Pompe - Clasificare Si Functionare

14
1 POMPE CLASIFICARE SI FUNCTIONARE Chende Cristian EPI III

description

clasificarea pompelor

Transcript of Pompe - Clasificare Si Functionare

Page 1: Pompe - Clasificare Si Functionare

1

POMPE CLASIFICARE SI FUNCTIONARE

Chende Cristian

EPI III

Page 2: Pompe - Clasificare Si Functionare

2

POMPE CLASIFICARE SI FUNCTIONARE

Definitie:

O pompă este o mașină sau un aparat care transformă energia, dintr-una din formele sale mecanice, în formă de

energie hidraulică sau pneumatică, în scopul transportării fluidului care primește energia utilă. Energia mecanică poate

proveni din forța musculară sau de la un motor de antrenare.http://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83 - cite_note-

LTR-0

Clasificare:

După numărul de fluide, pompele pot fi cu un fluid (cel transportat) sau cu două fluide (cel motor și cel

transportat). Pompele cu un fluid primesc energia necesară de la un corp solid (ex.: piston), iar cele cu două fluide de la

fluidul motor (ex.: vâna de aer, vâna de apă).http://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83 - cite_note-LTR-0

După starea de agregare a fluidului transportat pompele se împart în pompe hidraulice (pentru lichide), respectiv

pompe pneumatice (pentru gaze).

După tipul de realizare a pompării, pompele pot fi desmodrome (cu mecanism), sau cu lanț cinematic cu

desmodromie variabilă (ex. pompa cu abur cu piston cu acțiune directă).

După numărul de curse active pe rotație, pompele pot fi cu simplu efect (fluidul este pompat de o singură față a

pistonului, iar cursa activă este într-un singur sens) sau cu dublu efect (fluidul este pompat de ambele fețe a pistonului,

iar cursele din ambele sensuri sunt active).

După principiul de funcţionare şi forma cavităţi de lucru, pompele se clasifică în pompe centrifuge,

volumice, axiale şi altele.

Pompe hidraulice

Pompele hidraulice cu piston utilizeaza principiul transmisiilor hidrostatice. Astfel, la pompele hidraulice

pistonul pompei este actionat direct de un motor hidraulic. Motorul este actionat hidraulic de catre fluidul introdus de la

suprafata unde se afla generatorul hidraulic.

Primul sistem de pompare având la baza acest principiu a fost conceput si utilizat în anul 1875 ce H.W. Fawcett,

fluidul motor fiind la acea vreme aburul. Utilizarea aburului limita metoda doar pentru sondele cu diametre mari si

adâncimi mici, motiv pentru care treptat a fost abandonata (1920). Pastrând principiul metodei, dar înlaturând

dezavantajele constructive si schimbând fluidul motor s-au elaborat în continuare diverse solutii cum ar fi pompajul

hidraulic cu presiune oscilatorie (R.H. Russel în 1920). Si acest sistem s-a dovedit dezavantajos deoarece datorita

Page 3: Pompe - Clasificare Si Functionare

3

alungirii tevilor de extractie si compresibilitatii fluidului motor, volumul care trebuia refulat de pompa de la suprafata

pentru realizarea cursei pistonului pompei de adâncime era foarte mare.

Aceasta conducea la diametre mari ale pistoanelor pompei de suprafata, care trebuia sa realizeze în acelasi timp

si presiuni de lucru ridicate. Tot datorita compresibilitatii fluidului motor era dificila corelarea simultaneitatii pompei de

suprafata cu agregatul de adâncime.

Aceste dezavantaje au fost eliminate prin aparitia în anul 1932 a solutiei concepute de firma KOBE, care

asigura functionarea rectilinie alternativa a motorului de adâncime prevazut cu sistem de distributie în conditiile unui

debit constant de fluid motor pompat de la suprafata. Ulterior constructia acestor pompe s-a perfectionat continuu,

detaliile constructive s-au diversificat, solutia fiind preluata si de alte firme (BYRON-JACKSON, OILMASTER,

JOHNSON FLAGG, PACIFIC, DEMPSEY, SARGENT, ARMES, etc.), dar utilajul specific este întâlnit în limbajul

curent tot sub denumirea de “pompe KOBE”.

