri, dar pentru familiarizarea cudenumirile i noiunile specifice corecte se prezint mai jos principalele caracteristiciconstructive ale acestor tipuri de pompe, ntlnite mai frecvent n practic.

Astfel pompele al cror piston pompeaz lichidul numai ntr-un singur sens al curseise numesc pompe cu simpl aciune. Cele la care pistonul aspir i refuleaz n ambele


14/26

261

sensuri ale cursei se numesc pompe cu dubl aciune. Pompele cu un singur cilindru delucru se numesc pompe simplex, cele cu doi cilindri paraleli pompe duplex iar cele cutrei cilindri paraleli pompe triplex. Pompe cu patru cilindri de lucru, quadruplex, se

ntlnesc mult mai rar.Pompele acionate de maini cu abur, la care pistonul pompei i cel al mainii cu

abur sunt cuplate pe o tij comun se numesc pompe cu aciune direct.

4.3.6.2. Pompe volumice cu micare rotitoare. Pompele volumice ale cror organede lucru execut micri de rotaie sunt utilizate n mod frecvent n toate ramurile industrialei n mod special n domeniile unde nu pot fi utilizate pompele centrifuge sau pompele cupiston, respectiv acolo unde se cer debite continue la presiuni relativ nalte, iar lichidele secaracterizeaz prin viscoziti mari.

Principiul de funcionare al acestor pompe este acelai ca i la pompele cu piston,respectiv se bazeaz pe variaia de volum, dar n acest caz pistonul nu mai execut o micarerectilinie alternativ, ci una de rotaie. Totodat el nu mai are form de di sc sau plunger, cieste obinut pe baza unor profile rezultate din calculele de proiectare specifice tipuluiconstructiv al pompei.

La pompele volumice cu micare rotitoare, spaiul de aspiraie este separat de cel derefulare chiar prin intermediul pistonului propriu-zis i, din acest motiv, aceste pompe nu mai

sunt dotate cu organe de distribuie, care sunt supapele.Printre construciile cele mai cunoscute de astfel de pompe se pot enumera: pompele

cu angrenaje, pompe cu rotor excentric (cu palete, cu role, cu segment separator, cu urubexcentric) i nc multe alte construcii speciale.

n categoria pompelor cu angrenaje, cele mai rspndite sunt: pompele cu roidinate, pompele cu uruburi i, n general, toate pompele denumite cu pistoane profilate.

Fig. 4.13. Schema funcional a pompei cu roi dinate

n figura 4.13 este prezentat schema de funcionare a unei pompe cu roi dinate.Conform schemei din figur, funcionarea are loc astfel: la rotirea roii 1, numit roatconductoare, n sensul indicat pe desen, roata 2, denumit roat condus, angrenat curoata 1, se rotete n sens invers, astfel nct camera de aspiraie i mrete volumul cu ocantitate echivalent cu spaiul cuprins ntre dinii a b i a b. Prin aceasta se creeaz odepresiune iar lichidul este aspirat n camera de aspiraie A, de aici ptrunde n golurile dintre


15/26

262

dini i este transportat de ctre acetia spre camera de refulare R. Pe msura rotirii, volumulcamerei de refulare se micoreaz cu o cantitate echivalent cu spaiul cuprins ntre dinii c d i c d, iar lichidul este obligat s ptrund n conducta de refulare. Dup cum se poateobserva, n cazul pompelor cu roi dinate, dinii acestora joac rolul pistonului ce acioneazdirect asupra lichidului. Pompa cu roi dinate descris mai sus face parte din categoria

pompelor cu angrenare exterioar. Exist ns i construcii cu angrenare interioar, la care

roata condus se gsete n interiorul roii conductoare, dar acestea sunt mai rar ntlnite nprocesele industriale.Pompele cu roi dinate sunt destinate s vehiculeze lichide unguente, deoarece

ungerea angrenajului i a lagrelor de sprijin se realizeaz chiar cu lichidul pompat. Mai rar,pentru lichide neunguente, se folosesc variante constructive la care lagrele se gsesc nexteriorul pompei, fiind unse separat cu ulei sau unsoare consistent. De asemenea, exist iconstrucii la care corpul pompei este nconjurat de o manta exterioar care formeaz cuacesta un spaiu nchis n care se introduce un agent de nclzire (ap, abur) cu scopul de amicora viscozitatea lichidului pompat, atunci cnd acesta este prea vscos.

