Calcul Pompe Volumice cu Inel de Lichid
Argument
Pompa este o main care transform energia mecanic primit de la o
surs de antrenare n energie hidraulic. Astfel, energia transmis
lichidului poate fi utilizat potrivit scopului dorit: alimentare cu
ap, transport hidraulic, acionare hidraulic etc. Deoarece pompele
sunt destinate mai ales transportului de lichide la distane i
nivele diferite, utilizarea lor s-a impus aproape pretutindeni unde
s-a ivit necesitatea unui astfel de transport. n industrie, pompele
sunt utilizate nemijlocit n diverse procese tehnologice, vehiculnd
o mare varietate de lichide, sau n scopuri auxiliare pentru
alimentri cu ap industrial i potabil. n agricultur, pompele se
utilizeaz n sistemele de irigaii i desecri, n sistemele de
alimentare cu ap a localitilor rurale, a fermelor, sau direct n
procesul de producie prin ataarea lor la diverse maini agricole,
cum sunt cele de combatere a duntorilor.Deoarece transportul unui
lichid cu ajutorul pompei presupune o continuitate a curgerii ntre
sursa de alimentare i locul deversrii, aceasta nu se poate realiza
decat ntr-o instalaie hidraulic. O astfel de instalaie este alctuit
n mod obinuit din: conducte, armturi, aparate de msur i bineineles
pompa, ca element principal. Conductele au rolul de a face legtura
ntre pomp i sursa de aspiraie i locul de refulare a lichidului. Din
aceste motive, conducta care se racordeaz la rezervorul de aspiraie
se numete conduct de aspiraie i, n mod analog, cea care unete tuul
de refulare al pompei cu rezervorul deb refulare, conduct de
refulare.Pompa de vacuum cu inel de lichid
1. Construcie. Funcionare. Elemente de calcul
Pompele sunt maini hidraulice alctuite dintr-un asamblu de
elemente mecanice care asemntor altor maini din diversele domenii
ale tehnicii n decursul timpului, au cptat denumiri specifice,
utilizate astzi pe plan mondial.n stadiul actual al dezvoltrii
industriale, soluiile tehnice alese la proiectarea instalaiilor
prevd utilizarea pompelor la transportul fluidelor cu o mare
diversitate de caracteristici. O categorie de pompe, este
reprezentat de pompele de vid cu inel de lichid. Aceste pompe sunt
destinate n special pentru crearea vidului industrial n diverse
instalaii, dar sunt folosite din ce n ce mai mult i ca suflante sau
compresoare de joas presiune. Acesta utilizare se dorete mai ales
faptului c debitul de aer refulat este continuu i totodat lipsit de
vapori de ulei, cum este n cazul compresoarelor cu piston. Pompele
cu inel lichid fac parte din categoria pompelor volumice cu micare
de rotaie care, spre deosebire de celelalte pompe volumice, sunt
capabile s vehiculeze fr impedimente lichide, gaze sau amestecuri
de lichide i gaze. Datorit acestor caliti, ele sunt folosite cu
precdere fie ca pompe de vid, fie ca suflante sau compresoare, dar
mai puin ca pompe de ap, avnd n vedere randamentul lor sczut la
pomparea lichidelor. Ca pompe de vid sau suflante sunt utilizate n
industria chimic, i cea energetic, precum i n staii de pompare,
unde servesc la amorsarea pompelor centrifuge.
1.1 Construcie
Construcia acestor pompe se aseamn cu cea a pompelor cu canal
lateral, dar rolul canalului l joac aici poziia excentric a
rotorului fa de carcas.
Schema unei pompe de vid cu inel de lichid1 carcasa cilindrica;
2 orificiu de refulare;3 orificiu de aspiratie; 4 rotor; 5 inel de
lichid
Pompa de vid cu inel de lichid este alctuit din urmtoarele
elemente: - rotor de tip stelat, arborele rotorului, carcasa i
discuri laterale.
Rotorul de tip stelat este montat cu ajustaj alunector pe arbore
fiind aezat excentric n interiorul carcasei intermediare, nchis
lateral de ctre discuri. Unul din cele dou discuri conine fereastra
de aspiraie i face legtura cu carcasa de aspiraie, iar cellalt disc
conine ferestra de refulare i comunica la rndul su cu carcasa de
refulare. Arborele pompei se sprijin la cele dou extremiti pe dou
lagre cu rulmeni cu bile. Etanarea arborelui este asigurat prin
garniture moi din azbest grafitat, splate cu un lichid de etanare.