Pompele hidraulice deplasează un lichid de la presiunea inferioară din aval (de exemplu un nivel hidraulic

inferior), la presiunea superioară din amonte (de exemplu un nivel hidraulic superior). Diferența de presiune pe care o

învinge pompa, exprimată de obicei în m de coloană de apă constituie înălțimea de ridicare a pompei, care este mai

mare decât diferența dintre presiunile din amonte și aval, datorită pierderilor din pompă și conductele sale. Volumul de

lichid deplasat în unitatea de timp este debitul pompei, exprimat de obicei în m3/s. Puterea necesară pentru pompare este

proporțională cu debitul pompei și cu înălțimea de ridicare.

După felul mecanismului mobil pompele hidraulice se clasifică în:

Pompe cu piston. Exemple: pompă de injecție (la motoare cu ardere internă), pompă cu pistoanele în linie,

pompele folosite la pomparea petrolului din zăcămintele cu energia epuizată, pompă folosită în medicină ca

înlocuitor al inimii (pompă cord).

Pompe rotative. Exemple: pompă cu palete, pompă cu roți dințate, pompă cu lanț și roată dințată (variantă:

pompă cu dopuri), pompă cu șurub (pompa lui Arhimede), pompă cu rotoare profilate.

Pompe cu membrană. Exemple: pompă peristaltică

Pompe cu rotor. Exemple: Pompă axială, semiaxială (diagonală), sau radială (centrifugă), pompă submersilă

folosită la foraje.

Page 4: Pompe - Clasificare Si Functionare

4

Pompă cu piston

O pompă cu piston este un agregat pentru transportul lichidelor și gazelor, gazele vor

fi și comprimate. Un piston care se deplasează într-un cilindru efectuează în primul tact

admisia prin supapa de admisie, apoi se elimină volumul admis prin supapa de evacuare.

La transportul lichidelor cu ajutorul pompelor cu piston se pot atinge presiuni foarte

mari, iar volumul poate fi definit exact. Acționarea se poate face manual sau cu ajutorul a

diferiți actori.

O dată cu apariția pompelor centrifugale, începând cu secolul al XIX-lea, s-a schimbat

și domeniul de folosire al pompelor cu piston. Astăzi acestea se folosesc îndeosebi la

dozatoare, la pompele cu acționare manuală sau acolo unde sunt necesare presiuni mari.

Un bun exemplu de pompă cu piston de largă folosință e pompa de bicicletă.

Dezavantajul pompei cu piston, e pulsația de transport care apare în conducte și care provoacă oscilații

mecanice puternice. De aceea acolo unde sunt necesare volume mari se folosesc pompe care lucrează decalat, precum și

atenuatori de presiune.

La pompa cu membrană, o formă aparte a pompei cu piston, pistonul e înlocuit de o membrană. Există pompe

cu membrană mecanică sau pompe cu membrană hidraulică. La cea din urmă se folosește o membrană din PTFE sau

oțel. Cu pompe cu membrane hidraulice s-au realizat presiuni de până la 3500 bar.

La pompa din imaginea alăturată supapa de evacuare se află în piston, astfel mediul este împins de pe o parte pe

cealaltă a pistonului realizându-se admisia și evacuarea simultan. Acest tip de pompă este indicat și pentru medii

vâscoase.

Domenii de utilizare

Dozatoare volumetrice foarte precise pentru volume mici și foarte mici de lichide și lubrefianți. Pompele cu piston prezintă avantajul cã realizează valori mari ale presiunilor de lucru, peste 200 bari, fapt care

compensează neajunsurile debitării neuniforme. Sunt întâlnite la bordul navelor îndeosebi la instalaţiile la care condiţiile de funcţionare pe aspiraţie sunt grele sau foarte grele (instalaţia de santinã, instalaţia de transfer combustibil şi ulei, etc.). Realizează debite specifice relativ mici, însă au şi unele avantaje nete faţã de alte maşini hidraulice:

- asigurã o aspiraţie uscatã; - pot manipula lichide calde şi reci; - vâscozitatea fluidului de lucru poate fi oricât de mare; - fluidul de lucru poate avea în componenţa sa chiar şi suspensii mecanice.