Debitul pompei cu roi dinate are un oarecare grad de neuniformitate (pulsaii),datorit divizrii spaiului de lucru de ctre dinii roilor conjugate, ceea ce reprezint uninconvenient important pentru unele instalaii mai pretenioase (acionri la maini-unelte).

n afar de pompele cu roi dinate, care alctuiesc categoria reprezentativ apompelorvolumice, exist i alte tipuri constructive, folosite din ce n ce mai mult n diversedomenii cu caracter specific i care s-au impus ateniei utilizatorilor. Dintre acestea, ocategorie important o reprezint pompele cu uruburi, denumite astfel datorit formei pe careo au organele de lucru (rotoarele), form care este un profil elicoidal asemntor spirei unuiurub. Aceste tipuri de pompe se construiesc n dou variante: cu dou uruburi i cu treiuruburi. Exist ns i unele construcii speciale , care au mai multe rotoare dispuse circular,dar utilizarea lor este limitat.

Fig. 4.14. Pompa cu dou uruburi, cu angrenare direct

n figura 4.14 este prezentat construcia unei pompe cu dou uruburi. Pompa estealctuit dintr-o carcas, n interiorul creia se rotesc cele dou rotoare (uruburi), dintre care

unul este conductor, iar cellalt condus. Transmiterea micrii de la urubul conductor la celcondus se realizeaz prin angrenare direct astfel c flancurile spirelor sunt n contact

permanent, iar linia de angrenare asigur o etanare ermetic continu ntre spaiul deaspiraie i cel de refulare.

Pentru o angrenare corect, profilul flancurilor spirei n seciune normal pe axauruburilor este o curb epicicloid.


16/26

263

Fig. 4.15. Pomp cu dou uruburi, cu angrenare prin roi dinate

O alt soluie constructiv folosit la pompele cu dou uruburi este prezentat nfigura 4.15. La aceast pomp, transmiterea micrii de la urubul conductor la cel condus serealizeaz prin dou roi dinate fixate la capetele arborilor. La aceast construcie, flancurilespirelor nu sunt n contact, ntre ele existnd un interstiiu foarte mic prin care are loc orecirculare a debitului de lichid din spaiul de refulare spre cel de aspiraie, fapt care are caefect reducerea randamentului volumic al pompei.

Profilul flancurilor spirelor n seciune normal pe axa uruburilor este de formriglat (dreptunghiular sau trapezoidal), ceea ce favorizeaz proiectarea i execuia sculelorde prelucrare, deci se obine o reducere a costurilor de fabricaie. La aceste pompe, uzurileflancurilor spirelor sunt practic inexistente, dar presiunea maxim ce poate fi realizat nudepete 20 bar.

Fig. 4.16. Pomp cu trei uruburi

O alt variant de pomp cu uruburi este construcia cu trei uruburi, prezentat nfigura 4.16. Pompa este asemntoare cu cele descrise anterior, dar organele de lucru suntalctuite din trei rotoare (uruburi), dintre care cel median este conductor, iar celelalte dousunt conduse. Prin aceast amplasare, se creeaz posibilitatea obinerii unui debit sporit ntr-oconstrucie compact. La pompele cu trei uruburi, transmisia micrii de la urubulconductor la cele conduse se realizeaz numai prin angrenarea direct a flancurilor spirelor,


17/26

264

deci pe baza unui profil epicicloidal. Angrenarea prin roi dinate exterioare ar conduce laconstrucii complicate i la dificulti de sincronizare a roilor i uruburilor.

Datorit liniei de angrenare ermetice, pompele cu uruburi cu profil epicicloidal potrealiza presiuni pn la 80 bar, iar unele construcii speciale ating valori de 200 bar. La aceste

pompe, uzura rotoarelor este mai rapid, iar tehnologia de fabricaie mai complicat.Fenomenul de pompare are loc la rotirea uruburilor datorit deplasrii spaiilor volumice

cuprinse ntre spirele uruburilor i peretele interior al carcasei pompei; umplerea spaiilor serealizeaz n perioada de aspiraie, cnd, prin deplasarea spirelor, volumul camerei deaspiraie crete. n mod analog, refularea lichidului se datorete micorrii volumului camereide refulare cu o cantitate echivalent cu volumul ocupat de spire. De fapt spira joac rolulunui piston fr sfrit, iar lungimea ei (numrul de spire) determin gradul de etanare a

pompei i prin aceasta presiunea maxim ce poate fi realizat.Pompele cu uruburi se utilizeaz la vehicularea lichidelor unguente, cu viscoziti

pn la 15000 cSt. Cele cu dou uruburi i angrenare exterioar pot pompa i lichideneunguente sau corosive. Debitul acestor pompe este continuu, fr pulsaii, fapt pentru caresunt utilizate ca pompe de ungere pentru lagre de motoare sau turbine i ca pompe deacionare a mainilor-unelte.