Asamblarea pompei se realizeaz cu ajutorul tiranilor. Carcasa de
aspiraie este prevzut cu un orificiu pentru racordarea conductei de
alimentare a inelului de lichid. Poziia corect a discurilor se
asigura prin tifturile de centrare. Dopurile servesc pentru golirea
pompei de lichid n perioadele n care exist pericol de nghe.
Carcasele, discurile,i lagrele sunt confecionate din fonta, iar
rotorul din bronz, sub form de piese turnate. Performanele pompei
depind de jocul axial dintre rotor i discurile de distribuie, joc
care nu trebuie s depeasc valoarea de 0,1mm la construciile
standard. n timpul funcionarii, rotorul poate culisa pe arbore
autocentrndu-se n carcas i deoarece el poate veni n contact cu
discurile, feele sale laterale precum i cele ale discurilor sunt
prelucrate foarte fin pentru a obine o rugozitate redus. Pompa de
vid cu inel de lichid trebuie s funcioneze numai cu lichide sau
gaze curate, fr impuriti mecanice, astfel gazele care conin praf
vor fi filtrate nainte de absorbire. Rotorul pompelor de vid cu
inel de lichid este asemntor ca form cu cel al pompelor cu canal
lateral, dar difer prin numrul de palete care este i mai redus i
prin limea acestora care este mai mare. 1.2 Funcionare
Pompa cu inel de lichid are rotorul montat excentric fa de
carcas. nainte de prima punere n funciune, pompa se umple cu un
lichid auxiliar. n momentul n care pompa se pornete, lichidul aflat
n stator este proiectat datorit forelor centrifuge ctre periferia
carcasei, genernd inelul de lichid care are o grosime constant i
este dispus concentric cu carcasa pompei. Datorit poziiei
excentrice a rotorului, ntre acesta i fata interioar a inelului de
lichid, se formeaz un spaiu n form de secer, divizat n mai multe
celule de ctre paletele rotorului. Volumele de lucru variabile se
formeaz ntre butucul rotorului, palete, suprafaa interioar a
inelului de fluid i capacele laterale ale pompei.
Cnd sensul de rotaie este cel indicat n figura de mai sus,
volumul celulelor crete pn n dreptul axei verticale al rotorului
(1), realiznd astfel depresiunea necesar aspiraiei prin fanta de
aspiraie (b). Din dreptul axului vertical, volumul acestor celule
se reduce, iar aerul aspirat se ncepe s fie comprimat i este
refulat prin fanta de evacuare (c). Prin urmare, i la ceast
categorie de pompe, procesul de pompare se datorete variaiei de
volum, la care rolul pistonului este preluat de inelul de lichid
(a). Selecia cuplrii volumelor de lucru la tubulatura de aspiraie
sau de refulare este realizat cu ajutorul unor discuri de
distribuie dispuse de o parte i de alta a rotorului, n vecintatea
capacelor laterale. Rotorul este montat pe arbore cu un ajustaj cu
joc care i permite s se autocentreze ntre capac i discul de
distribuie. Spre deosebire de pompele cu canal lateral, unde
ectiunea canalului lateral limiteaz dimensiunile pompei i deci
parametrii hidraulici, la pompele de vid cu inel de lichid,
dimensiunile nu mai sunt limitate, astfel ca aceste pompe pot
vehicula cantiti nsemnate de fluid. Deoarece transportul lichidelor
cu astfel de pompe se face cu un randament sczut, ele sunt folosite
n special pentru evacuarea aerului sau gazelor din diverse
recipiente i instalaii.Odat cu evacuarea aerului din celule, prin
fanta de refulare este eliminat i o anumit cantitate de lichid,
ceea ce conduce la micorarea grosimii inelului de lichid i la o
funcionare defectuoas a pompei. Pentru completarea cantitii de
lichid evacuat i deci pentru meninerea grosimii constante a
inelului de lichid, este necesar s se aduc n pompa, de la o
sursaexterioara, o cantitate de lichi echivalent cu cea eliminat. n
acelai timp, datorit procesului de comprimare realizat n celulele
pompei, aerul se nclzete, iar cea mai mare parte din cldura degajat
este preluat de inelul de lichid. Cantitatea de lichid care o
nlocuiete pe cea eliminat are i rolul de a rci inelul nclzit,
astfel c alimentarea trebuie s se fac de la o surs care are
temperatur corespunztoare; din acest motiv lichidul de alimentare
se mai numete i lichid de rcire. Lichidul de alimentare este rcit n
permanen pentru a nu se vaporiza. Curbele caracteristice ale
pompelor de vid cu inel de lichid sunt indicate de furnizori la o
valoare a temperaturii lichidului de alimentare de 150C i ele sufer
modificri n funcie de variaia temperaturii acestuia. Din punct de
vedere constructiv , aceste pompe pot fi cu una sau mai multe
trepte. Cele cu mai multe trepte produc vid naintat. La nav se
folosesc ca pompe de amorsare a pompelor centrifuge, pentru
creearea vidului, precum i n calitate de compresoare de aer.