Page 5: Pompe - Clasificare Si Functionare

5

Pompe cu pistoane axiale

Pompele cu pistoanele axiale reprezintă o altă variantă a pompelor cu piston în care pistoanele sunt dispuse

axial, deci paralel cu axa de rotaţie a rotorului (blocului), mişcarea activă a pistoanelor realizându-se fie de un disc

înclinabil sau fix, fie de o camă frontală.

Pompe cu pistonaşe axiale, schemele de principiu ale acestui tip de pompe sunt prezentate în figura 2.

Principalele părţi componente ale acestor pompe sunt: blocul cilindrilor 1, pistonaşele plunjer 2, discul de

antrenare 3 şi un distribuitor 4. Unghiul de înclinaţie α este de 15° ÷ 20°.

Acest tip de pompă are un debit fix, deoarece şi cursa pistonaşelor este fixă. Dacă unghiul α se poate modifica, se

modifică şi debitul, pompa fiind în acest caz pompă cu debit reglabil.

Dispunerea în acest fel a pistoanelor are marele avantaj de a reduce mult gabaritul pompei şi a obţine în acelaşi

timp un moment de inerţie constant, prin simetria maselor de rotaţie, ceea ce permite funcţionarea acestora la viteze

unghiulare mult superioare altor tipuri.

Parametri principali ai acestor tipuri de pompe sunt: presiuni cuprinse între 150 şi 500 de bar şi chiar mai mari,

momente până la 800 – 900 daN m, puteri până la 3500 kW, debite până la 900 l/min, turaţii maxime la pompe până la

3000 – 4000 rot/min.

Domenii de utilizare

Pompele cu pistonaşe axiale obţin debite până la 800 l/min şi au o putere specificã ce poate ajunge pânã la 4-5

KW/kg , la turaţii cuprinse între 1000-4500 rot/min. Sunt pompe de presiuni mari şi foarte mari, cu o debitare suficient

de uniformã şi care au o largã răspândire la acţionările hidrostatice ale armãturilor de închidere din sistemele

centralizate, la acţionarea vinciurilor şi a cabestanelor, a maşinilor de cârmã, capacelor mecanice, uşilor etanşe, etc

Pompele cu pistonaşe axiale sunt cele mai larg răspândite în acţionările hidrostatice în construcţia de

maşini sau în acţionarea maşinilor unelte, fiind realizate într-o mare varietate constructivă.

Page 6: Pompe - Clasificare Si Functionare

6

Pompe cu pistoane radiale

Pompa centrifugă, prezentată schematic în figura 1, transmite energia primită de electromotorul de

antrenare prin arborele 4, fluidul de lucru prin

intermediul rotorului 1.

Particulele de lichid sunt antrenate de rotor într-o

mişcare de rotaţie şi sunt aruncate sub acţiunea forţelor

centrifuge, către periferia acestuia. La ieşirea din rotor,

particulele de fluid au viteze mari, decât energie

cinetică mare, dar în colector, a cărui secţiune creşte viteza

scade şi creşte presiunea.

Când părăseşte pompa prin flanşa de refulare,

lichidul dispune de energie potenţială (de presiune) şi

energie cinetică. Energia deţinută de fluid pe tubulatură

şi care are aceste două componente, este denumită

energie hidraulică.

Rotorul 1, este compus din două discuri plane

sau curbate, între ele aflându-se palele rotorice ce

separă spaţiul dintre discuri. Uneori din discuri poate

să dispară. Palele rotorului pot fi radiale sau curbate

către exterior. Carcasa spirală sau colectorul are o

secţiune variabilă, crescătoare, astfel încât o parte din energia cinetică a fluidului se transformă în energie potenţială.

Aceste pompe se construiesc pentru debite medii (Qmax = 0,5 ÷ 1 m3/s) şi

presiuni mici şi medii (pmax = 0,9 MPa). Ele nu sunt auto amorsabile, deci pentru a fi pus în funcţiune, este

necesară umplerea tubulaturii de aspiraţie cu lichid, sau evacuarea aerului de pe această tubulatură, până ce

lichidul intră în pompă. Aceste pompe realizează sarcini mici de aspiraţie.