O alt categorie de pompe volumice rotative este aceea a pompelor cu pistoane

profilate, denumite astfel datorit formei organelor de lucru. Aceste pompe se utilizeaz maiales pentru pomparea lichidelor foarte vscoase, spumoase sau cu tendin de coagulare.

Fig. 4.17. Pomp cu piston cu Fig. 4.18. Pomp cu piston cu o arip dou aripi

n figura 4.17 este prezentat schema unei pompe cu piston cu o singur arip.Pompa este alctuit din dou rotoare profilate asimetric (cu o singur arip), amplasate ntr-ocarcas comun. Transmiterea micrii de la rotorul conductor la cel condus se realizeaz

prin dou roi dinate montate pe capetele arborilor. Profilele nu sunt n contact, darinterstiiile care separ spaiul de aspiraie de cel de refulare sunt foarte mici, de ordinul 0,05mm, astfel c pierderile de debit sunt reduse.

n figura 4.18 este prezentat schema unei pompe cu piston cu dou aripi. La aceastpomp rotoarele au aripi simetrice, iar profilul acestora este astfel conjugat nct interstiiul sepstreaz constant n orice poziie. Fenomenul de pompare are loc datorit variaiei de volum,create prin rotirea pistoanelor.


18/26

265

Fig. 4.19. Pomp cu piston Fig. 4.20. Pomp cu palete culisante raclor

n figura 4.19 este prezentat schema unei pompe cu piston raclor. Pompa estealctuit dintr-o carcas n interiorul creia se rotete un rotor de form eliptic. Tot n carcasse mai gsete un bra oscilant care are o muchie ce se reazem pe conturul exterior alrotorului. Pompa este utilizat la pomparea lichidelor ce manifest tendin de aderare lasuprafeele metalice.

n categoria pompelor cu pistoane profilate mai exist i alte tipuri de construcii cumai multe aripi, dar utilizarea acestora este limitat.

O alt categorie de pompe volumice rotitoare, care au o caracteristic comun, estecea a pompelor cu rotorul plasat excentric n carcas.n figura 4.20 este prezentat schemaunei astfel de pompe, denumit cu palete culisante. Pompa este alctuit dintr-un rotor al

crui ax este decalat fa de axul carcasei cu o anumit valoare denumit excentricitate,astfel nct ntr-o poziie determinat rotorul este tangent la carcas. n rotor sunt prevzutefante radiale, n care pot culisa liber dou sau mai multe palete lamelare. Datorit amplasriiexcentrice a rotorului, n carcas apare un spaiu n form de secer, care se mrete de la

poziia de tangen a rotorului pn la poziia diametral opus, unde atinge valoarea maximapoi se micoreaz n mod simetric. La rotirea rotorului, paletele sunt proiectate spre periferiacarcasei i alunec pe conturul interior al acesteia, separnd spaiul de aspiraie de cel derefulare. Aspiraia se face n zona de cretere a spaiului n form de secer, iar refularea nzona de reducere a acestuia.

Pompele cu palete ndeplinesc n mod obinuit dou funciuni principale: funcia depomp de acionare, atunci cnd pompeaz lichid n diverse sisteme de transmisii hidraulice,realiznd presiuni de ordinul a 100 bar i funcia de pompe de vid, atunci cnd vehiculeaz

gaze; cu o etanare corespunztoare ele pot realiza valori ale vidului de 10-2

mbar.


19/26

266

Fig. 4.21. Pomp cu role Fig. 4.22. Pomp cu segment separator

n figura4.21 este prezentat construcia unei pompe cu role. i la aceast pomp,rotorul este plasat excentric n carcas, dar, n loc de fante, el este prevzut cu alveole n carese introduc role cilindrice. La rotirea rotorului, rolele sunt proiectate spre exterior i serostogolesc pe conturul interior al carcasei. Prin aceast soluie se nlocuiete frecarea dealunecare existent la pompele cu palete cu o frecare de rostogolire, ceea ce are ca efectreducerea uzurilor pieselor aflate n micare.

