158
GRUNDFOS ČERPADLA PRO PRŮMYSLOVÉ APLIKACE PŘÍRUČKA ČERPACÍ TECHNIKY

Příručka čerpací techniky

  • Upload
    rendyk

  • View
    941

  • Download
    34

Embed Size (px)

Citation preview

GRUNDFOS ERPADLA PRO PRMYSLOV APLIKACE

PRUKA ERPAC TECHNIKY

PRUKA ERPAC TECHNIKY

Copyright 2004 GRUNDFOS Management A/S. Vechna prva vyhrazena. Tato publikace je chrnna autorskmi prvy a mezinrodnmi smlouvami. dn st tto publikace nesm bt jakmkoliv zpsobem a jakmikoliv prostedky reprodukovna bez pedchozho psemnho souhlasu GRUNDFOS Management A/S. Poznmka: Obsahu tto publikace byla vnovna vechna pimen pe. GRUNDFOS Management A/S vak neodpovd za dnou kodu a ji pmou, nepmou, nhodnou nebo souvisejc s pouitm i spolhnm se na kterkoliv bod uveden v tto publikaci.

PedmluvaPrmyslov vroba klade velk poadavky na erpadla vude tam, kde se vyaduje optimln provoz, vysok spolehlivost a nzk energetick nronost. Grundfos proto vydv tuto pruku erpac techniky, kter velmi jednoduchm a srozumitelnm zpsobem popisuje rzn aspekty dimenzovn erpadel a erpacch systm. Pedkldan pruka erpac techniky je urena inenrm, technikm a vem uivatelm erpac techniky, kte se zabvaj projektovnm, instalac a provozovnm erpadel a erpacch systm, a dv odpovdi na etn specifick otzky tkajc se erpn kapalin. Tuto pruku mete st bu od zatku do konce nebo si z n vybrat jen uritou problematiku.. Pruka je rozdlena do pti kapitol, kter pojednvaj o rznch fzch navrhovn erpacch systm. V kapitole 1 pedstavujeme v obecn rovin rzn typy erpadel a jejich komponent. Zde rovn popisujeme opaten, k nim je teba pistoupit pi erpn viskznch kapalin. Tato kapitola tak uvd nejastji pouvan materily, jako i rzn druhy koroze. V kapitole 2 je obsaena nejdleitj terminologie, ji je teba znt ke sprvn interpretaci faktor spojench s provozem erpadla. Kapitola 3 se pak zabv hydraulickmi aspekty erpacch soustav a nktermi nejdleitjmi faktory, kter je nutno zvaovat, chceme-li zajistit optimln provoz erpacho systmu. Vzhledem k ast praktick poteb regulace provozu erpadla pojednv kapitola 4 o rznch zpsobech seizovn provoznch parametr. Kapitola 5 popisuje aspekty nkladovosti za dobu ivotnosti erpacch systm zejmna s ohledem na skutenost, e spoteba energie hraje dleitou roli pi dimenzovn modernch erpadel a erpacch systm. Doufme, e tuto pruku erpac techniky pln vyuijete pi sv kadodenn prci

editel seku

Manager pro rozvoj obchodnch vztah Claus Baernholdt Nielsen

Segment manager Industry ing. Ivo imek

Allan Skovgaard

Obsah

Kapitola 1 Konstrukce erpadel a motor........ 7st 1.1 Konstrukce erpadla .......................................... 8 1.1.1 Odstediv erpadlo ....................................................... 8 1.1.2 Charakteristick kivky erpadla ................................. 9 1.1.3 Charakteristick vlastnosti odstedivho erpadla ............................................................................ 11 1.1.4 Nejbnj typy erpadel s axilnm vstupem a erpadel in-line ............................................................ 12 1.1.5 Druhy obnch kol (axiln sly) ............................... 14 1.1.6 Druhy tles erpadla (radiln sly) ............................ 15 1.1.7 Jednostupov erpadla .............................................. 15 1.1.8 Vcestupov erpadla ................................................. 16 1.1.9 erpadla v bnm a v monoblokovm proveden ......................................................................... 16 st 1.2 Typy erpadel .................................................. 17 1.2.1 Normovan erpadla .................................................... 17 1.2.2 erpadla s dlenm tlesem ....................................... 17 1.2.3 Hermeticky utsnn erpadla .................................. 18 1.2.4 erpadla pro sanitrn aplikace ................................. 20 1.2.5 erpadla na odpadn vodu ........................................... 21 1.2.6 Ponorn erpadla .......................................................... 22 1.2.7 erpadla do erpacch vrt ......................................... 23 1.2.8 Objemov erpadla ...................................................... 24 st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky ....................... 27 1.3.1 Komponenty a funkce mechanick hdelov ucpvky ............................................................................ 29 1.3.2 Vyven a nevyven hdelov ucpvky ............ 30 1.3.3 Typy mechanickch hdelovch ucpvek ................ 31 1.3.4 Materilov kombinace stynch ploch ucpvky ...... 34 1.3.5 Faktory ovlivujc funkci ucpvky ............................ 36 st 1.4 Motory ...........................................................39 1.4.1 Normy .............................................................................. 40 1.4.2 Spoutn motor ......................................................... 46 1.4.3 Pvod napjecho napt ............................................ 47 1.4.4 Mni kmitotu ............................................................. 47 1.4.5 Motorov ochrana ........................................................ 49

st 1.5 erpan kapaliny ............................................. 53 1.5.1 Viskzn kapaliny .......................................................... 54 1.5.2 Nenewtonsk kapaliny .................................................. 55 1.5.3 Vliv viskznch kapalin na provoz odstedivch erpadel ............................................................................ 55 1.5.4 Volba sprvnho erpadla pro erpn kapalin s obsahem nemrznouc smsi ................................... 56 1.5.5 Pklad vpotu .............................................................. 58 1.5.6 Volba erpadla pro erpn hustch a viskznch kapalin pomoc potae ............................................ 58 st 1.6 Materilov proveden ....................................59 1.6.1 Co je to koroze? .............................................................. 60 1.6.2 Druhy koroze ................................................................... 61 1.6.3 Kovy a slitiny kov ........................................................ 65 1.6.4 Keramika .......................................................................... 71 1.6.5 Plasty ................................................................................. 71 1.6.6 Technick pry .................................................................72 1.6.7 Ntry ...............................................................................73

