PROIECT UTILAJE

TEMA PROIECTULUIS se realizeze schema i fluxul tehnologic de transport a produselor n stare lichid utiliznd o pomp cu piston cu simplu efect cu nlimea de pompare de 10 m.

2

CUPRINSPagina

Introducere ...................................................................................2 Capitolul 1 Generaliti..............................................................................7 1.1. Caracteristici principale ale pompelor...................................7 1.2. Clasificarea pompelor............................................................11 Capitolul 2 Pompe volumice.....................................................................14 2.1. Pompe cu piston......................................................................14 2.2. Pompa cu piston cu simplu efect...........................................16 Capitolul 3 Calculul pompei cu piston cu simplu efect ............................22 Capitolul 4 Repararea pompelor volumice...........................................25 Schema fluxului tehnologic de vinificaie...............................29 Bibliografie ................................................................................31

3

IntroducereTRANSPORTUL FLUIDELOR Fluidele se deplaseaz prin conducte, canale sau uitlaje sub aciunea unei energii mecanice din exterior sau sub aciunea energiei poteniale dat de o diferen de nivel. Conducta este un ansamblu de elemente montate etan ntre ele, pe un traseu bine determinat, care servete la transportul mediilor tehnologice aflate n stare lichid sau gazoas. Transferul energiei de la o surs exterioar la fluid se realizeaz cu utilaje statice sau cu utilaje avnd subansambluri mecanice in micare. n practic, ambele tipuri de utilaje sunt cunoscute sub nume generice: pompe, ventilatoare, suflante, compresoare, injectoare, etc. Pentru utilaje care transport lichide s-a ncetenit denumirea de pompe. Energia mecanic primit de fluid de la sursa exterioar este convertit cu ajutoru utilajelor de transport n energie de presiune, energie cinetic i energie potenial, iar o parte se pierde datorit frecrilor i a ineriei. Transportul i distribuia fluidelor ntre utilajele unei instalaii tehnologice sau la distane mari se realizeaz prin conducte. n funcie de destinaia lor, conductele se clasific n: conducte magistrale i conducte tehnologice. 1. Conductele Conductele magistrale servesc pentru transportul unor fluide pe distane mari i foarte mari. Din aceast categorie fac parte: conductele de aduciune a apei, magistralele de transport ale gazelor naturale (gazoducte) sau ale ieiului (oleducte). Conductele tehnologice fac legtura dintre utilajele unei linii de fabricaie. Deoarece utilajul servete transportrii industriale a produselor,4

este absolute necesar ca asamblarea tuturor elementelor componente ale conductei s se fac etan, aceasta realizndu-se prin sudare, lipire, filetare sau demontabil prin flane, permind o etanare perfect din punct de vedere ethnic i posibilitatea unui transport nentrerupt al produselor. Conductele tehnologice prezint o serie de particulariti constructive, precum i de exploatare. Conductele se calsific n conducte metalice i nemetalice. n mod obinuit conductele metalice sunt standardizate sub denumirea de evi metalice. evile de oel se fabric din oel-carbon, iar cele din font se fabric din font cenuie. Pentru condiiile grele de lucru (temperature sau presiuni ridicate, aciune coroziv puternic etc.), se folosesc evi din oeluri aliate cu crom, nichel i molibden sau conducte de font cu un coninut ridicat de siliciu. Dintre materialele nemetalice, ntrebuinate la fabricarea conductelor fac parte: cimentul, gresia, bazaltul, porelanul, sticla, lemnul, cauciucul i n ultima vreme materialele plastice din PVC. Conducta este format, n principal, din urmtoarele elemente: evi sau tuburi piese de imbinare ntre evi sau tuburi: flane, mufe, nipluri, coturi, teuri, reducii, etc. armturi pentru comanda i controlul curgerii fluifelor: robinete, vane, instrumente de msur a debitului i a unor parametri ai fluidului dispozitive de fixare, de rezemare i compensatoare de dilatare termic Traseul unei conducte tehnologice trebuie astfel ales nct s ndeplineasc urmtoarele condiii: s fie cel mai scurt posibil schimbrile de direcie s fie ct mai puine conducta s nu afecteze amplasarea utilajelor accesul la robinete, aparate de msur, etc. s fie uor Conductele tehnologice sunt marcate prin culori i semene convenionale ce indic natura i proprietile fluidelor care circul prin ele. n activitatea industrial s-a procedat la standardizarea conductelor n funcie de diametru, presiune, materialul acestora. [1] 2. Mrimi caracteristice ale conductelor