Parametri funcionali se situeaz n jurul valorilor de 100 - 250
l/min pentru debit i 150 - 700 mmHg pentru vidul realizat. Vidul
maxim ce poate fi obinut cu pompele de vid cu inel de lichid atinge
valori de 15-10Torr, dar la acest regim debitul scade practi la
zero. Pentru a obine un vid mai naintat cu acest tip de pomp, se
utilizeaz un dispozitiv cu ejector, care se monteaz pe flana de
aspiraie a pompei.
Principalele avantaje ale pompelor cu inel de lichid sunt:
obinerea aerului comprimat fr impuriti de ulei; performane
ridicate la dimensiuni i gabarite reduse, datorit posibilitii de a
fi antrenate la turaii ridicate (3000 rot/min); lipsa organelor
speciale de distribuie (supape, sertare), ceea ce asigur o
fiabilitate ridicat i uzuri minime; funcionare silenioas, lipsit de
vibraii, debit constant, fr pulsaii.Pompele de vid cu inel de
lichid se utilizeaz n diverse procese tehnologice ( uscare sub vid
)sau ca pompe de amorsare centrale pentru staii de pompare. Ele mai
pot fi folosite i ca 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 de
maxim 2,5 bar, iar cele bietajate pot atinge valori de 6-7 bar.
Pentru obinerea acestor parametri, pompele se livreaz cu discuri de
distributoie speciale, avnd fantele modificate. Dac s-ar folosi
aceleai discuri cu care este echipat pompa de vid s-ar obine
caracteristice inferioare i randamente mult reduse. Totui, n multe
locuri din exploatare, ele funcioneaz n aceste condiii, fr
inconveniente de ordin funcional - mecanic. Pompele de vid cu inel
de lichid se folosesc i n combinaii constructive cu pompele
centrifuge, care au prevzut o carcas special n care este amplasat
rotorul de vid ce realizeaz amorsarea. Astfel de pompe se numesc
pompe centrifuge autoaspiratoare.
1.3 Caracteristici
Parametrii funcionali ai pompelor de vid cu inel de lichid
sunt:
Q- debitul de aer aspirat la starea de pompare. [m3/h];p- vidul
sau presiunea absolut. [Torr], [mmHg], [mmH2O];P- puterea absorbit
la arborele pompei [kW];- randamentul total [%];q- debitul de
lichid auxiliar (de rcire) [l/min.].
n figura de mai jos este reprezentat diagrama curbelor
caracteristice ale unei pompe de vid cu inel de lichid.
La aceast categorie de pompe, poziionarea coordonatelor este
asemntoare cu cea a pompelor volumice, adic ordonat reprezint
debitul, iar abcisa presiunea.Curba de sarcin Q p are alura unei
curbe de pomp volumic, fiind paralel iniial cu axa abcisei, apoi,
pe msura creterii vidului, devenind descendent, lucru care se
explic prin creterea pierderilor n interstiii la regimuri de vid
mai nalt. Puterea absorbit crete paralel cu creterea vidului, iar
alura curbei randamentului este asemntoare cu cea a celorlalte
categorii de pompe, adic la nceput este cresctoare pn ce atinge o
valoare maxim, dup care devine descendent. Randamentul total al
pompelor de vid cu inel de lichid este de asemenea redus, n
comparaie cu cel al pompelor centrifuge atingnd la construciile
actuale valori ce nu depesc 40%. Debitul de lichid auxiliar este
constant n zona de vid mediu, dar crete odat cu creterea vidului.