Kapitola 2

Instalace a odeet vkonovch parametr ................................ . 75

st 2.1 Instalace erpadla ............................................76 2.1.1 Instalace novch erpadel .......................................... 76 2.1.2 Vmna stvajcch erpadel ...................................... 76 2.1.3 Prtok potrubm u instalace s jednm erpadlem ....................................................... 77 2.1.4 Omezen provozn hlunosti a vibrac ...................... 78 2.1.5 Hladina akustickho tlaku (L) ..................................... 81 st 2.2 Vkonov parametry erpadla ........................ 83 2.2.1 Hydraulick pojmy ........................................................ 83 2.2.2 Elektrotechnick pojmy ............................................... 90 2.2.3 Vlastnosti erpanch kapalin ..................................... 93

Kapitola 3 Hydraulika systmu ..................... 95st 3.1 Charakteristika systmu .................................. 96 3.1.1 Jednoduch odpory ...................................................... 97 3.1.2 Zaven a oteven soustavy ..................................... 98 st 3.2 erpadla v paralelnm a v sriovm zapojen .. 101 3.2.1 erpadla v paralelnm zapojen ................................ 101 3.2.2 erpadla v sriovm zapojen ................................... 103

Kapitola 5

Vpoet nklad za dobu ivotnosti ....................127

st 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8

Kapitola 4

Regulace vkonovch parametr erpadla ................................... 105

Rovnice pro vpoet nklad za dobu ivotnosti ....................................... 128 Poizovac nklady, kupn cena (Cic) ......................... 129 Nklady na mont a uveden do provozu ............ 129 Energetick nklady ..................................................... 130 Provozn nklady .......................................................... 130 Nklady na ekologii ..................................................... 130 Nklady na drbu a opravy ....................................... 131 Nklady na prostoje, vrobn ztrty ........................ 131 Nklady na definitivn odstaven z provozu a likvidaci ........................................................................ 131

st 4.1 Regulovn vkonovch parametr erpadla 106 4.1.1 Regulace krcenm ...................................................... 107 4.1.2 Regulace obtokem ..................................................... 107 4.1.3 prava prmru obnho kola .............................. 108 4.1.4 Otkov regulace ...................................................... 108 4.1.5 Srovnn zpsob regulace ...................................... 110 4.1.6 Celkov innost erpacho systmu ...................... 111 4.1.7 Pklad: Relativn spoteba energie pi redukci prtoku o 20% ................................................................ 111 st 4.2 Aplikace s otkov regulovanmi erpadly ... 114 4.2.1 Regulace na konstantn tlak .......................................114 4.2.2 Regulace na konstantn teplotu ................................ 115 4.2.3 Konstantn diferenn tlak v obhov soustav .... 115 4.2.4 Regulace od diferennho tlaku s kompenzac prtoku ........................................................................... 116 st 4.3 Vhody otkov regulace .............................. 117 st 4.4 Vhody erpadel s integrovanm mniem kmitotu ....................................................... 118 4.4.1 Vkonov kivky otkov regulovanch erpadel 119 4.4.2 Otkov regulovan erpadla v rznch soustavch ..................................................................... 129 st 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5 Mni kmitotu ............................................. 122 Zkladn funkce a charakteristika ............................ 122 Komponenty mnie kmitotu ................................. 122 Zvltn podmnky pouit mnie kmitotu ........ 124

st 5.2 Vpoet nklad za dobu ivotnosti - pklad ....................................................................... 132 Ploha ........................................................................ 133 A) Soustava znaek a jednotky ......................................134 B) Tabulka pepotu jednotek ....................................... 135 C) Znaky soustavy SI a eck abeceda ........................136 D) Tlak napt par a hustota vody pi rznch teplotch ........................................................................ 137 E) Mic clona ...................................................................138 F) Zmna statickho tlaku nsledkem zmny prmru potrub .........................................................139 G) Trysky ............................................................................ 140 H) Nomogram ztrt dopravn vky v trubnch obloucch, armaturch atd. .................. 141 I) Nomogram ztrt dopravn vky v potrub pro istou vodu ............................................................142 J) Periodick soustava .....................................................143 K) Normy platn pro erpadla ......................................144 L) Viskozita rznch kapalin jako funkce teploty kapaliny ........................................................... 145 Index .......................................................................... 151

Kapitola 1 Konstrukce erpadel a motor

st 1.1:1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.1.9

Konstrukce erpadla

Odstediv erpadlo Charakteristick kivky erpadla Charakteristiky odstedivho erpadla Nejbnj typy erpadel s axilnm vstupem a erpadel in-line Druhy obnch kol (axiln sly) Druhy tles erpadla (radiln sly) Jednostupov erpadla Vcestupov erpadla erpadla v bnm a v monoblokovm proveden

st 1.2: Typy erpadel1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 Normovan erpadla erpadla s dlenm tlesem Hermeticky utsnn erpadla erpadla pro sanitrn aplikace erpadla na odpadn vodu Vnorn erpadla erpadla do erpacch vrt Objemov erpadla