5

Majoritatea elementelor componente ale conductelor sunt definite prin diametrul nominal Dn i presiunea nominal pn. Diamertul nominal Dn (mm), este o mrime convenional care servete pentru indicarea necondiionat a dimensiunii diferitelor elemente de conduct, reprezentnd n cazul conductelor aproximativ diametrul interior (Di) al acestora. Diametrul exterior (De), este o dimensiune de legtura, fiind mrime standardizat, n cazul elementelor de conduct. Presiunea nominal pn, este o presiune convenional utilizat la clasificarea i calculul elementelor de conduct, reprezentnd valoarea presiunii maxime la temperature standard normal (20C). Treptele de presiune normale, ca de altfel i treptele diametrelor nominale, sunt standardizate n funcie de valoarea presiunii nominale i a temperaturii de lucru, stabilindu-se pentru fiecare grup de materiale valoarea presiunii maxime admisibile de lucru. Presiunea de lucru sau de regim pr, este presiunea fluidului de lucru n exploatarea normal. Presiunea de calcul pc este presiunea utilizat n calculul de proiectare al grosimii de rezisten, fiind egal cu presiunea maxim adimisibil de lucru a fluidului, n condiiile cele mai severe de lucru, n prezena temperaturii. Presiunea de ncercare hidraulic ph este presiunea la care se face ncercarea de rezistena i etaneitatea ansamblului de elemente de conduct. Valoarea ei se stabilete cu relaia:tp a Ph=1,25pc t , a tp n care: a este tensiunea adimisibil a materialului din care este realizat t conducta stabilit pentru condiiile de proba, n N/ m 2 ; a este tensiunea adimisibil stabilit pentru materialul din care se confecioneaz conducta la temperature de regim, n N/ m 2 . Presiunea de ncercare pneumatic pp se determin cu relaia: tp a t a

Pp=1,1pc

Presiunea de ncercare a etaneitii pe este presiunea la care se face proba de etaneitate i care nu va depi presiunea minim de regim din sistemul testat.

6

Capitolul 1 GENERALITI1.1. Caracteristici principale ale pompelor Pompele sunt maini hidraulice care transform energia mecanic a motorului n energie a lichidului care se pompeaz mrindu-i-se presiunea. Pentru deplasarea unui lichid printr-o conduct sau utilaj este necesar asigurarea unei diferene de presiune la capetele conductei sau ntre punctual de intrare i cel de ieire a fluidului din utilaj. Pompele sunt utilaje care mresc presiunea fluidului, prin utilizarea unei pri din energia mecanic exterioar consumat de pomp. Pompele trebuie s fie ermetice, pentru a prentmpina ptrunderea aerului n lichidul pompat i s se asigure un debit uniform, n special la filtrare. Ele trebuie s aib un randament nalt, mas i dimensiuni mici, productivitate bun i presiune corespunztoare. Pompele nu trebuie s reprezinte un pericol pentru personalul de deservire, dar trebuie s se repare uor, s fie simple n exploatare, montare, s fie dirijate automat i de la distan. Pompele realizeaz nu numai transportul, ci i amestecul, atunci cnd este necesar. Atunci cnd pompele sunt folosite pentru transportul fluxului de lichid, ele asigur transportarea propriu-zis a lichidului prin conducte, mrindu-I energia, astfel nct s permit ridicarea sa de la un nivel h1 spre un nivel h2 i presiunea lor de la p1 la p2. Pentru a crete, presiunea trebuie s nving rezistena frecrii i a obstacolelor, iar fluxul trebuie s aib la alimentare viteze mai mari dect n cazurile obinuite, pentru a reduce durata de alimentare a aparatului. Productivitatea Q ( m 3 /s) este determinat de volumul de lichid pompat ntr-o unitate de timp. Presiunea creat de pomp se compune din nlimea geometric de ridicare a lichidului Hr, nvingerea diferenelor de presiuni la capetele conductelor p1 i p2 i rezistenele hidraulice h n conductele i aparatele prin care curge lichidul:

7

H=Hr-

p1 p 2 + h , g

unde: este densitatea lichidului, kg/ m 3 ; Hr este nlimea geometric de ridicare a lichidului egal cu suma nlimilor de aspirare i pompare, m; g este acceleraia cderii libere. Puterea (kW) consumat de pomp depinde de productivitatea pompei, mrimea fluxului i densitatea transportoare: N= 1000 , unde: Q este productivitatea pompei, m 3 /s ; este randamentul mechanic. Puterea motorului electric se stabilete innd seama de eventualele suprancrcri, introducnd coeficientul : Nm.e=N Debitul pompei reprezint cantitatea de fluid transportat de pomp n unitatea de timp. Cantitatea poate fi exprimat prin masa sau volumul de fluid, ceea ce corespunde unui debit masic, respective unui debit volumic. n cazul pompelor se deosebete un debit real i unul teoretic. Raportul dintre debitul volumic real i cel teoretic definete randamentul volumic al pompei: v=Mv Mvt QgH

nlimea maxim de aspiraie este n funcie de nlmea la care se poate monta racordul de aspiraie al pompei fa de nivelul lichidului. Dac se monteaz pompa la o distan mai mare (pe vertical) dect nlimea maxim de aspiraie, atunci funcionarea ei nu mai este posibil. Valoarea maxim a nlimii de aspiraie se determin aplicnd ecuaia lui Bernoulli: ntre punctual 1 situat la suprafaa lichidului care urmeaz a fi asiprat i punctual 2 situat la intrarea n pomp. Diferena h1-h2 reprezint chiar nlimea de aspiraie Ha. Alte caracteristici sunt: viteza W care la suprafaa lichidului este nul; energia specific Eh este de asemenea nul; p1 presiunea n spaiul de aspiraie; p2 presiunea la intrarea n pomp.Avnd n vedere aceste consideraii abinem:

