Čerpadlo je stroj na vytváření proudu kapaliny. Kapalným médiem se rozumí kapičková kapalina, která může obsahovat pevnou nebo plynnou fázi. Účel čerpadla lze určit následovně: předávat mechanickou energii kapce kapaliny k zajištění jejího pohybu potrubím (kanály) nebo přenášet energii kapalinou k pohonu různých zařízení a mechanismů.
Čerpadla jsou jedním z nejběžnějších typů hydraulických strojů. Vyznačují se rozmanitostí provedení, což někdy ztěžuje jejich klasifikaci. Proudění kapalného média v čerpadle vzniká v důsledku silového působení na kapalinu v průtokové komoře nebo v pracovní komoře čerpadla. Podle typu pracovní komory a jejího spojení se vstupem a výstupem čerpadla se rozlišují čerpadla dynamický и trojrozměrný.
Čerpadla lze klasifikovat podle různých klasifikačních kritérií:
pro dynamická čerpadla:
druhem sil působících na tekutinu;
ve směru pohybu kapalného média;
podle typu přidělení;
na konstrukci oběžného kola atd.
pro objemová čerpadla:
podle povahy pohybu pracovních orgánů;
charakterem pohybu hnacího článku čerpadla;
ve směru pohybu tekutiny;
podle typu pracovních orgánů;
podle typu přenosu pohybu na pracovní orgány atd.
Dynamické čerpadlo je čerpadlo, ve kterém se kapalné médium pohybuje silou působící na něj v komoře, která je neustále propojena se vstupem a výstupem čerpadla.
Dynamická čerpadla zahrnují:
1) lopatkové – odstředivé a axiální;
2) elektromagnetické – vodivost a indukce;
3) tření – vír, proud, šroub, vibrace atd.
Obrázek ukazuje schéma odstředivé čerpadlo. Proud kapalného média vstupuje do sacího potrubí 1 v axiálním směru a mění směr pohybu v kanálech oběžného kola 2 na radiální. Pod silou lopatek proudění kapaliny zvyšuje rychlost kapaliny a tlak v oběžném kole. Po průchodu oběžným kolem vstupuje kapalina do výstupu 3. Vstup a výstup čerpadla jsou neustále propojeny.
Rýže. Schéma odstředivého čerpadla: 1 – vstup; 2 – oběžné kolo; 3 – vývod; 4 – tělo
Objemové čerpadlo je čerpadlo, ve kterém se kapalné médium pohybuje periodickou změnou objemu komory, kterou zabírá, která střídavě komunikuje se vstupem a výstupem čerpadla.
Objemová čerpadla zahrnují:
1) vratný – píst, plunžr, membrána;
2) okřídlený;
3) rotační – rotačně-rotační, rotačně-translační, rotačně-rotační atd.
Obrázek ukazuje jedno z typických schémat objemového čerpadla – zubové čerpadlo. Čerpadlo se skládá ze dvou ozubených kol v záběru. Ozubená kola jsou umístěna ve skříni čerpadla s malými vůlemi. Jedno z ozubených kol je hnací, druhé je hnané. Jak se ozubená kola otáčejí, objem kapaliny vstupuje mezi zuby ozubeného kola, je izolován od sacího a tlakového potrubí a je pak vytlačován zuby do tlakového potrubí.
Rýže. Schéma zubového čerpadla
Další klasifikaci podle obecných charakteristik dynamických a objemových čerpadel lze provést:
ve směru osy otáčení nebo pohybu pracovních těles: horizontální čerpadlo, vertikální čerpadlo;
uspořádáním pracovních orgánů: konzolové čerpadlo, monoblokové čerpadlo;
podle provedení podpěr: s výložníky, s vnitřními podpěrami;
podle umístění vstupu kapaliny do čerpadla: s axiálním vstupem, s bočním vstupem;
podle počtu stupňů: jednostupňové, dvoustupňové, vícestupňové;
podle počtu vláken: jednovláknové, vícevláknové;
podle provedení a typu pouzdrového konektoru: sekční, s koncovým konektorem, s axiálním konektorem, dvoutělesový, s ochranným pouzdrem;
podle umístění čerpadla: ponorné, vrtné, s převodovou hřídelí;
dle provozních požadavků: nastavitelné, neregulované, ruční dávkování, reverzibilní, reverzibilní;
dle sacích podmínek: samonasávací, s předspínaným stupněm, s předpínaným kolečkem;
na interakci s prostředím: utěsněný, odolný proti výbuchu, nízká hlučnost, nízká magnetická;
podle potřeby udržovat teplotu prostředí: vytápěné, chlazené;
podle místa instalace: stacionární, mobilní, vestavěný;
podle velikosti: malý, střední, velký;
podle síly: mikro, malý, malý, střední, velký.