st 1.1 Konstrukce erpadla

1.1.1

Odstediv erpadlo

Odstediv erpadlo vynalezl fyzik Denis Papin v roce 1689 a dnes je tento druh erpadla na celm svt nejrozenj. Princip konstrukce odstedivho erpadla je velmi jednoduch: kapalina se pivd na nboj obnho kola, nae ji odstediv sla vrh smrem k obvodu obnho kola. Takto koncipovan odstediv erpadlo je pomrn levn, robustn a jednoduch, piem jeho vysok otky umouj pm pipojen k asynchronnmu motoru. Odstediv erpadlo dv stabiln proud erpan kapaliny, kter lze snadno krtit, ani by to mlo za nsledek pokozen erpadla. Nyn se podvejme na obrzek 1.1.1, kter ukazuje proudn erpan kapaliny erpadlem. Vtokovm hrdlem erpadla se kapalina dostv do stedu otejcho se obnho kola, odkud je vrhna smrem k jeho obvodu. Takto een konstrukce vykazuje vysokou innost a je vhodn pro erpn istch kapalin. erpadla, kter jsou urena k erpn zneitnch kapalin, jako nap. erpadla na odpadn vodu, maj speciln obn kolo, kter je eeno tak, aby bylo vyloueno uvznut pevnch sloek erpan kapaliny uvnit erpadla. Viz st 1.2.5. Jestlie v dan soustav vznikne v dob, kdy je odstediv erpadlo mimo provoz, tlakov diference, me kapalina erpadlem stle jet voln protkat dky jeho oteven konstrukci. Jak je zejm z obrzku 1.1.2, lze odstediv erpadla rozdlit do rznch skupin. Zde meme jmenovat radiln erpadla, diagonln erpadla a axiln erpadla. Radiln a diagonln erpadla jsou nejuvanj typy erpadel. V dalm textu se proto zamme pouze na tato erpadla. V sti 1.2.8 se ale jet strun zmnme o objemovch erpadlech. Rozdln poadavky kladen na vkonov parametry odstedivho erpadla, zejmna s ohledem na jeho dopravn vku, prtok a instalaci spolu s poadavky na hospodrn provoz pedstavuj pouze nkolik mlo dvod, pro existuje tak velk poet typ erpadel. Obr. 1.1.3 ukazuje rzn typy erpadel een s ohledem na prtok a tlak.8

Obr. 1.1.1

Proudn kapaliny erpadlem

Radiln erpadlo

Diagonln erpadlo

Axiln erpadlo

Obr. 1.1.2 Rzn druhy odstedivch erpadel

H [m]

10 4 6 4 2 10 3 6 4 2 10 2 6 4 2 10 1 6 4 2 1 2 4 6 101

lnkov erpadla

Jednostupov erpadla

Diagonln erpadla

Axiln vrtulov erpadla

2

4 6 10

2

2

4 6 10

3

2

4 6 10

4

2

4 6 103

5

Q [m /S]

Obr. 1.1.3 Prtok a dopravn vka u rznch typ odstedivch erpadel

1.1.2 Charakteristick kivky erpadlaJet ped tm, ne se budeme podrobnji zabvat konstrukc a typy erpadel, pojednme o zkladnch vlastnostech vkonovch kivek erpadla. Vkonov parametry erpadla se znzoruj souborem vkonovch kivek. Pklad vkonovch kivek odstedivho erpadla je uveden na obr. 1.1.4. Dopravn vka, spoteba energie, innost a NPSH jsou uvedeny jako funkce prtoku. Za normlnch okolnost pokrvaj kivky erpadla uvdn v katalozch pouze vlastn erpadlo. Proto pkon erpadla, tj. hodnota P2, kter se v katalozch rovn uvd, udv pouze mnostv energie pivdn do erpadla viz obr. 1.1.4. Tot plat o hodnot innosti, kter se tk pouze vlastnho erpadla ( = P). U nkterch typ erpadel s integrovanm motorem, ppadn s integrovanm mniem kmitotu, jako nap. u erpadel se zapouzdenm rotorem (viz st 1.2.3), pokrv pkonov kivka a kivka eta jak motor tak i erpadlo. V tomto ppad nutno brt do vahy pouze hodnotu P1. Obecn lze ci, e kivky erpadla se stanov podle normy ISO 9906, ploha A, kter specifikuje tolerance kivek takto:

Obr. 1.1.4 Typick vkonov kivky odstedivho erpadla. Dopravn vka, pkon, innost a NPSH jsou uvedeny jako funkce prtoku.

Obr. 1.1.5 Kivky pkonu a innosti budou za normlnch okolnost pokrvat z celho erpacho agregtu pouze erpadlo tj. P2 a P

Q +/- 9%, H +/-7%, P +9% -7%.

V dalm textu je uvedena strun prezentace rznch vkonovch kivek erpadla.

Dopravn vka, QH kivkaQH kivka udv dopravn vku, kterou me erpadlo doshnout pi danm prtoku. Dopravn vka se m v metrech vodnho sloupce (m v.sl.), piem za normlnch okolnost se pouv mrov jednotka metr [m]. Vkon a pouit tto mrov jednotky pro men dopravn vky erpadla spov v tom, e QH kivka nen ovlivovna druhem kapaliny, kterou m erpadlo erpat. Bli informace uvd st 2.2.

Obr. 1.1.6 Typick QH kivka odstedivho erpadla. Nzk prtok m za nsledek vysokou dopravn vku, zatmco vysok prtok generuje nzkou dopravn vku.

9

st 1.1 Konstrukce erpadla

innost, kivka innost je vztah mezi pivdnou energi a stupnm jejho vyuit. Ve svt erpadel pak znamen innost P vztah mezi energi, kterou erpadlo vn do vody (PH), a pkonem na hdeli (P2)

p =kde: = g= Q= H=

PH .g.Q.H = P2 P2

hustota kapaliny [kg/m3] thov zrychlen [9,81 m/s2] prtok v [m3/h] dopravn vka v [m]

Pi teplot vody 20C, Q menm v m3/h a H menm v m lze hydraulick vkon vypotat takto:

Obr. 1.1.7 Kivka innosti typickho odstedivho erpadla

PH = 2,72 . Q . H [W]Jak plyne z kivky innosti, zvis innost na provoznm bodu erpadla. Je proto dleit zvolit takov erpadlo, kter vyhov poadavkm na prtok a navc bude pracovat v oblasti prtoku s nejvy innost.

Pkon, kivka P2Vztah mezi pkonem erpadla a prtokem ukazuje obr. 1.1.8. Kivka P2 vtiny erpadel se podob kivce uveden na obr. 1.1.8, kde se hodnota P2 zvyuje spolu s rostoucm prtokem.Obr. 1.1.8 Kivka pkonu typickho odstedivho erpadla

Kivka NPSH (ist pozitivn sac vka)Hodnota NPSH erpadla je minimln absolutn tlak (viz st 2.2.1), kter mus bt ptomen na sac stran erpadla k vylouen kavitace. Hodnota NPSH se m v [m] a zvis na velikosti prtoku. Se zvyujcm se prtokem se zvyuje tak hodnota NPSH; viz obr. 1.1.9. Bli informace o kavitaci a NPSH obsahuje st 2.2.1.