Caracteristicile indicate de uzinele constructoare sunt considerate
la presiunea de 760 mmHg i o temperatur a lichidului auxiliar de
150C. Debitul de aer aspirat este considerat destins la vidul
respectiv. n aceste condiii toleranta acceptat pentru debit este de
10%. Caracteristicile pompei pot fi indicate i pentru starea normal
a gazelor - 760 mmHg i 00C dar n practic curent se folosesc
valorile corespunztoare strii de funcionare. Transformarea
valorilor pentru starea normal se face cu ajutorul legii
Boyle-Mariotte, respectiv cu relaia: pV=constant.Curbele
caracteristice determinate pentru funcionarea pompei ca suflant sau
compresor sunt trasate n partea stng a axei ordonatei, astfel c pe
o diagram general pot fi prezentate ambele funciuni ale mainii cu
inel de lichid.Din diagram rezult c domeniul optim de utilizare
este diferit de pompa de vid fa de compresor. Astfel pentru pompa
de vid, zona randamentului optim corespunde unei turaii de
1600rot/min, pe cnd la compresor turaia corespunztoare crete pn la
valoarea de 2000rot/min. Prin urmare, folosirea unei pompe de vid
ca suflant sau ca compresor, fr modificri constructive i la aceeai
turaie se poate face numai n dauna randamentului mainii, deci
exploatarea devine neeconomic.n scopul obinerii unor parametri
satisfctori constructorii determin forme speciale ale orificiilor
din discurile de aspiraie i refulare, astfel nct construcia
acestora este diferit la pomp fa de compresor, restul pieselor
fiind comune.Unele firme constructoare prezint caracteristicile
pompelor de vid cu inel de lichid sub form tabelar, sau sub forma
unor diagrame n care debitul este determinat n kg aer aspirat la
starea de funcionare. Dup cum se poate remarca, diagrama este
construit la scara logaritmic, iar debitul este exprimat n kg
aer/or. Familia este alctuit din pompe monoetajate pentru vid mediu
pn la aproximativ 160mmHg absolut, pompe etajate, pentru vid nalt
pn la 25mmHg absolut i pompe combinate cu ejector de aer, pentru
vid pn la 5 mmHg absolut.
Concluzii
Pompa cu inel de lichid este destinat pentru crearea vidului
necesar n diversele procese tehnologice, prin urmare poate fi
folosit i ca i compresor de aer.
Pompele i compresoarele cu inel de lichid sunt larg rspndite n
industria chimic, industria alimentar, n instalaiile de concentrare
din industria laptelui, conservelor, industria zahrului etc., de
asemenea pompele de vid cu inel lichid se folosesc n ntreprinderi
poligrafice etc.
Avantajele folosirii pompelor cu inel lichid sunt:
- obinerea aerului comprimat curat, fr s conin urme de ulei;-
comprimarea gazelor fr ridicarea important a temperaturii;-
transportarea fluidelor agresive;- evacuarea gazelor din conducte,
aparate, rezervoare etc.;- nu comport mecanisme special de
distribuie;- dimensiuni mici n comparative cu pompele cu piston,
deci greutate redus i gabarit redus;- din punct de vedere hidraulic
i mecanic nu sunt influenate de lichidul antrenat de aer, iar
coroziunea se poate evita prin folosirea materialelor special;-
consum mic de lubrifiani, pompa este prevzut cu lagre pe
rulmeni;
NORME DE TEHNICA SECURITII MUNCII
1. Platforma de montaj se va ine n perfect ordine i curenie.
Lavetele de ters murdare vor fi colectate n lzi speciale i vor
fi evacuate periodic din sala mainii.
Cel puin o dat pe sptmn se va face splarea general a pardoselii
slii mainilor cu petrol i sod.
Geamurile ferestrelor vor fi meninute curate n permanen spre a
asigura un iluminat bun.
1. Sala mainilor i spaiile instalaiei vor fi illuminate n timpul
nopii cu deosebire acolo unde sunt amplasate ventilele de comand,
aparate de msur i scri.
2. Se va prevedea un iluminat suplimentar de siguran n cazul
ntreruperilor iluminatului general cu deosebire la punctele
indicate la punctul 2.
4.n locurile umede (n cazul de fa majoritatea), la montaj i
revizii se va folosi curentul electric cu tensiunea maxim de 24-36
voli.