Deoarece i aici ia natere un spaiu n form de secer, principiul de funcionareeste identic cu cel al pompelor cu palete, rolele realiznd separarea dintre celulele cu presiuni

diferite. Pompele cu role se utilizeaz pentru vehicularea lichidelor corosive sau cu viscozitatemai mare, n instalaii care necesit debite mai reduse la presiuni medii de ordinul 20 25 bar.Un exemplu tipic de utilizare a acestor pompe l reprezint mainile de combatere aduntorilor n vii i livezi, unde pompa realizeaz presiunea necesar pulverizrii agentuluide lucru. O alt construcie cu rotor excentric fa de axul carcasei este pompa cu segmentseparator, prezentat n figura 4.22. Rotorul acestei pompe, avnd axul decalat fa de axulcarcasei, este prevzut la partea superioar cu un corp de ghidare care poate oscila ntr-unloca al carcasei pompei. Micarea rotorului n carcas este o micare de rostogolire pe

peretele interior al acesteia, iar spaiul n form de secer este n funcie de deplasarearotorului, care, n punctul de contact cu carcasa, separ spaiul de aspiraie de cel de refulare.Acest tip de pomp se utilizeaz mai ales ca pomp de vid.


20/26

267

Fig. 4.23. Pomp cu stator elicoidal din cauciuc (cu urub excentric)

O alt construcie cu rotor excentric este prezentat n figura 4.23, fiind de tipul cuurub excentric. Aceasta se compune n principal dintr-o carcas tubular, realizat de obiceidin eav, care mbrac prin vulcanizare statorul pompei, confecionat dintr-un cauciucspecial, rezistent la abraziune i coroziune. Cavitatea statorului este de form elicoidal, fiindgenerat de dou elice cu originile diametral opuse (dou nceputuri). Rotorul, plasat

excentric fa de axa statorului, este un arbore cu profil elicoidal, avnd pasul egal cu 0,5 dinpasul elicei statorului. La rotirea rotorului, spirele sale execut o micare de rostogolire i, ndeplasarea lor, fac s varieze continuu volumul cavitii statorului, realiznd astfel procesul deaspiraie i refulare, deci pomparea lichidului. Dac n timpul funcionrii pompei o particulsolid este prins ntre rotor i stator, ea va fi presat i va deforma local cauciucul, dup careva reveni n curentul de lichid fr a fi provocat stricciuni (uzuri).

Datorit acestei caliti, pompa este foarte potrivit pentru pomparea lichidelor cuconinut de particule n suspensie. Ea se mai utilizeaz i la pomparea lichidelor vscoase:siropuri, pulpe de fructe, melas, nmol etc. Presiunile maxime pe care le poate realiza oastfel de pomp sunt de ordinul 10 24 bar. Un alt tip de pomp volumic rotitoare este

pompa cu rotor elastic prezentat n figura 4.24. La aceast construcie rotorul esteconfecionat n ntregime din cauciuc avnd paletele dispuse radial. El este amplasat

concentric ntr-o carcas, care este teit la partea superioar, astfel c, n timpul rotirii,paletele elastice sunt deformate n aceast zon. Sensul deformrii paletelor este contrarsensului de rotaie al rotorului, astfel c, la ieirea din zona teit, are loc mrirea volumului,deci aspiraia lichidului, iar la intrarea n zon, micorarea volumului, deci refularea.

Fig. 4.24. Pomp cu rotor elastic Fig. 4.25. Pomp peristaltic


21/26

268

Acest tip de pomp are o utilizare mai restrns, ea neputnd realiza presiuni preamari (de ordinul 34 bar), dar poate vehicula lichide puternic corosive, deoarece organul nmicare rotorul este confecionat din cauciuc special.

n figura 4.25 este prezentat schema unei pompe peristaltice. Pompa este alctuitdintr-o carcas, n interiorul creia se afl un tub elastic. Rotorul este format dintr-undispozitiv cu role, care n timpul rotirii preseaz asupra tubului elastic, deformndu-l. Lichidul

aflat n tub va fi refulat n conducta de refulare, n timp ce lichidul din vasul de aspiraie vaptrunde n tub dup revenirea acestuia la forma iniial.Pompa are o utilizare limitat, dar este foarte potrivit n special pentru cazurile n

care lichidul nu trebuie s vin n contact cu organul de lucru (exemplu: pompa de snge nlaboratoarele medicale). Pe plan mondial se cunosc nenumrate soluii constructive, bazate pe

principiul funcionrii pompelor volumice, dar acestea sunt construcii specifice anumitorprocese, au un caracter special i o utilizare limitat, astfel c nu pot fi cuprinse n cadrulacestei lucrri.

Pompele volumice, spre deosebire de pompele centrifuge, sunt capabile s evacuezesingure aerul din conducta de aspiraie, nefiind nacesar amorsarea lor din exterior, prinurmare ele sunt pompe autoaspiratoare. Aceast calitate se datorete tocmai principiului defuncionare, bazat pe variaia de volum, precum i etanrii superioare a organelor de lucru. n

comparaie cu pompele centrifuge, randamentul volumic al pompelor volumice este netsuperior. O alt caracteristic a acestor pompe este aceea c ele i pot menine presiunea derefulare constant la debite variabile. Debitul lor este direct proporional cu turaia, iar

presiunea, care depinde de rezistena creat de consumator n refulare, poate crete nelimitatdeoarece lichidele sunt fluide incompresibile. n practic valoarea acestei presiuni estelimitat doar de rezistena materialelor din care este confecionat pompa.