Obr. 1.1.9 Kivka NPSH typickho odstedivho erpadla

10

1.1.3 Charakteristick vlastnosti odstedivho erpadlaOdstediv erpadlo m nkter charakteristick vlastnosti a v tto sti pojednme o tch nejdleitjch z nich. Na dalm mst tto kapitoly uvedeme podrobnj popis rznch typ erpadel.

Poet stupV zvislosti na potu obnch kol v erpadle se me jednat bu o jednostupov nebo o vcestupov erpadlo.

Poloha hdele erpadlaHdel jednostupovch a vcestupovch erpadel m horizontln nebo vertikln polohu. Tato erpadla se bn oznauj jako horizontln nebo vertikln erpadla. Bli informace jsou uvedeny v sti 1.1.4.

Jednovtokov nebo dvouvtokov obn kolaV zvislosti na konstrukci obnho kola me bt erpadlo vybaveno jednovtokovm nebo dvouvtokovm obnm kolem. Bli informace uvd st 1.1.5.

Spojen jednotlivch stup erpadlalnky erpadla mohou bt uspodny dvma rznmi zpsoby, a sice do srie nebo paraleln. Viz obr. 1.1.10

Konstrukce tlesa erpadlaRozliujeme dva typy tles erpadla; spirlov tleso a kanlov tleso s vodicmi lopatkami. Bli informace uvd st 1.1.6.Obr. 1.1.10 Zdvojen erpadlo s paralelnmi obnmi koly

11

st 1.1 Konstrukce erpadla

1.1.4 Nejbnj typy erpadel s axilnm vstupem a erpadel in-line

erpadla s axilnm vstupem

Horizontln

Jednostupov erpadla

Vcestupov erpadla

erpadla s vyvedenm hdelem a prunou spojkou

erpadla s motorem v monobloku

erpadla s motorem v monobloku

erpadlo s axilnm vstupem erpadlo v uspodn in-line

= =

Kapalina vtk pmo do obnho kola. Sac hrdlo a vtlan hrdlo jsou vi sob otoena o 90. Viz st 1.1.9. Kapalina protk pmo erpadlem. Konce sacho a vtlanho potrub erpadla jsou umstny v jedn rovin naproti sob a erpadlo tak me bt instalovno pmo do potrubn soustavy. erpadlo s axiln dlenm tlesem. Viz st 1.2.2. erpadlo s horizontln polohovanm hdelem. erpadlo s vertikln polohovanm hdelem. erpadlo s jednm obnm kolem. Viz st 1.1.7. erpadlo s nkolika lnky spojenmi do srie. Viz st 1.1.8. erpadlo je spojeno s motorem prunou spojkou. Motor a erpadlo maj oddlen loiska. Viz st 1.1.9. erpadlo je spojeno s motorem tuhou spojkou. Viz st 1.1.9.

erpadlo s dlenm tlesem Horizontln erpadlo Vertikln erpadlo Jednostupov erpadlo Vcestupov erpadlo erpadlo v klasickm proveden s vyvedenm hdelem

= = = = = =

erpadlo v monoblokovm proveden =12

erpadla v uspodn in-line

Horizontln erpadla erpadla s dlenm tlesem

Horizontln / vertikln erpadla

Jednostupov erpadla

Jednostupov erpadla

Vcestupov erpadla

erpadla s vyvedenm hdelem a prunou spojkou

erpadla s motorem v monobloku

13

st 1.1 Konstrukce erpadel

1.1.5

Druhy obnch kol (axiln sly)

Odstediv erpadlo vyvozuje tlak, kter vytv sly psobc na stacionrn i rotujc sti erpadla. Jednotliv komponenty erpadla jsou na tyto sly patin dimenzovny. Jestlie nejsou axiln a radiln sly v erpadle navzjem nleit vyveny, je teba je brt do vahy pi volb pohonu danho erpadla (loiska motoru s kosohlm stykem). V erpadlech vybavench jednovtokovm obnm kolem mohou vznikat velk osov sly jak ukazuj obr. 1.1.11 a 1.1.12. Tyto sly se vyvauj nkterm z nsledujcch zpsob: Mechanicky pomoc axilnch loisek. Tyto typy loisek jsou navreny speciln pro absorbovn axilnch sil vyvozovanch obnmi koly erpadel. Pomoc vyrovnvacch otvor v obnm kole. Viz obr. 1.1.13. Regulac krcenm tsnicm kroukem umstnm na zadn sti obnho kola erpadla. Viz obr. 1.1.14. Psobenm dynamickch sil zadn sti obnho kola. Viz obr. 1.1.15. Psoben axilnch sil na erpadlo je mono vylouit pouitm dvouvtokovho obnho kola. Viz obr. 1.1.16.

Axiln sly

Obr. 1.1.11 Jednovtokov obn kolo

Obr. 1.1.12 Normovan erpadlo s jednovtokovm obnm kolem

Obr. 1.1.13 Vyvaovn axilnch sil v jednostupovm odstedivm erpadle pouze vyvaovacmi otvory

Obr. 1.1.14 Vyvaovn axilnch sil v jednostupovm odstedivm erpadle s tsnic mezerou na vtlan stran a vyvaovacmi otvory

Obr. 1.1.15 Vyvaovn axilnch sil v jednostupovm odstedivm erpadle lopatkami na zadn stran obnho kola