Pentru a obţine presiuni mai mari cu ajutorul pompelor centrifuge, acestea se construiesc cu mai multe

rotoare, fixate pe acelaşi arbore. Lichidul de lucru este antrenat pe rând de fiecare din rotoare, presiunea lui

crescând după fiecare rotor; se numesc supraetajate şi se construiesc pentru debite relativ mici şi presiuni de 15

÷ 20 bari.

Pompele cu pistoane radiale sunt pompe de debite şi presiuni mari, iar motoarele de momente şi puteri ridicate.

A cestea se folosesc pentru presiuni până la 300 bar, debite până la 8000 l/min, momente până la 5000 daNm, puteri

până la 4000 kW, motoare cu acţiune multiplă putând funcţiona la turaţii stabile sub 1 rot/min.

De menţionat ca acest tip de pompe au făcut obiectul primelor modele de maşini hidraulice volumice rotative

cu piston, că între timp au apărut pompele cu pistoane axiale, ca variantă îmbunătăţită a primelor şi care s-au extins mai

mult decât pompele cu pistoane radiale. În prezent, însă, se constată o revitalizare a acestora, nu numai la puteri şi

cupluri mari, unde rămân metodele de bază, dar şi pentru parametri obişnuiţi. Cauzele acestor reconsiderări constau în

Page 7: Pompe - Clasificare Si Functionare

7

apariţia unor modele noi îmbunătăţite, cu gabarite reduse (inerţie mică) în special, cu acţiune multiplă, cu pistoane

cilindrice sau sferice.

La construcţiile obişnuite, debitul se reglează deplasarea relativă (manual sau automat cu servovalvă) a

statorului faţă de rotor.

La modele noi, cu acţiune multiplă, această reglare se face discret, prin una din metodele:

1) variaţia secţiunii active a pistonului

2) variaţia numărului active de pistoane

3) variaţia numărului de rânduri de pistoane

De remarcat că, prin aceasta, pompele cu acţiune multiplă nereglabilă până acum se transformă în sisteme

reglabile, aşa-zisa reglare comutativă.

Domenii de utilizare

Aceste pompe sunt folosite la navã în majoritatea cazurilor la acţionările hidrostatice

Pompă peristaltică

O pompă peristaltică este un tip specializat de pompă care este utilizată pentru

pomparea a numeroase tipuri diferite de fluide. Fluidul se găsește în interiorul unui tub

flexibil, fiind mutat de mișcarea circulară a pompei. Există și variante liniare ale pompei

peristaltice, precum varianta a cărei prezentare succintă poate fi înțeleasă privind

imaginea dinamică din stânga.

În cazul pompei peristaltice rotative, un rotor, având un anumit număr de aripioare sau palete plasate exterior,

comprimă periodic tubul flexibil. Pe măsură ce rotorul se mișcă, partea tubului aflată sub compresie se închide forțând

lichidul să se deplaseze prin tub. Ulterior, după ce tubul revine în starea sa normală, după trecerea unui cantități de

lichid comprimat, o altă cantitate de fluid este introdus în pompă. Acest proces este denumit peristalsis, fiind utilizat în

multe sisteme biologice, așa cum ar fi tubul digestiv.

Pompe cu două fluide

Page 8: Pompe - Clasificare Si Functionare

8

Sunt cunoscute sub numele de ejectoare. Pot fi cu vână de apă (folosite ca pompe de vid), cu vână de abur

(folosite ca injectoare de apă în abur la cazane) și cu vână de aer (folosite pentru pomparea apei în sistem „airlift”).

Pompe volumetrice

La baza funcţionării acestui tip de pompe stă modificarea ciclică a volumului cavităţii de lucru. În

primul rând are loc o creştere a acestui volum, ceea ce determină crearea unei depresiuni în cavitatea de lucru şi

aspiraţia lichidului. În a doua etapă volumul cavităţii descreşte, ceea ce face ca lichidul aspirat să fi refulat în

tubulatura de refulare a instalaţiei.

Pompele volumice au debite specifice mici, însă presiuni de lucru mari (până la 400 bari, la pompele cu

piston).ele creează depresiuni mari la aspiraţie, putând fi folosite şi ca pompe cu vacuum.