Spre deosebire de pompele centrifuge, pompele volumice sunt capabile svehiculeze lichide cu viscozitate foarte ridicat. Datorit acestor caracteristici, domeniul deutilizare a pompelor volumice se limiteaz la debite relativ reduse n comparaie cu cel alpompelor centrifuge i la nlimi de pompare mari.

4.3.7. Funcionarea pompelor autoaspiratoare. Pompele autoaspiratoarereprezint o categorie de pompe distincte, al cror principiu de funcionare, diferit de cele

descrise n paragrafele anterioare, le confer calitatea de a putea elimina singure aerul saugazele din conducta de aspiraie, realiznd astfel ceea ce se numete n mod obinuitautoaspiraie.

Datorit acestei caliti, pompele autoaspiratoare sunt utilizate n instalaiile underealizarea etanrii este mai puin pretenioas dect la pompele centrifuge trasee deconducte cu mai multe mbinri i racordri care pot prezenta locuri neetane precum i la

pomparea lichidelor cu coninut bogat de aer sau gaze n compoziie. n funcie de tipul ales,ele pot fi folosite i pentru crearea vidului n diverse procese tehnologice. Deoarecerandamentul maxim al acestor tipuri de pompe nu depete, la construciile curente, valoareade 50%, ele se utilizeaz n diverse combinaii constructive cu pompele centrifuge, realizndamorsarea acestora.

Cele mai rspndite construcii de pompe autoaspiratoare sunt: pompele cu canallateral, pompele de vid cu inel de lichid, pompele periferiale i pompele cu bazin.

4.3.7.1. Pompe autoaspiratoare cu canal lateral.n figura 4.26, aeste prezentat schema de principiu a unei pompe cu canal lateral.

Dup cum rezult din figur, partea hidraulic a pompei cu canal lateral este alctuit dintr-unrotor R cu palete fixe, n form de stea, montat ntre dou celule, una de aspiraie C 1 iarcealalt de refulare C2.


22/26

269

a b Fig. 4.26. Pomp cu canal lateral:

a schema constructiv; b schema circulaiei curentului turbionar

n celula C1 este practicat fanta A prin care se realizeaz aspiraia fluidului. Laperiferia celulei C2 este prevzut un canal circular c, a crui seciune transversal are o

anumit form. Canalul ncepe n punctul 1, care se gsete la nivelul suprafeei interioare acelulei, adncimea lui crete treptat pn n punctul 2, apoi rmne constant pn n punctul3, de unde ncepe s descreasc pn n punctul 4 care se gsete situat la nivelul aceleiaisuprafee ca i punctul 1. Totodat n celula C2se gsete i fanta de evacuare E.

Funcionarea are loc astfel: se umple iniial pompa cu lichid; la rotirea rotorului nsensul indicat pe figur, lichidul este proiectat la periferia celulei i formeaz un inel de oanumit grosime; o parte din lichid ptrunde n canalul lateral, astfel c grosimea inelului delichid nu rmne constant pe ntreaga periferie ci crete sau se micoreaz proporional cuseciunea canalului. Acolo unde seciunea este mai mare, suprafaa interioar a inelului sedeprteaz de centrul rotorului, iar n poriunea unde adncimea canalului descrete, margineainelului se apropie de centrul rotorului. Situaia se prezint n figura 4.27.

Fig. 4.27. Schema variaiei grosimii inelului de lichid

Din figur se remarc poziia excentric a inelului de lichid. Prin aceasta volumulspaiilor a, b, c, d i e, determinate de palete i suprafaa interioar a inelului de lichid, variazcrescnd de la nceputul canalului pn n planul axului orizontal, iar apoi descrescnd pn laterminarea canalului. Astfel aici se repet principiul de funcionare al pompelor volumice,rolul pistonului fiind jucat de inelul de lichid. Paralel cu variaia volumului, ntre celulelerotorului i canalul lateral, se formeaz un curent turbionar (vezi sgeile din figura 4.26, b),datorit diferenei de presiune existente ntre cele dou spaii nvecinate, care provoac o


23/26

270

mrire a energiei lichidului, manifestat prin creterea presiunii acestuia. De aceea, pompelecu canal lateral realizeaz presiuni de refulare apreciabil mai mari dect pompele centrifugecu rotoare de dimensiuni comparabile.