Obr. 1.1.15 Vyvaovn axilnch sil v erpadle s dvouvtokovm obnm kolem

14

1.1.6 Druhy tles erpadla (radiln sly)Radiln sly vznikaj jako dsledek statickho tlaku v tlese erpadla. Proto tak me dochzet k axilnm odchylkm mezi obnm kolem a tlesem erpadla. Velikost a smr psoben radiln sly zvis na prtoku a dopravn vce erpadla. Pi dimenzovn tlesa erpadla je mono hydraulick radiln sly regulovat. Za zmnku zde stoj dva typy tles erpadla: jednoduch spirlov tleso a dvojit spirlov tleso. Jak plyne z obr. 1.1.18, oba uveden typy tles maj tvar spirly. Rozdl mezi nimi spov v tom, e dvojit spirlov tleso je opateno vodic lopatkou. Jednoduch spirlov tleso erpadla je charakterizovno symetrickm tlakem psobcm ve spirle v bod optimln innosti, co vede k nulovmu radilnmu zaten. Ve vech ostatnch bodech je tlak v okol obnho kola nepravideln a v dsledku toho je tam ptomna radiln sla. Jak vyplv z obr. 1.1.19, generuje dvojit spirln tleso pi jakmkoliv vkonu erpadla slabou konstantn radiln reakn slu. Vratn kanlky (obr. 1.1.20), kter se pouvaj u vcestupovch erpadel, maj stejnou zkladn funkci jako spirlov tlesa. Kapalina se vede ve stejnm okamiku z jednoho obnho kola na druh, rotace kapaliny je omezena a dynamick tlak se transformuje na tlak statick. Dky kruhovmu tvaru tlesa s vratnmi kanlky zde nevznikaj dn radiln sly.

Obr. 1.1.17 Jednovtokov obn kolo

Radiln sly

Obr. 1.1.18 Jednoduch spirlov tleso

Dvojit spirlov tleso

Radiln sla

Jednoduch spirlov tleso

Dvojit spirlov tleso 1.0 Q/Qopt

Obr. 1.1.19 Radiln sly v jednoduchm a v dvojitm spirlovm tlese

Obr. 1.1.20 Vertikln vcestupov erpadlo v uspodn in-line s tlesem opatenm vratnmi kanlky Vratn kanlek

1.1.7 Jednostupov erpadlaZ obecnho hlediska se jednostupov erpadla pouvaj v provoznch aplikacch, kter nevyaduj celkovou dopravn vku vy ne 150 metr. Za normlnch okolnost pracuj jednostupov erpadla pi dopravnch vkch 2 a 100 metr. Jednostupov erpadla jsou charakteristick tm, e ve vztahu k prtoku erpaj pi nzk dopravn vce, viz obr. 1.1.3. Jednostupov erpadla se dodvaj ve vertiklnm i v horizontlnm konstruknm proveden, viz obr. 1.1.21 a 1.1.22.

Obr. 1.1.21 Horizontln jednostupov erpadlo s axilnm vstupem v monoblokovm proveden

Obr. 1.1.22 Vertikln jednostupov erpadlo in-line v monoblokovm proveden

15

st 1.1 Konstrukce erpadel

1.1.8 Vcestupov erpadlaVcestupov erpadla se pouvaj v soustavch charakterizovanch vysokou dopravn vkou. Tato erpadla maj urit poet erpacch lnk v sriovm zapojen a prtok erpanho mdia je veden z vstupu jednoho lnku na vstup nsledujcho lnku. Konen dopravn vka, kter me vcestupov erpadlo doshnout se rovn soutu tlak vygenerovanch kadm jednotlivm lnkem erpadla. Vhoda vcestupovch erpadel spov v tom, e tato erpadla dvaj vysokou dopravn vku ve vztahu k prtoku. Stejn jako jednostupov erpadla se tak vcestupov erpadla dodvaj ve vertiklnm i v horizontlnm proveden; viz obr. 1.1.23 a 1.1.24.

Obr. 1.1.23: Vertikln vcestupov erpadlo v uspodn in-line

Obr. 1.1.24: Horizontln vcestupov erpadlo s axilnm vstupem

Obr. 1.1.25: erpadlo v bnm proveden s klasickou prunou spojkou Obr. 1.1.26: erpadlo v bnm proveden s distann spojkou

1.1.9 erpadla v bnm a v monoblokovm provedenerpadla v bnm provedenerpadla v bnm proveden jsou erpadla s prunou spojkou, kter spojuje erpadlo a motor. Spojka tohoto typu se dodv bu jako klasick prun spojka nebo jako distann spojka. Jestlie je erpadlo spojenou se svm motorem klasickou prunou spojkou, je v ppad provdn servisnch prac na erpadle nutno demontovat jeho motor. Pi optovnm smontovn erpacho agregtu je proto teba provst znovu vyrovnn erpadla a motoru; viz obr. 1.1.25. Na druh stran, pokud je erpadlo vybaveno distann spojkou, lze na nm provdt servisn prce, ani by byla nutn demont motoru. Nen tak ji teba provdt nsledn vyrovnvn erpacho agregtu; viz obr. 1.1.26.Obr. 1.1.27: erpadlo v monobloku s tuhou spojkou

Obr. 1.1.28: Rzn typy spojek

Klasick spojkaerpadlo vbnm proveden sprunou spojkou

Distann spojka (voliteln)

erpadla v monoblokuKonstrukce erpadel v monoblokovm proveden me mt nsledujc dv podoby: v prvnm ppad m erpadlo obn kolo umstno pmo na prodlouenm hdeli motoru; v druhm ppad m erpadlo normovan motor a tuhou nebo distann spojku viz obr. 1.1.27 a 1.1.28.

erpadlo vmonobloku stuhou spojkou

16

st 1.2 Typy erpadel

1.2.1 Normovan erpadlaProblematikou odstedivch erpadel se zabv jen nkolik mlo mezinrodnch norem. V souasn dob pouv mnoho zem sv vlastn normy, kter se vce i mn navzjem pekrvaj. Normovan erpadlo je erpadlo, kter vyhovuje oficilnm pedpism tkajcch se nap. provoznho bodu erpadla. Ne uvdme nkter pklady mezinrodnch norem, kter se vztahuji k erpadlm: Norma EN 733 (DIN 24255) se tk odstedivch erpadel s axilnm vstupem, kter jsou znma tak jako normovan erpadla na vodu se jmenovitm tlakem (PN) 10 bar. Norma EN 22858 (ISO 2858) se vztahuje k odstedivm erpadlm, kter jsou znma jako normovan chemick erpadla se jmenovitm tlakem (PN) 16 bar viz ploha K. Shora zmnn normy pokrvaj instalan rozmry a provozn body rznch druh erpadel. Co se tk hydraulickch komponent tchto druh erpadel, tyto se li podle vrobce pro tyto komponenty tak neexistuj dn mezinrodn normy. erpadla navren v souladu s normami dvaj konenmu uivateli vhody stran servisu, dodvek nhradnch dl a drby.Obr.1:2.2: Normovan erpadlo s vyvedenm hdelem