8

1 gH a + ( p1 p 2 ) W 2 E p = 0 [ N / m 2 ] 2

Dac se mparte ecuaia la g se poate calcula nlimea maxim de aspiraie Ha:H a (max) = p1 p 2 W 2 E p [m] + + g g 2 g g

nlimea manometric. Distana msurat pe vertical H2, ntre pompa i nivelul pn la care impinge lichidul se numete nlimea de refulare i se noteaz cu Hr. Distana ntre nivelul de aspiraie i cel i cel de refulare este nlimea geometric Hg=Ha+Hr i reprezint presiunea static a lichidului. Se scrie ecuaia lui Bernoulli sub forma:H= Eh p p1 W32 W12 E p = (h3 h1 ) + 3 + + g g 2g g

Se observ c toi termenii au dimensiuni liniare. Raportul dintre energia specific Eh i greutatea specific se numete nlimea manometric i se noteaz cu H. Ea cuprinde pe lng nlimea geometric de pompare Hg, nlimea H p =p 3 p1 necesar ridicrii presiunii lichidului, nlimea g W32 W12 Hd = , necesar creterii energiei cinetice, precum i nlimea 2g Ep necesar pentru a nvinge frecarea H f = . g

nlimea manometric H se msoar n metri ai coloanei de lichid pompat i este ntotdeauna mai mare dect nlimea geometric.(6) Schema de pompare a lichidelor cu ajutorul unei pompe este prezentat n Figura 1.1. Sunt reprezentate schematic cilindrul, pistonul i camera supapelor de aspiraie i refulare a unei pompe. Pompa este legat prin conducta de aspiraie cu rezervorul din care aspir lichid i prin conducta de refulare de rezervorul n care refuleaz. Se folosesc notaiile: D diametrul pistonului, n m; F aria pistonului, n m2;

9

S cursa pistonului (drumul parcurs de piston ntre cele dou poziii extreme), n m; P0 presiunea la suprafaa lichidului aspirat, n kgf/m2; greutatea specific a lichidului, n kgf/m3;

Figura 1.1. Schema procesului de pompare

10

1.2. Clasificarea pompelor Clasificarea pompelor se face obinuit dup mecanismul de micare sau mijlocul de transformare a energiei disponibile la arborele de antrenare a pompei. Din acest punct de vedere se clasific n pompe cu rotor i pompe volumice.

centrifuge cu rotor elicoidale regenerative Pompe volumice exterioar

radiale axial radiale

cu piston cu pistonae cu membran angrenare cu roi dinate angrenare interioar cu urub cu palete cu inel lichid

n industrie sunt folosite un mare numr i o mare varietate de pompe. Aceste pompe pot fi clasificate dup mai multe criterii. Unul dintre ele este cel al soluiei constructive. Conform acestui criteriu ntlnim urmtoarele tipuri de pompe:11

Orizontale cu piston, cu un cilindru folosite pentru pomparea botinei i a produselor lichide, pentru dozarea produselor; Orizontale cu piston, cu mai muli cilindri folosite pentru pomparea botinei, i a produselor lichide, pentru dozarea produselor;

Figura 1.2. Verticale cu un piston, cu un cilindru, folosite pentru pomparea botinei i a produselor lichide, pentru dozarea produselor; Centrifuge orizontale monoetajate; Centrifuge orizontale cu mai multe trepte, folosite pentru pomparea produselor lichide; Cu un urub, folosite pentru pomparea botinei i a produselor lichide; Cu dou uruburi, folosite pentru pomparea botinei i a produselor lichide. Pompele se clasific i n funcie de principiul de funcionare, de varianta constructiv, de lichidul pompat i de domeniul de aplicare. Conform principiului de aciune asupra lichidului, pompele se mpart n dou grupe: Pompe maini antrenate de motoare; Pompe aparate fr elemente mobile. Din prima grup fac parte toate pompele mecanice: Cu piston (cu plunjer);

Figura 1.3.

12

Cu palete (centrifuge, turbionare, axiale sau elicoidale); Cu rotor (cu roi dinate, cu melc, cu palete).

Figura 1.4. Din grupa a doua fac parte: Pompele cu jet, ejector: - lichid lichid; - gaz lichid; Injectoarele; Exhaustoarele. n funcie de principiul de funcionare, pompele pot fi: Cu piston (cu plunjer); Cu palete; Rotative; Cu membran;

Figura 1.5. Cu sifon. n funcie de lichidul transportat se cunosc pompe pentru botin, vin, spirt, must.