5.Pentru asigurarea circulaiei uoare, locurile de trecere,
podeele, scrile, nu se admite s fie blocate cu materiale de
construcie sau alte obiecte.
Scrile i podeele vor fi prevzute cu balustrade spre a evita
cderile.
6.Este interzis depozitarea n sala mainilor a materialelor
inflamabile: butoaie cu ulei, tuburi de oxygen i gazometre de
acetilen.
n sala mainilor se va pstra numai cantitatea de ulei strict
necesar exploatrii curente.
7.Sala mainilor i instalaiile anexe vor fi prevzute cu mijloace
de stingerea incendiilor conform normelor PSI (aparate de stingere
cu spum, lzi cu nisip, glei, lopei i trncoape).
Aparatele de stingere se vor vopsi n rou i se vor dispune n
locuri vizibile greu accesibile.
8.Pentru evitarea exploziilor de ulei este interzis curarea
instalaiei de ulei, a rezervorului de ulei sau a altor organe ale
pompei cu iluminat cu flacr.
9.Ventilele i vanele se vor deschide treptat pentru evitarea
ocurilor i spargerea garniturilor de etanare.
10.Imediat ce se constat scurgeri de ulei, vor fi luate msuri
pentru nlturarea lor.
11.n timpul reviziilor i reparaiilor, piesele care se demonteaz,
n special cele grele, vor fi depozitate numai pe planee special
destinate, care pot suporta greutile respective.
12.Este interzis staionarea persoanelor sub podul rulant ncrcat
cu piese grele, sau sub orice macara care ridic sau coboar o
sarcin.
13.Podul rulant din sala mainilor, macaralele i cablurile de
ridicat vor fi verificate periodic pentru a evita posibilitile de
accidentare n timpul folosirii lor.
14.Manevrele de ridicare ale pieselor grele, n general, vor fi
comandate de o singur persoan, numit n acest scop.
15.Dac rcitorul de ulei se cura de piatr depus, cu acid
clorhidric, se vor lua urmtoarele msuri de prevenire a
accidentelor:
- vasele se vor transporta cu grij, spre a evita spargerea lor-
lucrtorii care prepara soluia vor fi echipai cu mti antigaz-
lucrtorii vor fi echipai cu oruri i mnui de cauciuc i ochelari de
protecie- toate operaiile efectuate cu acidul clorhidric sau
soluiile cu acid , se vor face sub comanda unei singure personae
autorizate
16.La toate operaiile executate se vor respecta normele generale
de tehnica securitii pentru operaiile de lcturie i montaj
electric.
Bibliografie
1. Turcanu, Constantin, Ganea Nicolae - "POMPE VOLUMICE"-
Editura Tehnic Bucureti, 1963
2. Cosoroaba, V. S.A. - "ACIONRI PNEUMATICE" - Colecia de
atelier
Anexe
POMPA DE VID CU INEL DE LICHID
Caracteristici tehnice:
Pompe de vid cu inel de lichid Debit maxim: 5000 mc/h Debit inel
de lichid maxim: 11 litri/min Presiune maxima: 950mbar Motor : 220V
sau 380V Putere max : 100 kw Contructie : monobloc, pe postament cu
cuplaj elastic Temp. fluid aspirat max.: 100C; Temperatura mediu
-10C - + 50C Materiale pomp: fonta
Domenii: - procese de sterilizare - procese de concentraie -
procese uscare - procese impregnare - procese de degazificare,
extracia gazelor necondensabile - procese de extrudari plastice -
procese de vehicularea urmtoarelor fluide: gaze, mixtur
gaze-vapori, mixtur gaze - lichide. - procese de vidare - procese
de amorsare instalatii
SCHEMA FUNCIONAL A POMPEI DE VID CU INEL DE LICHID
POMPA DE VID SUFLANT
Pompe de vid suflant
- Debite: pn la 15.300 m3/h- Vacuum: pot produce vid naintat
Aplicaii: aplicaii industriale,sisteme centrale de
vacuum,distilare nvid, extrudarea maselor plastice,tratarea
metalelor .
Cuprins
Argument1
Pompa de vacuum cu inel de lichid2
1. Construcie. Funcionare. Elemente de calcul21.1 Construcie31.2
Funcionare51.3 Caracteristici9
Concluzii12
Norme de tehnica securitii muncii13
Bibliografie16
Anexe17
12