Pompa este astfel conceput gurile de aspiraie i refulare sunt ndreptate n sus nct, la oprirea din funciune, ea rmne plin cu lichid, astfel c la urmtoarea pornire numai este necesar o nou umplere.

Pompele cu canal lateral se construiesc numai pentru debite destul de mici, deoarecerandamentul lor volumic este redus, el neputnd crete peste anumite limite datorit umpleriinesatisfctoare a celulelor rotorului. Prin urmare, utilizarea acestor pompe esterecomandabil n domeniul debitelor mici i al presiunilor mijlocii (20 30 bar) i mai alesacolo unde este necesar autoamorsarea. De regul, se utilizeaz construcii multietajate.

4.3.7.2. Pompe de vid cu inel de lichid.O alt categorie de pompe, al crorprincipiude funcionare se aseamn foarte mult cu cel al pompelor cu canal lateral, este reprezentatde pompele de vid cu inel de lichid. Aa cum le indic de altfel i denumirea, aceste pompesunt destinate n special pentru crearea vidului industrial n diverse instalaii, dar sunt folositedin ce n ce mai mult i ca suflante sau compresoare de joas presiune. Aceast ultimutilizare se datorete mai ales faptului c debitul de aer refulat este continuu i totodat lipsitde vapori de ulei, cum este n cazul compresoarelor cu piston. Pompele de vid cu inel de

lichid pot vehicula i lichide, dar utilizarea lor numai n acest scop nu este recomandabildeoarece randamentul este necorespunztor, iar puterea absorbit crete foarte mult, ceea cepoate provoca defectarea motorului de antrenare. Construcia acestor pompe se aseamnntructva cu cea a pompelor cu canal lateral, dar rolul canalului l joac aici poziiaexcentric a rotorului fa de carcas.

Fig. 4.28. Schema funcionala pompei de vid cu inel de lichid

n figura 4.28 este prezentat schema de funcionare a unei astfel de pompe. Pompaeste alctuit dintr-o carcas cu seciune circular c, fixat lateral prin discurile de distribuied1 i d2. n interiorul carcasei se gsete rotorul R, montat pe un arbore deplasat fa de axacarcasei cu excentricitatea e. Rotorul poate culisa pe arbore n limita jocurilor s dintre limeasa i limea carcasei mrginit de discurile e distribuie. n discul d1este practicat o fanta

de o anumit form, care este pus n legtur cu conducta de aspiraie, iar n discul d2 o altfant r, de asemenea de o anumit form i care comunic cu conducta de refulare.

Funcionarea se petrece astfel: la rotirea rotorului n pompa umplut iniial cu lichid,acesta este antrenat de palete i proiectat la periferia carcasei, unde, asemntor ca la pompelecu canal lateral, ia forma unui inel de lichid de o anumit grosime constant, concentric cucarcasa pompei. Datorit poziiei excentrice a rotorului, ntre acesta i faa interioar a ineluluide lichid se formeaz un spaiu n form de secer, divizat n mai multe celule 1, 2, 3, 4, 5de ctre paletele rotorului. n sensul de rotaie indicat pe figur, volumul celulelor crete pn


24/26

271

n dreptul axului vertical al pompei, realiznd astfel depresiunea necesar aspiraiei. Dindreptul axului vertical, volumul acestor celule se reduce, iar aerul aspirat ncepe s fiecomprimat i este refulat prin fanta de evacuare. Prin urmare, i la aceast ca tegorie de

pompe, procesul de pompare se datorete variaiei de volum, la care rolul pistonului estepreluat de inelul de lichid. Spre deosebire de pompele cu canal lateral, unde seciuneacanalului lateral limiteaz dimensiunile pompei i deci i parametrii hidraulici, la pompele de

vid cu inel de lichid dimensiunile nu mai sunt limitate, astfel c aceste pompe pot vehiculacantiti de fluid foarte nsemnate. Deoarece transportul lichidelor cu astfel de pompe se facecu un randament sczut, aa cum s-a mai artat, ele sunt folosite n special pentru evacuareaaerului sau gazelor din diverse recipiente i instalaii.