13

Capitolul 2POMPE VOLUMICE Pompa cu piston e o pomp volumic. Caracteristic pentru pompele volumice este prezena organelor de nchidere (supape, clapete, biele, etc.) care n timpul funcionrii separ spaii, n interiorul crora este deplasat lichidul din camera de aspiraie n cea de refulare. Debitul acestor pompe este determinat de dimensiunile de gabarit i turaia arborelui de antrenare, ns nu depind dect n foarte mic msur de presiune. Presiunea pe care o pot dezvolta aceste pompe este limitat numai de rezistena mecanic a elementelor componente i de puterea motorului de acionare. Denumirea de pompe volumice deriv din principiul de funcionare care const n deplasarea lichidului dintr-o cavitate n alta prin echivalare de volume. (9) Avantajele pompelor volumice: se autoamorseaz pot transporta lichide ce conin vapori i gaze au durat de funcionare mare Dezavantajele pompelor volumice: sunt grele sunt voluminoase dau pulsaii motopompele nu pot funciona cu orificiul de refulare nchis (1) 2.1. Pompe cu piston Structura unei pompe cu piston este similara cu a unui motor. Etanarea se face de obicei cu garnituri de cauciuc, a cror stare de uzurtrebuie supravegheat permanent. Pompele cu piston funcioneaz de obicei dupa sistemul biel manivel, cum e prezentat in Figura 2.1. pistonul indeplinete rolul de ghidare a bielei n cilindru. (3)

14

Figura 2.1. Schema pompei cu piston acionat prin mecanism bielmanivel Fa de pompele centrifuge, pompa cu piston prezint urmtoarele avantaje: Poate asigura o presiune de refulare orict de mare (sute de atmosfere); Presiunea de refulare nu depinde de viteza pistonului, de aceea se poate pstra o presiune de refulare constant la diverse debite; Este autoamorsat, nefiind nevoie de umplerea prealabil cu lichid a pompei i a conductei de aspiraie; Are un randament hidraulic ridicat, datorit pierderilor hidraulice mici. Ca dezavantaje ale pompelor cu piston se menioneaz: Debit limitat, din cauza modului de micare a pistonului, care nu permite folosirea vitezelor mari; Construcie mai complicat (supape, pistoane), care necesit o deservire calificat n exploatare; Debit pulsatoriu, care necesit soluii constructive mai complicate, pentru uniformizarea lui. (15) Pompa cu piston este o main hidraulic n care fluidului i se mrete energia specific datorit micrii rectilinii alternative a pistonului ntr-un cilindru. Sincronizat i succesiv cu deplasarea pistonului are loc deschiderea i nchiderea supapelor de aspirare i refulare, care permit deplasarea fluidului prin pomp. Dup modul de funcionare a pompelor cu piston pot fi cu simplu efect, cu dublu efect i difereniate.

15

Pompa cu simplu efect are o singur fa a pistonului activ, deci unui ciclu complet i corespunde o singur pompare. Ciclului complet al unei pompe cu dublu efect i corespunde dou pompri, deoarece ambele fee ale pistonului sunt active. Pompa diferenial ocup un loc intermediar, unui ciclu complet corespunzndu-i o aspirare i dou refulri. n funcie de poziia cilindrilor, pompele cu piston pot fi orizontale i verticale. Mai pot fi clasificate dup construcia pistonului n pompe cu piston disc i pompe cu piston plunger, n funcie de presiune, natura fluidului pompat, etc. (9) 2.2. Pompa cu piston cu simplu efect Pompa cu piston cu simplu efect este format din: camera (cilindrul) de pompare pistonul canalele de aspiraie i de evacuare supapele de aspiraie i de evacuare sistemul de acionare Pompele cu piston sunt acionate de un cilindru cu abur, de un motor electric cu reductor de vitez sau de o roat de transmisie cu curea. Aspiraia i refularea lichidului n pompa cu piston cu simplu efect, Figura 2.2. are loc la micarea du-te vino a pistonului 1 n cilindrul 2 al pompei. La deplasarea pistonului spre dreapta n spaiul dintre capacul 3 al cilindrului i piston se formeaz vacuum. Diferena de presiune ntre cilindru i recipient face ca lichidul s se ridice prin conducta de aspirare i s ajung n cilindru, prin supapa de aspirare 4 care se deschide n acest moment, la cursa pistonului n dreapta. Supapa de refulare 5 este nchis, deoarece asupra ei acioneaz fora de greutate a lichidului, care se afl n eava de aspiraie. La micarea pistonului spre stnga, n cilindru apare presiunea sub aciunea creia se nchide supapa 4 i se deschide supapa 5. Prin supapa de refulare lichidul ajunge n conducta de presiune i de acolo n recipientul de presiune. Astfel, aspiraia i refularea lichidului n pompele cu piston cu simplu efect au loc neuniform: aspiraia la deplasarea pistonului de la stnga spre dreapta, refularea la deplasarea invers a pistonului. Pistonul este pus n micare de mecanismul biel manivel 6, care transform micarea de rotaie a arborelui n micare de du-te-vino a pistonului. Pistonul este dotat cu segmeni de etanare 7. (2)16

Figura 2.2. Schema pompei cu piston cu simplu efect. Cilindrul de pompare este de obicei vertical, la pompele mici i orizontal la pompele mari. Este construit de font pn la 20 de atmosfere sau din oel turnat pentru presiuni mari. (8) Pistonul Figura 2.3. este organul care preia fora lichidului i lucrul mecanic prestat de acesta, pentru a-l transmite mai departe la biel i arbore cotit. n acelai timp, pistonul trebuie s asigure etanarea fa de carter a camerei de ardere, precum i evacuarea cantitii importante de cldur primit de agentul motor.