Obr.1:2.1: Normovan erpadlo v bnm proveden

1.2.2 erpadla s dlenm tlesemerpadlo s dlenm tlesem je erpadlo, jeho tleso je axiln rozdleno na dv sti. Obr. 1.2.4 ukazuje jednostupov erpadlo s dlenm tlesem s dvouvtokovm obnm kolem. Dvouvtokov konstrukce vyluuje vznik osovch sil a zajiuje del ivotnost loisek. erpadlo s dlenm tlesem m obvykle znan vysokou innost, irok provozn rozsah a jeho drba je snadn.Obr.1:2.3: erpadlo v bnm proveden s dlenm tlesem

Obr.1:2.4: erpadlo s dlenm tlesem s dvouvtokovm obnm kolem

17

st 1.2 Typy erpadel

1.2.3 Hermeticky utsnn erpadlaPoteba tsnn hdele na vstupu do erpadla je naprostou samozejmost. Toto tsnn zajiuje mechanick ucpvka viz obr. 1.2.5. Nevhodou mechanick ucpvky jsou jej patn vlastnosti pi erpn toxickch a agresivnch kapalin, kter maj za nsledek prsak kapaliny. Tento problm lze do urit mry eit pouitm dvojit mechanick ucpvky. Dalm monm eenm je pouit hermeticky utsnnho erpadla. Rozliujeme dva typy hermeticky utsnnch erpadel. Jde o erpadla se zapouzdenm motorem a erpadla s magnetickm pohonem. Nsledujc dv sti obsahuj bli informace o tchto erpadlech.

kapalina ucpvka okoln atmosfra

Obr. 1.2.5 Pklad normovanho erpadla s mechanickou ucpvkou

erpadla se zapouzdenm rotoremerpadlo se zapouzdenm rotorem je hermeticky utsnn erpac agregt s motorem a erpadlem integrovanm do jedn jednotky bez hdelov ucpvky viz obr. 1.2.6 a 1.2.7. erpan kapalina pitk do komory rotoru, kter je oddlena od statoru tenkou membrnou tsnicho pouzdra rotoru. Tsnic pouzdro rotoru slou jako hermeticky tsn barira mezi erpanou kapalinou a motorem. Chemick erpadla jsou vyrobena z materil, nap. z plast nebo z korozivzdorn oceli, kter jsou odoln vi psoben agresivnch kapalin. U vtiny bnch erpadel se zapouzdenm rotorem se jedn obhov erpadla. erpadla v tomto proveden se pouvaj zejmna v otopnch soustavch, nebo dky sv konstrukci vykazuj nzkou provozn hlunost a nevyaduj dnou drbu.pouzdro motoru

Obr. 1.2.6 Chemick erpadlo se zapouzdenm rotorem

pouzdro motoru

Obr. 1.2.7 Obhov erpadlo se zapouzdenm rotorem

18

erpadla s magnetickm pohonemV poslednch letech se pro erpn agresivnch a toxickch kapalin stvaj stle oblbenjmi erpadla s magnetickm pohonem. Jak ukazuje obr. 1.2.8 sestv erpadlo s magnetickm pohonem ze dvou skupin magnet, tj. z vnitnch magnet a z vnjch magnet. Tyto dv skupiny magnet me od sebe oddlovat stna nemagnetickho pouzdra . Toto pouzdro slou jako hermeticky tsn barira mezi kapalinou a okoln atmosfrou. Jak je patrno na obr. 1.2.9 je vnj magnet pipojen k pohonu erpadla, zatmco vnitn magnet je pipojen ke hdeli erpadla. Kroutic moment od pohonu erpadla se tak pen na hdel erpadla. erpan kapalina slou souasn k mazn loisek erpadla. Proto je velmi dleit, aby loiska byla dostaten odvzdunna.Obr. 1.2.8 Konstrukce magnetickho pohonu vnj magnety vnitn magnety

pouzdro rotoru

vnitn magnety vnj magnety pouzdro rotoru

Obr. 1.2.9 Vcestupov erpadlo s magnetickm pohonem

19

st 1.2 Typy erpadel

1.2.4 erpadla pro sanitrn aplikaceerpadla pro sanitrn aplikace se pouvaj pedevm v potravinskm a farmaceutickm prmyslu, pi vrob npoj, jako i v prmyslovch aplikacch vyuvajcch biologickch technologi, kde je dleit erpat kapaliny s maximln pi a opatrnost a rovn zajistit, aby se erpadla dala snadno istit. Aby se vyhovlo technologickm poadavkm tchto prmyslovch odvtv, mus vnitn povrchy erpadel vykazovat drsnost v rozsahu 3,2 a 0,4 m Ra. Tento stupe drsnosti lze zskat pouitm komponent erpadla z kovan nebo hluboko taen vlcovan oceli viz obr. 1.2.12. Tyto materily se vyznauj celistvm neprovitm povrchem, kter se d snadno opracovvat na poadovan stupe povrchov pravy. Hlavn pednost erpadel pro sanitrn aplikace je jejich snadn itn a nenron drba. Pedn vrobci erpadel pro sanitrn aplikace dbaj, aby jejich erpadla vyhovovala tmto normm:

Obr. 1.2.10 erpadlo pro sanitrn aplikace

EHEDC - European Hygienic Equipment Design Group (Evropsk sdruen pro navrhovn sanitrnch zazen) QHD - Qualified Hygienic Design (schvlen sanitrn zazen) 3-A Sanitrn normy:3A0/3A1: Industrial /Hygienic Standard (prmyslov / sanitrn norma) Ra 3,2 m 3A2: Sterile Standard Ra 0,8 m 3A3: Sterile Standard Ra 0,4 m Obr. 1.2.11 Samonasvac erpadlo s bonm kanlem pro sanitrn aplikace