Din figur se observ c, odat cu evacuarea aerului din celule, prin fanta de refulareeste eliminat i o anumit cantitate de lichid, ceea ce conduce la micorarea grosimii ineluluide lichid i la o funcionare defectuoas a pompei. Rezult de aici c, pentru completareacantitii de lichid evacuat i deci pentru meninerea grosimii constante a inelului de lichid,este necesar s se aduc n pomp, de la o surs exterioar, o cantitate de lichid echivalent cucea eliminat.

n acelai timp, datorit procesului de comprimare realizat n celulele pompei, aerulse nclzete, iar cea mai mare parte din cldura degajat este preluat de inelul de lichid. De

aceea, cantitatea de lichid care o nlocuiete pe cea eliminat are i rolul de a rci inelulnclzit, astfel c alimentarea trebuie s se fac de la o surs care are temperaturacorespunztoare. Din acest motiv, lichidul de alimentare se mai numete i lichid de rcire. nunele lucrri de specialitate sau n prospecte ale fabricilor constructoare el mai poartdenumirea de lichid auxiliar. Curbele caracteristice ale pompelor de vid cu inel de lichidsunt indicate de furnizori la ovaloare a temperaturii lichidului de alimentare de 15C i elesufer modificri n funcie de variaia temperaturii acestuia. n marea majoritate a cazurilor,aceste pompe au ca agent lichid apa, de aceea ele se ntlnesc i sub denumirea de pompe cuinel de ap, dar bineneles c se pot utiliza i alte lichide, cu condiia ca acestea s nu intren combinaii chimice cu mediul ce trebuie evacuat.

Din punct de vedere constructiv, pompele se execut n dou variante: cu un singurrotormonoetajatepentru vid mediu pn la 160 Torr i cu dou rotoare aezate n serie

bietajate pentru vid nalt pn la 25 Torr. De aici au rezultat i denumirile de pompe de vidmediu i pompe de vid nalt. Trebuie fcut distincia ntre pompele de vid pentruvehiculare, la care vid nalt (25 Torr) reprezint un vid industrial i pompele de vid naintat(10-6Torr) utilizate n laboratoare i n electronic. Acestea din urm reprezint construcii depompe volumice speciale.

Pentru a obine debite foarte mari, laun regim de vid industrial, rotoarele pompelorde vid cu inel de lichid pot fi montate n paralel, avnd aspiraia pe ambele pri, pentru ambunti umplerea celulelor i deci a randamentului volumic. Vidul maxim ce poate fiobinut cu pompele de vidcu inel de lichid atinge valori de 15 10 Torr, dar la acest regimdebitul scade practic la zero. Pentru a obine un vid mai naintat cu acest tip de pomp, seutilizeaz un dispozitiv cu ejector, care se monteaz pe flana de aspiraie a pompei,obinndu-se cu ajutorul su valori ale vidului de pn la 5 Torr.

Pompele de vid cu inel de lichid se utilizeaz n diverse procese tehnologice (uscaresub vid) sau ca pompe de amorsare centrale pentru staii de pompare. Ele mai pot fi folosite ica suflante sau compresoare de joas presiune, atunci cnd presiunea de aspiraie este chiar

presiunea atmosferic. Astfel pompele cu un singur etaj realizeaz presiuni de refulare demaximum 2,5 bar, iar cele bietajate pot atinge valori de 6 7 bar. Pentru obinerea acestor

parametri, pompele se livreaz cu discuri de distribuie speciale, avnd fantele modificate.Dac s-ar folosi aceleai discuri cu care este echipat pompa de vid, s -ar obine caracteristiciinferioare i randamente mult reduse. Totui, n multe locuri din exploatare, ele funcioneaz


25/26

272

n aceste condiii, fr inconveniente de ordin funcional -mecanic. Pompele de vid cu inel delichid se folosesc i n combinaii constructive cu pompele centrifuge, care au prevzut ocarcas special n care este amplasat rotorul de vid ce realizeaz amorsarea. Astfel de pompese numesc pompe centrifuge autoaspiratoare.

4.3.7.3. Pompe periferiale. Pompele de acest tip se aseamn constructiv cu pompelecu canal lateral. n figura 4.29 este prezentat construcia uneipompe periferiale. Pompa este

alctuit dintr-un rotor amplasat ntre dou carcase avnd fiecare cte un canal lateral identic.Carcasele fac legtura direct ntre orificiul de aspiraie i cel de refulare. Rotorul are formaunui disc prevzut la periferie, pe ambele pri, cu un numr mare de palete realizate prinfrezare sau matriare.