Figura 2.3. Pistonul

17

Pistonul mai ndeplinete i rolul de ghidare a piciorului bielei n cilindru, jucnd astfel rolul capului de cruce de la mainile de aburi i deci va fi necesar s preia reaciunea normal pe suprafaa cilindrului. Pentru a-i ndeplini funciunile de mai sus, pistonul este echipat cu segmeni de ungere i de compresiune i cu bolul de piston care-l leag de piciorul bielei. Clasificarea pistoanelor se poate face dup criteriile date n Tabelul 2.1. Tipuri de pistoane Scop pistoane pentru motoare cu ardere intern pistoane pentru maini cu aburi pistoane pentru compresoare pistoane pentru pompe sau alte maini speciale Modul de acionare a fluidului asupra cu simplu efect pistonului cu dublu efect Forma constructiv piston disc cu perete simplu cu perete dublu piston tip pahar piston plunjer piston etajat Tabelul 2.1. La alegerea materialului se cere ndeplinirea urmtoarelor condiii: rezisten la solicitri mecanice i termice (cu ocuri termice repetate); coeficient redus de schimb superficial de cldur fa de gaze pentru a prelua o cantitate mai mic de cldur de la mediul din cilindru. n acelai timp se cere conductivitate termic pentru transmiterea cldurii i o deformabilitate ct mai redus pentru a se menine jocul dintre piston i cilindru n limite admise; greutate redus, pentru micorarea forelor de inerie; asigurarea unei etanri bune ntre corpul pistonului i peretele cilindrului; alegerea unui cuplu de materiale corespunztoare pentru piston i cilindru, n scopul micorrii frecrii; tehnologie de execuie uor de realizat i pre de cost sczut. (3) Criteriu

18

Prile unui piston sunt: capul, care are rolul de a prelua presiunea fluidului, de a da forma camerei de lucru (camera de ardere la motoare, respectiv spaiul vtmtor), iar la unele pistoane (la procedeul de injecie Meurer de la motoarele Diesel) i de a vaporiza combustibilul; fusta, sau mantaua, care are rolul de a ghida pistonul n cilindru la pistoanele care nu sunt ghidate de tije cu cap de cruce; umerii, care sunt nite bosaje care permit realizarea unei suprafee de contact suficiente ntre piston i bol, la pistoanele care nu transmit fora prin tije cu cap de cruce; canalele pentru segmeni, care servesc ca suport i ghidaj pentru segmenii care asigur etanarea cilindrului. (8) Segmenii pot fi de mai multe forme i dimensiuni: 1. segmeni cu elasticitate proprie: a) segmeni de etanare care au seciunea de obicei dreptunghiular sau trapezoidal. Forma cea mai ntlnit este cea dreptunghiular cu suprafa cilindric. Aceti segmeni apas pe cilibdru pe toat nlimea lor. Uneori se folosesc segmeni cu muchii teite, pentru a atenua aciunea muchiei ascuite de radere i eliminare a uleiului. Prin aceste forme se urmrete n mod special realizarea unei presiuni specifice mai mari asupra cilindrului, la aceeai for elestic a segmentului. b) segmeni de etanare care au forma obinuit cu elasticitate proprie. Au o nlime axial mai mare dect segmenii de etanare i sunt prevzui cu o degajare pe suprafaa cilindric a segmentului, pentru colectarea uleiului n exces i cu un numr de 6, 8, 10 sau 12 ferestre de evacuare amplasate pe periferia segmentului. c) forma capetelor deschiderii la segmenii cu elasticitate proprie difer dup tipul motorului la care sunt folosii segmenii. La motoarele cu ardere intern segmenii obinuii se aeaz liber n canalele pistonului, astfel nct deschiderile segmenilor succesivi sfie decalate una fa de alta. 2. segmeni cu expandoare, presiunea radial a sementului asupra cilindrului se realizeaz cu ajutorul unor elemente elastice separate, numite expandoare: a) segmeni de font, cu expandor sunt compui dintr-un segment de font obinuit, cu elasticitate proprie, cruia i se adaug la montaj un expandor de oel de arc, ce se interpune n faa interioar a segmentului i fundul canalului. b) segmeni de font cu expandoare i lamele de oel: n unele cazuri, nlimea axial a segmentului de font se micoreaz,19