Odlitek v psku

Pesn odlitek

Vlcovan ocel Obr. 1.2.12 Povrchov drsnost rznch materil

20

1.2.5 erpadla na odpadn voduerpadlo na odpadn vodu je uzaven erpac jednotka s erpadlem a motorem. Dky tomuto konstruknmu uspodn je erpadlo na odpadn vodu vhodn pro ponoenou instalaci v erpacch jmkch. Pi tomto zpsobu instalace s automatickou spojkou se pouvaj dv spoutc tye. Systm s automatickou spojkou usnaduje provdn drby, oprav a vmny erpadla. Servisn technik nemus vbec vstupovat do erpac jmky. Pipojovn a odpojovn erpadla je tak mono provdt zcela automaticky z msta mimo vlastn erpac jmku. erpadla na odpadn vodu je tak mono instalovat v such jmce jako klasick erpadla ve vertikln nebo horizontln poloze. Rovn tento zpsob instalace zajiuje snadn provdn drby a oprav a nepetrit provoz erpadla i v ppad zaplaven such jmky vodou. Viz obr. 1.2.14. Za normlnch okolnost musej bt erpadla uren k erpn odpadn vody schopna erpat vodu obsahujc velkorozmrn pevn sloky. Tato erpadla jsou proto vybavena specilnmi obnmi koly, kter pedstavuj innou prevenci proti zablokovn a ucpn erpadla. Existuj rzn druhy obnch kol jako nap. jednokanlov obn kola, dvoukanlov obn kola, t a tykanlov obn kola a vrov obn kola. Obr. 1.2.15 ukazuje rzn konstrukn proveden tchto obnch kol. erpadla na odpadn vodu jsou obvykle pohnna suchm motorem s krytm IP68 (bli informace o tdch kryt IP najdete v sti 1.4.1). Motor a erpadlo maj prodlouen hdel spolen se systmem dvojit mechanick ucpvky v mezilehl olejov komoe viz obr. 1.2.13. erpadla na odpadn vodu mohou pracovat bu v peruovanm nebo v nepetritm provoznm reimu podle dan provozn aplikace.Obr. 1.2.14 erpadlo na odpadn vodu pro instalaci v such jmce Obr. 1.2.13 Detail erpadla na splakovou odpadn vodu pro instalaci v mokr jmce

viv obn kolo, typ VORTEX

jednokanlov obn kolo

dvoukanlov obn kolo

Obr. 1.2.15 Typy obnch kol pro erpn odpadn vody

21

st 1.2 Typy erpadel

1.2.6 Vnorn erpadlaVnorn erpadlo je erpadlo, jeho hydraulick st je ponoena v erpan kapalin a motor je stle v suchm prosted. Za normlnch okolnost se vnorn erpadla montuj na horu nebo na stnu ndr. Vnorn erpadla se nap. pouvaj jako psluenstv obrbcch stroj nap. pi obrbn, brouen v rmci centrlnch obrbcch provoz a chladicch jednotek, pop. v jinch prmyslovch aplikacch vyuvajcch ndr i kontejner jako jsou nap. systmy prmyslovho pran a filtrace. erpadla uren pro obrbc stroje meme rozdlit do dvou skupin. Prvn skupina zahrnuje erpadla k pouit na ist stran filtru. Ve druh skupin jsou to erpadla k pouit na pinav stran filtru. erpadla se zavenmi obnmi koly se normln pouvaj na ist stran filtru, protoe v ppad poteby erpaj s vysokou innost pi vysok dopravn vce. erpadla s otevenmi a polootevenmi obnmi koly se za normlnch okolnost instaluj na pinav stran filtru, nebo mohou erpat kapaliny s obsahem kovovch tsek a jinch pevnch pms.

Obr. 1.2.16 Vnorn erpadlo

22

1.2.7 erpadla do erpacch vrtJsou dva druhy erpadel do erpacch vrt. Ponorn erpadlo do vrtu s ponornm motorem a erpadlo do vrtu se suchm motorem, kter je k erpadlu pipojen dlouhm hdelem. Tato erpadla se normln pouvaj v provoznch aplikacch spojench se zsobovnm vodou a zvlahami. Oba uveden druhy erpadel jsou ureny pro instalaci do hlubokch a zkch erpacch vrt a vyznauj se proto oproti jinm erpadlm thlej a del konstrukc o malm prmru viz obr. 1.2.17. erpadla do vrt jsou navrena speciln tak, aby byla pi erpn ponoena v erpan kapalin a za tm elem jsou vybavena ponornm motorem s krytm IP68. Tato erpadla se dodvaj v jednostupov i ve vcestupov verzi (piem bnj je vcestupov verze) a jsou opatena zptnou klapkou umstnou v hlav erpadla. V souasn dob byla erpadla do vrt se suchm motorem vcemn vytlaena erpadly s ponornm motorem. Dlouh spojovac hdel je toti nevhodn jak pro mont erpadla, tak i pro provdn jeho drby. Protoe such motor erpadla do vrtu je chlazen vzduchem, pouv se toto erpadlo jet asto v prmyslovch aplikacch k erpn hork vody z otevench ndr. erpadlo v pln ponorn verzi nen pro erpn pli horkch mdi vhodn, nebo jeho motor je ponoen do kapaliny, kter jej m vlastn chladit a nikoliv zahvat.Obr.1.2.17 Ponorn erpadlo

23

st 1.2 Typy erpadel

1.2.8 Objemov erpadlaObjemov erpadlo dv piblin konstantn prtok pi pevnch otkch i pi mncm se protitlaku. Existuj dva zkladn typy objemovch erpadel: rotan erpadla pstov erpadla Rozdl mezi erpacm vkonem odstedivho erpadla, rotanho objemovho erpadla a pstovho objemovho erpadla je znzornn na obrzku 1.2.18 vpravo. Podle toho, kter erpadlo pouvte, projev se i mal zmna protitlaku na erpadlo ve zmn jeho prtoku. U odstedivho erpadla dojde ke znan zmn prtoku, prtok rotanho objemovho erpadla dozn jen malou zmnu, zatmco na prtoku pstovho objemovho erpadla se zmna protitlaku prakticky vbec neprojev. Pro ale je vbec rozdl mezi charakteristickmi kivkami pstovch a rotanch objemovch erpadel? Skuten povrch tsnic plochy je u rotanch objemovch erpadel vt ne u pstovch erpadel. Proto i kdy jsou ob tato erpadla navrena pro stejn tolerance, je ztrta v mezee u rotanho objemovho erpadla vt.