Současná praxe pro klasifikaci čerpadel se liší od výše uvedeného.
Čerpadla se jmenují např. podle technologického odvětví, ve kterém se používají: tepelné čerpadlo, lodní čerpadlo, čerpadlo pro jaderný průmysl, chemické čerpadlo atd.;
nebo podle typu čerpané kapaliny: pro čistou vodu, olej, naftu, benzín;
podle zamýšleného účelu: výživa, míchání, dávkování atd.
Můžete stručně uvést požadavky, které musí čerpadlo splňovat:
minimální velikost a minimální hmotnost;
spolehlivost, účinnost, snadná údržba a provoz;
schopnost měnit technické parametry v širokém rozsahu;
vysoká účinnost;
snadná instalace a demontáž prvků čerpadla;
nízké náklady.
Výběr typu čerpadla pro konkrétní instalaci se provádí po hydraulických výpočtech systému, s ohledem na jeho technické ukazatele, konstrukční vlastnosti, výkon a náklady.
Čerpadla obecně znamenají energetické stroje nebo zařízení, která zvyšují svůj tlak nebo kinetickou energii pro pohyb čerpaného média (kapalného, pevného a plynného) pod statickým nebo dynamickým vlivem.
Historický vývoj čerpání jako způsobu dopravy chemických a fyzikálních látek, stejně jako stále se zvyšující požadavky na parametry odolnosti proti opotřebení, sací schopnosti a speciální podmínky instalace vedly k velkému množství typů, které vedly k různým definice pojmů a typů čerpadel. V důsledku toho se vyskytly případy, kdy zákazník, konstruktér a dodavatel použili tři různé definice pro stejné čerpadlo.
K odstranění této zjevné nevýhody byl vyvinut systém klasifikace čerpadelpodle konstrukčních prvků a principu činnosti, jakož i podle typu čerpané kapaliny.
Na základě principu činnosti napájecího prvku jsou čerpadla rozdělena na pístová čerpadla, rotační a dynamická.
ZPĚTNÁ ČERPADLA
K pohybu kapaliny dochází v důsledku axiálního pohybu pístu nebo membrány ve válci čerpadla, který je periodicky připojen k přívodnímu a tlakovému potrubí přes sací a výtlačný ventil. Při zvětšování pracovního objemu čerpadla pohybem pístu nebo membrány je kapalina nasávána přes sací ventil nebo ventil a při zpětném pohybu pístu v důsledku poklesu pracovního objemu přes výtlačný ventil nebo ventil je vytlačen do tlakového potrubí.
Podle typu vytlačovače se čerpadla dělí na píst и membrána (Obr. 1).
Známky klasifikace pístových čerpadel mohou být:
a) způsob působení pístu (obr. 2);
b) poloha pístu a válce (obr. 3);
c) tvar pístu (obr. 4);
d) typ pohonu (obr. 5).
Podle toho existují čerpadla jednočinná nebo dvojčinná, horizontální nebo vertikální, radiální nebo axiální, ventilová, lamelová, kotoučová, vícestupňová plunžrová čerpadla s pákou, vačkovým pohonem nebo s kyvným hnacím kotoučem, jakož i přímočinná.
Membránová čerpadla jsou klasifikována podle umístění a počtu membránových válců a také podle typu pohonu.
ROTOROVÁ ČERPADLA
Rotační čerpadla pracují převážně na výtlačném principu, kdy jeden nebo více rotujících pístů nebo šroubů mezi sebou tvoří pracovní dutiny ve válci čerpadla, přičemž rozměry sací dutiny jsou největší a tlaková dutina nejmenší; Proto je kapalina ze sací dutiny vytlačována do tlakové dutiny. Některá rotační čerpadla však mají konstantní pracovní dutiny (výtlačný objem) jak na vstupu, tak na výstupu.