diferena de nlime, pn la limea canalului de pe piston, completndu-se cu lamele subiri, de 0,4 0,75mm, confecionate din oel de arc. c) segmeni din lamele de oel, cu expandoare: fac parte segmenii compui exclusiv din lamele de oel. Modul de dispunere variaz de la caz la caz, dup scopul de utilizare i dup fabrica constructoare. 3. segmeni lamelari cu arcuire proprie: fac parte segmenii compui din lamele de oel profilate n form de farfurie, care se aeaz unele peste altele astfel nct mpingerea radial a segmentului asupra peretelui cilindrului se realizeaz prin propria arcuire e lamelelor. 4. segmeni sinterizai. Prin folosirea segmenilor metalo-ceramici se urmrete pe de o parte evitarea operaiei de turnare a fontei, iar pe de alt parte, realizarea unui material cu bune proprieti antifriciune. (13) n Figura 2.4. este reprezentat schematic o pomp cu piston cu simplu efect. Pistonul P execut o micare alternativ ntre capetele de curs S1 i S2 . la micarea pistonului din poziia limit S1 spre poziia limit S2 , n cilindru ia natere o depresiune. Datorit acestui fapt, supapa de aspiraie A se deschide permind intrarea lichidului din conducta de aspiraie n cilindru. Aspiraia dureaz pe toat perioada deplasrii pistonului de la S1 la S2. n momentul n care pistonul s-a oprit n punctul limit S2 , aspiraia nceteaz, iar cilindrul este plin cu lichid. Din acest moment pistonul i inverseaz cursa, deplasndu-se de la S1 la S2. datorit presiunii create n lichid de aciunea pistonului, supapa de aspiraie A se nchide, iar supapa de refulare R se deschide, permind trecerea lichidului n conducta de refulare, dup care ciclul se repet din nou. Dup cum se vede n figur, numai faa din stnga a pistonului este activ, pentru c numai ea vine n contact direct cu lichidul. Din aceast cauz pompa se numete cu simplu efect. La aceste tipuri de pompe, n cadrul unui ciclu au loc o singur aspiraie i o singur refulare.

20

Figura 2.4. Pomp cu piston cu simplu efect Pompa cu simplu efect are o singur supap de aspiraie i o singur supap de refulare. Debitul este pulsatoriu. (15)

21

Capitolul 3CALCULUL POMPEI CU PISTON CU SIMPLU EFECT n general, calculul pistoanelor la cilindrii de lichid i la cei de abur este acelai. Ca material pentru pistoane se folosete fonta, iar uneori oelul turnat sau forjat. n cazuri speciale pentru pomparea lichidelor corozive, se folosete bronzul sau oelul inoxidabil. Pistoanele cilindrilor de lichid se construiesc n form de piston disc sau piston plonjor. Grosimea pereilor de piston se determin din relaia: e=D kp [cm], 2 a

unde: D diametrul cilindrului, n cm; p presiunea maxim din cilindru, n kgf/cm2; a rezistena admisibil n kgf/cm2, cu valorile: 200300 kgf/cm2 pentru font, 350500 kgf/cm2 pentru oel turnat, 5001000 kgf/cm2 pentru oel forjat; k un coeficient care depinde de raportul dintre diametrul tijei i diametrul pistonului. Tabelul 3.1. Diametrul tijei Diametrul pistonului k 0,2 2,5 0,3 1,6 0,4 1,0 0,5 0,6 Tabelul 3.1.

Celelalte dimensiuni ale pistonului se determin n funcie de modulul m1 : m1=D Vp; Caracteristicile tehnice ale pompei cu piston cu simplu efect sunt prezebtate n Tabelul 3.2.

22

Tipul pompei Parametrii Productivitatea Presiunea de refulare Diametrul pistonului nlimea de aspirarea Puterea motorului Dimensiunile: -lungimea -limea -nlimea Masa

U.M. m /h MPa m m kW m 0,975 0,430 0,960 150 2,660 0,800 1,000 580 1,340 0,640 1,440 325 1,550 0,740 1,250 290 Tabelul 3.2. 4 2,23

J6-VNP-10 PMN-28 100,5 26 0,32 0,45 165 4 4,5

VPMN-20 VPMN-10 23,5 12,5 2 0,2 140 4 2,8 150 4 1,7

kg

Productivitatea real este mai mic dect cea teoretic datorit scurgerilor lichidului prin supap, supape, locurile de mbinare a conductelor, care nu sunt bine etanate i, de asemenea, n urma eliminrii din lichid, la presiuna mai mic dect cea atmosferic, a aerului dizolvat n el. Dac pompa nu este construit corect, aceasta poate duce la formarea bulelor de aer, cere vor micora debitul lichidului. Toate aceste pierderi se iau n considerare prin randamentul 0: Deci : Q=60 F s n i k 0, Unde: F este suprafaa seciunii pistonului; s cursa pistonului; n numrul curselor duble ale pistonului pe minut; i multiplicitatea aciunii (numrul feelor active ale pistonului); 0 - randamentul (pentru must, vin valorile sunt cuprinse ntre 0,8 0,9); k coeficient, care depinde de aciunea tijei i multiplicitatea aciunii. Productivitatea este o mrime constant, care nu depinde de flux i de nlimea manometric.(11) Valori date: Debitul, Q= 430 l/min= 0,43 m3/min; nlimea de pompare, hp= 10m;