Fig. 4.29. Schema pompei periferiale Fig. 4.30. Schema funcional a pompei periferiale

Funcionarea are loc astfel: pompa fiind umplut iniial cu lichid, la rotirea rotorului,lichidul este proiectat spre periferia carcasei i aici capt o micare circular n form despir ntre canalul lateral i palete - , avansnd continuu de la aspiraie spre refulare.Celulele, alctuite de palete i pereii laterali ai carcaselor joac rolul unor etaje n careenergia lichidului se acumuleaz i se amplific sub form de presiune, astfel c p ompa estecapabil s realizeze, la dimensiuni reduse, presiuni de refulare mult mai mari dect pompelecentrifuge asemntoare. Astfel pompele periferiale pot realiza nlimi de pompare de 250

metri coloan de lichid, cu un singur rotor.Schema principiului de funcionare este redat n figura 4.30. Pompele periferiale semai numesc i pompe turbionare, denumire datorat circulaiei turbionare a lichidului n

pomp. Ele sunt pompe autoaspiratoare, dar capacitatea lor de aspiraie este redus,nedepind nlimi de 2 3 m. Pompele periferiale se utilizeaz ndeosebi n industriachimic i farmaceutic i acolo unde sunt necesare debite foarte mici, de ordinul 0,5 4 m3/hla nlimi de pompare relativ ridicate. Att rotorul ct i carcasele se preteaz a fi realizatedin materiale anticorosive.

4.3.7.4. Pompe autoaspiratoare cu bazin. Principiul de funcionare al acestui tip depompe const n producerea unei turbulene care are ca efect degajarea aerului sau gazuluiconinut de lichid. Acest principiu este ilustrat n figura 4.31.

Pompa este prevzut cu un bazin de decantare a lichidului, n care are loc separarea

aerului de lichid. Funcionarea are loc astfel: la rotirea rotorului, n masa de lichid se produceo turbulen puternic, avnd ca efect crearea unui amestec de lichid i aer. Acest amestec esterefulat n bazin unde ntlnete un spaiu mult mai linitit, astfel c bulele de aer, fiind maiuoare, se ridic la suprafa, iar lichidul se ntoarce n rotor prin orificiul de retur i ciclul serepet.

Lichidul din pomp este n contact permanent cu aerul din conducta de aspiraie, iar,pe msura funcionrii, acest aer se dizolv n lichid i nlocuiete treptat aerul evacuat nconducta de refulare.


26/26

273

Fig. 4.31. Pomp autoaspiratoare cu bazin

Locul aerului din conducta de aspiraie este luat de lichidul din rezervorul deaspiraie, care umple ntreg traseul pn se produce amorsarea pompei. n continuare, dup cese nchide orificiul de retur, pompa funcioneaz ca o pomp centrifug obinuit.

Timpul de amorsare la aceste tipuri de pompe este destul de lung, variind ntre 37minute. Pentru a obine o amorsare ct mai eficient, este recomandabil ca vanele de peconducta de refulare s fie complet deschise, astfel nct s opun o rezisten ct mai redusn calea aerului evacuat. Aceast categorie de pompe este utilizat destul de frecvent pentrudiverse servicii: irigaii, evacuri de ape uzate din incinte, alimentri cu ap cu caracter local,intervenii la stingerea incendiilor etc. n funcie de caracterul exploatrii, pompele seechipeaz cu rotoare adecvate. Pentru a putea satisface astfel de cerine, ele se monteaz pe

asiuri cu roi i sunt antrenate cu ajutorul motoarelor termice. Aceast soluie le confermobilitate i independen fa de surse de energie electric, caliti apreciate mai ales ncazuri de intervenii rapide.

Principiile de funcionare descrise n acest capitol se refer la tipurile de pompe cucea mai larg aplicaie pe plan mondial. Exist ns i alte categorii de pompe, al cror

principiu de funcionare se bazeaz pe utilizarea unui fluid motor apa, aerul, aburul dardomeniul de utilizare al acestora este limitat la scopuri speciale: irigaii cu caracter local,asanri, denisipri de puuri etc.

Aceste construcii sunt cunoscute sub denumirea de transformatoare hidraulice,dintre care cele mai cunoscute sunt: injectorul de ap, ejectorul, berbecul hidraulic, pompamamut, pulsometrul cu abur i ap sau cu gaze i ap.

Injectorul i ejectorul sunt aparate la care principiul de funcionare este identic, dardenumirea lor rezult n funcie de modul de aplicare. Astfel aparatul se numete injectoratunci cnd este folosit pentru pomparea sub presiune i ejector atunci cnd este folosit pentruaspiraia lichidului din puuri cu nivele adnci.

Deoarece din punctul de vedere al exploatrii utilizarea acestor aparate este limitat,n comparaie cu celelalte tipuri de pompe, iar descrierea principiului de funcionare este

prezentat n lucrrile de specialitate, prezenta lucrare i propune s le trateze numai ncazurile n care sunt folosite n diverse soluii combinate cu pompele de larg circulaie.

clasificarea pompelor

Documents