Základní rozdíly a některé výhody rotačních čerpadel oproti pístovým čerpadlům jsou:
a) v rotujících pístech;
b) při absenci ventilů ve válcích;
c) při vyvažování hmot nebo momentů.
Podle konstrukce pracovních orgánů jsou všechna rotační čerpadla rozdělena do pěti hlavních typů, a to: ozubené kolo, šroub, rotační, talíř, válec. Na Obr. 6 ukazuje tyto typy rotačních čerpadel.
Zubová čerpadla (obr. 7) se dělí zejména podle počtu ozubených kol (dvou- a vícestupňové), podle typu ozubení (vnější a vnitřní ozubení) a podle počtu průtoků kapaliny (čerpadla jedno- a víceproudová).
Jak je patrné z obrázků, kapalina vstupující do mezizubových prostorů ozubených kol se pohybuje od vstupu do tlakové dutiny čerpadla. Vzájemný záběr zubů a také malé radiální a koncové vůle mezi ozubenými koly a skříní snižují únik čerpané kapaliny.
Šneková čerpadla Dělí se především podle počtu pracovních orgánů na jedno- a vícešnekové a podle směru proudění kapaliny na jedno- a dvouproudé šnekové (obr. 8). Na rozdíl od zubových čerpadel probíhá proces pohybu kapaliny u šroubových čerpadel v axiálním směru podél volných mezivřetenových dutin ze strany sání na stranu výtlaku.
Rotační čerpadla V současné době se vyrábějí v široké škále provedení. Tento typ konstrukce se vyznačuje tzv. dvouhřídelovými čerpadly s jedno- nebo víceprofilovými rotory různých tvarů průřezu (obr. 9). Téměř všechna čerpadla s rotačními písty přemisťují čerpanou kapalinu ze strany sání na stranu výtlaku, aniž by se změnil objem výtlačné dutiny.
Lopatková čerpadla – typičtí zástupci jednohřídelových čerpadel se podle principu činnosti dělí na jednočinná a dvojčinná (obr. 10), podle typu rotoru na jedno a vícelopatková čerpadla (lopatková).
Pracovní proces těchto typů je charakterizován měnícím se (srpovitým) pracovním objemem sací a tlakové dutiny. Těsnění mezi sacím a výtlačným potrubím je provedeno plochými deskami nebo lopatkami umístěnými v drážkách rotoru, s minimální radiální a koncovou vůlí mezi rotorem a skříní.
Válcová čerpadla Dělí se pouze podle principu působení na jedno- a dvojčinné (obr. 11). Čerpací efekt je v tomto případě způsoben rotujícími písty, excentricky umístěnými v pouzdře, které uvádějí pružný plášť do oscilačního pohybu a pohybují kapalinou v důsledku rychlé změny (úměrné rychlosti otáčení) pracovního objemu sání. a tlakové dutiny.
DYNAMICKÁ ČERPADLA
Na rozdíl od pístových a rotačních čerpadel pracují tato čerpadla na dynamickém principu. V důsledku rotace oběžných kol uvnitř pracovního prostoru čerpadla dochází k přenosu kinetické energie z oběžného kola do čerpané kapaliny, která se v navazujících prvcích (difuzor, rozváděcí lopatka, spirála) z velké části přeměňuje na tlakovou energii.
Na základě principu činnosti se čerpadla primárně dělí na lopatkami a vírem (obr. 12). Pokud lopatkové čerpadlo zpravidla nemá vlastnost samonasávání, pak vírové čerpadlo obvykle pracuje na principu samonasávání. Kromě toho u vířivých čerpadel dochází v drtivé většině k nepřímé výměně energie mezi sekundárním tokem kapaliny umístěným v oběžném kole a čerpanou kapalinou v bočním kanálu skříně čerpadla.