23

Diametrul pistonului, d= 160mm= 0,16 m; Cursa pistonului, s= 200mm=0,2m; Greutatea specific relativ, g=0,93; Presiunea n cazan, pc=3,2 atm; Pierderile de presiune, pia=1,7m i pir=8,6m; Coeficientul de umplere, cu=0,85; p=0,8; t,e=0,95. Se calculeaz turaia i puterea motorului instalat. Din formulele de mai sus i din formulele urmtoarele, rezult: Q min = Ssn, se gsete n= Q min/Ss n acest caz: S = 0,785 0,162 = 0,0201 m2 , n = 0,43 / 0,85 0,0201 0,2 = 126 rot/min, nlimea de pompare se determin cu formula: H = P2 P1 / + Hg + hp, de aici rezult: H = 3,2 10000 / 930 + 10 + 10,3 = 53,70 m, Puterea necesar la motorul pompei se calculeaz cu formula: N = q H / 102 = GH / 102 Kw, De aici N = 0,43 930 53,7 / 60 102 0,72 = 4,87 Kw, n care 0,72 este randanebtul instalaiei de pompare, egal cu: p t m = 0,8 0,95 0,95 = 0,72 coeficientul de siguran al puterii se alege n funcie de N. N, kW 50 1,1 Tabelul 3.3. Conform datelor din Tabelul 3.3. este necesar s se instaleze, considernd plusul pentru suprancrcare, un electromotor cu puterea 4,87 1,17 = 5,69 Kw.

24

Capitolul 4REPARAREA POMPELOR VOLUMICE Repararea pompelor volumice are caracteristici commune, iar regulile generale de reparaii sunt valabile. Exist totui o serie de deosebiri pe care dorim s le evideniem. n acest scop vom studia repararea diferitelor tipuri de pompe, cutnd s relevm elementele specifice care apar la fiecare tip. Repararea pompelor cu piston. Corpul pompelor. Defectele ce pot aprea sunt: spargeri corodri nlturarea defectului se face prin sudur sau nlocuirea corpului de pomp. La uzura bucelor de protecie, acestea se schimb. Piston cilindru. Defectele probabile sunt: ovalizri uzura canalelor pentru segmeni uzura oficiului tijei Pentru pompe care funcioneaz la presiuni joase o abatere de 1/200 D permite o exploatare normal. Determinarea ovalitii se face prin msurarea valorii ei, la cte dou diametre perpendiculare, cu ajutorul micrometrului de interior. Remediere se face prin ncrcarea cu material de compoziie (n locurile uzate) i realizarea cilindrului respectiv. Recomandare: jocul care trebuie asigurat ntre cilindru i piston este de 0,001 0,002 din diametrul cilindrului. Strunjirea se face pn la 3 5 % din diametru, cu condiia s se efectueze un calcul de rezisten care s verifice grosimea peretelui cilindrului. Deformrile mari se remediaz prin mai multe operaii de strunjire, alezare i honuire. Capacul cilindrului necesit curiri, iar la reparaia capital se schimb uruburile de prindere ale capacului cilindrului. Segmenii. Defectele prezentate de segmeni sunt: uzur pierderea formei cilindrice pierderea elasticitii lor iniiale Datorit acestor defecte segmenii nu se mai etaneaz, iar pompa funcioneaz necorespunztor. Dac cilindru nu a fost prelucrat precis se constat o funcionare defectuoas a segmentului metalic, deoarece acesta nu25

poate compensa neregularitile suprafeei cilindrului i nici erorile de form geometric. Supapele. Aceste se uzeaz rapid n comparaie cu alte organe ale pompei cu piston. Operaia de reparare const n curirea , rectificarea, clirea i rodarea lor. Operaia de rodare se execut pe scaunul supapei, cu ajutorul unei paste speciale. Arcurile supapelor se nlocuiesc imediat ce se constat o modificare a constantei elastice. n unele cazuri, arcurile se recondiioneaz prin tratament termic (nclzire la 800 900C i rcirea brusc n ulei, urmat de o revenire la 450C). Arborele cotit. Degradare const n uzura fusurilor, fapt ce conduce la bti n pomp, care produc fisuri. Fusurile se msoar cu micrometru pe dou diametre perpendiculare n mai multe seciuni. Dac se constat o scdere a diametrului uzat mai mare de 3% din diametrul nominal, se ncarc fusul cu sudur sau se folosesc buce presate, dup care se prelucreaz fusul. Se admit urmtoarele abateri maxime dup reparare: btaia fusurilor principale: 0,03 0,05 mm/m neparalelismul axelor fusurilor: 1/10000 din cursa pistonului neparalelismul dintre axa fusurilor de biel i axa arborelui 0,2mm/m abaterea la distanele dintre axele fusurilor lagrelor arborelui i fusurilor de biel 0,5mm Tija pistonului. Ca defeciuni apar: uzuri ale tijei n locul trecerii prin garnitur flambaj n cazul solicitrilor de flambaj La reparaie se schimb garniturile, se ndeprteaz tija, iar la uzuri mari se buceaz. Se acord dimensiunile presetupei cu ale noii tije pentru a nu se produce noi uzuri pronunate i duntoare exploatrii. Biela. Sub sarcin, timp ndelungat, biela se poate ncovoia sau torsiona, iar bucele piciorului i captul bielei se uzeaz. Aceste buce i biele defecte se nlocuiesc. uruburile bielei sunt supuse la solicitri alternante, iar dup un timp capt o alungire permanent i se nlocuiesc. Durabilitatea uruburilor poate fi determinat cu formula:9 10 6 D= [ore] n