Pompele volumice prezintã 2 faze distincte de functionare:

1) aspiratie: pistonul iese din cilindru, viteza creste, presiunea scade, supapa de aspiratie se deschide si lichidul

pãtrunde din rezervorul de aspiratie în cilindru;

2) refulare: pistonul intrã în cilindru, viteza scade, presiunea creste, supapa de refulare se deschide si lichidul este

evacuat din cilindru cãtre rezervorul de refulare.

Domenii de utilizare

Pompe volumice cu suruburi sunt autoamorsabile şi pot avea valori ale randamentelor până la 0,6. Nu se folosesc la transferul fluidelor care conţin suspensii mecanice. Ating în mod uzual presiuni de până la 200-300 bar şi debite cuprinse între 50 şi 15000 l/min la turaţii de 1500 până la 3000 rot/min. Se utilizează la bordul navelor la circulaţia uleiului în instalaţiile motorului principal, la transferul combustibilului de alimentare, la transferul diferitelor lichide şi în acţionările hidraulice.

Pompele volumice cu lamele realizează presiuni de până la 100 bar – cele cu acţiune multiplã până la 150 bar – şi debite pânã la 300 l/min – cele cu acţiune multiplã pânã la 1000 l/min. Ca pompe, sunt utilizate la instalaţiile de transfer a uleiului sau combustibilului. Ca motoare, sunt întrebuinţate la antrenarea vinciurilor şi în general oriunde sunt necesare turaţii mici. Cu toate acestea, maşinile cu palete glisante sunt utilizate îndeosebi la acţionările hidrostatice

Pompe cu roţi dinţate

Page 9: Pompe - Clasificare Si Functionare

9

Aceste tipuri de pompe au ca elemente active două sau mai multe roţi dinţate, la care golurile dinţilor

constituie cavităţile de lucru. Cele mai utilizate

din pompele cu două roţi dinţate cu angrenare

exterioară şi dantură evolventică dreaptă,

prezentate schematic în figura 5.

Elementele principale ale unei pompe

cu roţi dinţate sunt carcasa 1, capacele 2, şi

roţile dinţate 3.

Caracteristici :

simplitate constructiva;

cost redus;

debite medii (x1-x10 l/min); presiuni mici-medii (x1-150 bar);

debit constant.

Pompele cu roţi dinţate se construiesc pentru presiuni între 5-300 bar şi realizează debite pâna la 4000 l/min, la turaţii cuprinse între 1000-3000 rot/min.

Au următoarele avantaje:

- au cilindree mare la greutăţi şi gabarite mici;- au o construcţie simplã;- lucrează la presiuni mari; - dar au şi dezavantaje ca:- au o debitare pulsatorie;- forţele radiale care se manifestã pe danturã provoacă o încărcare pulsatorie a lagărelor care conduce la zgomote

mari în funcţionare.

Domenii de utilizare

Din punct de vedere funcţional sunt reversibile, însă se utilizează practic doar pe un singur sens de debitare. Sunt folosite îndeosebi la pomparea lichidelor vâscoase ca pompe de ungere şi la acţionãri hidraulice. Sunt puţin sensibile la variaţia vâscozităţii lichidului, însă sunt afectate de prezenţa impurităţilor mecanice în lichidul pompat. Deoarece prin construcţie asigurã o legătură permanentã între galeria de aspiraţie şi cea de refulare, la aceste maşini tendinţa de strivire a lichidului cuprins între dinţi este înlăturatã. Din aceastã cauzã se folosesc destul de des la transferul lichidelor cu conţinut mare de gaze sau de aer dizolvat.

Page 10: Pompe - Clasificare Si Functionare

10

Bibliografie

1. „Hidraulica maşinilor-uneltelor” de A. OpreanEditura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti – 1983

2. Hydraulics-Field Manual , Dept. of Army, Washington DC 1997

3. Pavel, D. Maşini hidraulice. Editura Energetică de Stat, Bucureşti, vol.I/1955; vol.II/1956

4. Ionescu, D.Gh., Matei, P., Ancuşa, V., Todicescu, I., Buculei, D. Mecanica fluidelorşi maşini hidraulice. Editura Didactică ş i Pedagogoică, Bucureşti, 1983.

5. Internet