Lopatková čerpadla rozdělené:
ve směru proudění na výstupu z oběžného kola – k odstředivým čerpadlům radiálního, diagonálního a axiálního typu (obr. 13);
pro průchod kapaliny za oběžným kolem – s vodicí lopatkou, spirálou nebo prstencovým výstupem;
ve směru proudění kapaliny v oběžném kole nebo mezi oběžnými koly – jedno- a dvouproudé (obr. 14).
U vícestupňových čerpadel se používá jednostranné nebo symetrické uspořádání oběžných kol (obr. 15).
Na závěr je třeba upozornit také na rozdělení, respektive klasifikaci čerpadel podle sacího výkonu:
samonasávací, částečně samonasávací (s předřazenými sacími stupni nebo sacími zařízeními) a nesamonasávací.
Vortexová čerpadla Podle tvaru oběžného kola je lze rozdělit na otevřené (hvězdovité), uzavřené (s kanálem na obvodové straně) a čistě vírové (obr. 16) a podle průtoku na jedno- a více- etapová čerpadla.
SPECIÁLNÍ ČERPADLA
Do této skupiny patří především malá čerpadla, která vzhledem ke klasickým vlastnostem (přítomnost pracovního tělesa rotujícího nebo pohybujícího se podél osy) nelze zařadit mezi běžná čerpadla.
proudová čerpadla (obr. 17) se vyznačují přítomností Venturiho trubice, do jejíhož středu je přiváděn proud pracovního média (voda, pára nebo plyn). Pracovní paprsek tvoří mezní vrstvu a svou vysokou rychlostí nejprve zachycuje částice okolního vzduchu a následně výměnnými procesy nasává čerpanou kapalinu z přívodního potrubí. Pneumatická čerpadla (plynové výtahy) dodávají kapalinu v důsledku tvorby směsi vody a vzduchu s nízkou hustotou, když vzduch pod tlakem vstupuje do potrubí uloženého pod hladinou kapaliny. Okolní kapalina vyšší hustoty proniká do sacího potrubí a tím zajišťuje proces zvedání kapaliny (obr. 18).
Elektromagnetické čerpadlo (obr. 19), určený především pro čerpání tekutého kovu, vytváří podle tzv. pravidla pravé ruky v čerpané kapalině axiální sílu, kterou lze považovat za pohybující se vodič v magnetickém poli. V důsledku toho jsou vytvořeny podmínky pro pohyb kapaliny.
KLASIFIKACE PODLE DRUHU ČERPANÉHO MÉDIA
Konstrukce čerpadla, princip jeho činnosti, jakož i volba materiálu nevyhnutelně závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech čerpaného média. Na tomto základě lze druh čerpaného média brát jako druhé kritérium pro klasifikaci čerpadel. Proto bylo identifikováno šest typických čerpacích médií. Podle toho jsou čerpadla určena pro čistý a mírně znečištěné kapaliny, kontaminovaný kapaliny a suspenze, snadno plynovat kapaliny, plyn-kapalina směsi, agresivní kapaliny, tekuté kovy.
ÚČELOVÁ KLASIFIKACE
V praxi poměrně často existují čerpadla různých typů, jejichž názvy jsou uvedeny v závislosti na vlastnostech jejich provozu. Tak například rozlišují napájecí, cirkulační, kondenzátní čerpadla, pokud jde o čerpadla pro tepelné elektrárny.
Cirkulační nebo chladicí čerpadla jsou čerpadla, která obvykle pracují v uzavřených systémech. Reaktorovými čerpadly se v současnosti rozumí hlavní oběhová čerpadla, která jsou součástí primárního okruhu reaktoru jaderné elektrárny.
Námořní odstředivá nebo pístová drenážní čerpadla se používají při stavbě lodí.
U ponorných čerpadel nebo čerpadel s mokrým nebo chráněným elektromotorem je tento umístěn v čerpaném médiu. Známá hydraulická čerpadla patřící k těmto typům a instalovaná v hydraulických systémech jsou nejen podavače, ale také zdroje proudění tlakové kapaliny.
Klasifikace podle účelu by se měla používat pouze tehdy, když první dvě charakteristiky (klasifikace podle principu činnosti a podle čerpaného média) nestačí k jasné charakterizaci určitého typu čerpadla.
Přetisk materiálu je možný pouze s aktivním odkazem na electronpo.ru jako zdroj prvních informací.