Unde: D durabilitatea, n ore; N turaia arborelui, n rot/min; Capul de cruce. Se uzeaz, ier bolul se ovalizeaz. Capul de cruce se recondiioneaz prin ncrcare i prelucrare mecanic ulterioar, iar bolul se nlocuiete.26

n Tabelul 4.1. i Tabelul 4.2. se dau cteva indicaii privind grupele de piese de schimb ale pompelor cu piston, periodicitatea nlocuirii lor, precum i tipurile de operaii efectuate. (1) Durata de funcionare Mic Ore medii Gruparea pieselor Tipul pieselor de schimb Segmeni, garnituri, presetupe, supape, arcuri supape uruburi, biel, boluri, capete de cruce, buce de biel, cuzinei Arbori cotii, biele, tije, ghidaje, cilindri, pistoane

1500

A

Medie

4000

B

Mare

10000

C

Tabelul 4.1 . Piese de schimb ale pompelor cu piston

27

Tipul reparaiei

Durata ciclului de reparaie, ore 500 2000

Volumul de manoper ,ore/om 50 100

Timpul de oprire al pompei, zile 12

Tipul operaiilor Schimbarea pieselor grupa A. reglarea pieselor grupa B Schimbarea pieselor grupa A. Schimbarea pieselor grupa B. recondiionarea pieselor grupa C Demontarea mainii. Schimbarea pieselor grupa A, B i C. recondiionri grupa A, B i C

RC1

RC2

3000 5000

200 300

26

RK

8000 25000

300 600

6 15

Tabelul 4.2 . Reparaiile executate la pompele cu piston

28

Figura 5. Schema fluxului tehnologic de vinificaie29

Fluxul tehnologic de fabricare a vinului utilajele:

din Figura 5. cuprinde

1 mijloc de transport autobasculant 2 buncr de recepie 3 zdrobitor-desciorcnitor cu agrafulopomp 4 scurgtor metalic cu nec 5 transportor elicoidal 6 pres continu 7 cistern de colectare 8 pomp cu piston cu simplu efect de vehiculare a mustului 9 cisterne tampon 10 separator centrifugal 11 cisterne tampon 12 pasteurizator cu plci 13 cistern metalic termostat pentru fermentare 14 instalaie frigoritermic

30

BIBLIOGRAFIE 1. Bnescu, A., Bnescu, D. ntreinerea i repararea utilajelor i instalaiilor din industria chimic, Editura Tehnic, Bucureti, 1975. 2. Cebotrescu, I. D., Neagu, C., Bibire, L. Utilaj tehnologic pentru vinificaie, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1995. 3. Chiiu, Al. Organe de maini, Editura Tehnic, Bucureti, 1976. 4. Doma, Al., Chiu, Al., Trebonius, I. Pistoane, Editura Tehnic, Bucureti, 1961. 5. Floarea, O. Operaii i utilaje n industria chimic, Probleme, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1980. 6. Gabor, L., Gabor, D. Operaii i utilaje n industria chimic i ingineria mediului, Editura de Vest, Timioara, 2006. 7. Gavrila, I., Voica, N. Tehnologia de fabricaie a roilor dinate pe maini unelte clasice i cu comand program, Editura Tehnic, Bucureti, 1982. 8. Internet www.wikipedia.ro 9. Mere, N. Instalaii de extracie, pompe, ventilatoare i compresoare n industria minier, Editura Tehnic, Bucureti, 1971. 10. Moga, I., Ralea, V. Utilaje i instalaii n industria chimic i rafinrii, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1964. 11. Pavlov, K. F., Romankov, P. G., Noskov, A. A., - Exerciii i probleme la cursul de procese i aparate din tehnologia chimic, Editura Tehnic, Bucureti, 1957. 12. Petculescu, E. Procese i aparate n industria alimentar, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1993. 13. Tampa, I. Segmeni pentru pistoane, Editura Tehnic, Bucureti, 1959. 14. Tisan, V. Utilaje n industria alimentar, Editura Risoprint, ClujNapoca, 2007. 15. urcanu, C., Ganea, N. Pompe volumice, Editura Tehnic, Bucureti, 1963.

31