H

Obr. 1.2.18 Typick vztah mezi prtokem a dopravn vkou u t rznch druh erpadel: 1) Odstediv erpadla 2) Rotan objemov erpadla 3) Pstov objemov erpadla

1 H

3

2

2 3

1

Q

Objemov erpadla jsou navrhovna s minimlnmi tolerancemi k zajitn maximln mon innosti a sac schopnosti. V nkterch ppadech je vak nutno tyto tolerance zvit, nap. jestlie maj erpadla erpat vysoce viskzn kapaliny, kapaliny obsahujc pevn sloky a kapaliny s vysokou teplotou. Vtok objemovch erpadel zpravidla pulzuje, co znamen, e jejich objemov prtok nen v rmci jednoho cyklu konstantn. Kolsn prtoku a otek vede ke kolsn tlaku danmu odpory v trubn soustav a v armaturch.Jednoduch Zdvojen Jednoduch Zdvojen Ztrojen Multiplexn

Membrnov Pstov Plunrov

Parn

Dvojinn Jednoinn Dvojinn Lopatkov Pstov

Elektrick

Objemov erpadla S jednm rotorem

S elastickmi lamelami Vetenov

Rotan S vce rotory Obr. 1.2.19 Rozdlen objemovch erpadel

Zubov Vakov S rotujcmi psty Vetenov

24

Dvkovac erpadlaDvkovac erpadlo pat do skupiny objemovch erpadel, kter se ad povtinou k membrnovm erpadlm. Membrnov dvkovac erpadla jsou bezprsakov, nebo membrna tvo pirozen tsnn mezi kapalinou a okolnm prostedm. Membrnov dvkovac erpadlo je vybaveno dvma zptnmi ventily, z nich je jeden umstn na sac a druh na vtlan stran erpadla. U malch membrnovch dvkovacch erpadel se membrna uvd do pohybu ojnic, kter je pipojena k elektromagnetu. Cvka elektromagnetu tak zajiuje pesn poet nutnch zdvih pracovn membrny erpadla viz obr. 1.2.21. U vtch membrnovch dvkovacch erpadel bv pracovn membrna umstna na ojnici, kter se uvd do pohybu vakovm hdelem. Oten vakovho hdele zajiuje normovan asynchronn motor viz obr. 1.2.22 Prtok membrnovho dvkovacho erpadla se reguluje zmnou dlky zdvihu, pop. frekvence zdvih pracovn membrny. Pokud je poteba zvit pracovn rozsah me bt k regulaci vkonu vtch dvkovacch erpadel pouit frekvenn mni viz obr. 1.2.22. Existuje vak jet jeden druh membrnovch dvkovacch erpadel. Jsou to dvkovac erpadla, u nich se pracovn membrna uvd do pohybu pomoc ojnice s excentrickm pohonem krokovm motorem nebo synchronnm motorem viz obr. 1.2.20 a 1.2.23. Pouitm krokovho motoru se roziuje dynamick provozn oblast erpadla a rovn se znan zlepuje pesnost dvkovn. Dky tomuto konstruknmu een ji nen zapoteb regulovat dlku zdvihu pracovn membrny, protoe ojnice je pipevnna pmo k membrn. Vslednm efektem tohoto een jsou optimln podmnky na sn a vynikajc provozn vlastnosti erpadla. Za tchto pedpoklad je pak zen provoznch parametr sac a vtlan strany dvkovacho erpadla velmi jednoduch. Ve srovnn s klasickmi membrnovmiObr. 1.2.20 Dvkovac erpadlo

dvkovacmi erpadly s elektromagnetickm pohonem, u nich dochz na vtlaku k silnm pulzacm, se dvkovac erpadla pohnn krokovm motorem vyznauj mnohem rovnomrnjm dvkovnm aplikovanho roztoku.

Obr. 1.2.21 Vratn pohyb pruiny ovldan solenoidem

Obr. 1.2.22 Vratn pohyb pruiny ovldan vakovm hdelem

+

+

Obr. 1.2.23 Pohon klikovm hdelem

25

Kapitola 1 Konstrukce erpadel a motor

st 1.3: Mechanick hdelov ucpvky1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.3.5 Komponenty a funkce mechanick hdelov ucpvky Vyven a nevyven hdelov ucpvky Typy mechanickch hdelovch ucpvek Materilov kombinace stynch ploch ucpvky Faktory ovlivujc funkci ucpvky

st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky

Od poloviny padestch let 20. stolet se zaaly ve vt me pouvat mechanick hdelov ucpvky na kor klasickho zpsobu tsnn hdele mkkmi rovmi ucpvkami. Ve srovnn s mkkou ucpvkou maj mechanick hdelov ucpvky nsledujc vhody: tsn i pi mench vchylkch a vibracch hdele erpadla, nevyaduj dn seizovn, styn plochy mechanick ucpvky vykazuj jen mal ten a minimalizuj tak ztrty energie, hdel nekloue po dnm komponentu mechanick ucpvky a nedochz tak k jeho pokozen nsledkem opoteben (ni nklady na opravy). Mechanick ucpvka je st erpadla, kter oddluje erpanou kapalinu od okoln atmosfry. Obr. 1.3.1 ukazuje pklady instalace mechanick ucpvky v rznch erpadlech. Mechanick ucpvky se vtinou vyrbj v souladu s evropskou normou EN 12756. Ped vbrem mechanick ucpvky je teba znt nkter vlastnosti erpan kapaliny a tm i odolnost ucpvky vi tto kapalin: definujte druh erpan kapaliny, definujte tlak, jemu bude mechanick ucpvka vystavena, definujte otky hdele, jim bude mechanick ucpvka vystavena, definujte instalan rozmry. V nsledujcm textu uvdme popis pracovnho principu mechanick ucpvky, rzn druhy mechanickch ucpvek, konstrukn materily mechanickch ucpvek a faktory, kter ovlivuj provoz mechanick ucpvky.

Obr. 1.3.1 erpadla s mechanickmi ucpvkami

28

0

1.3.1 Komponenty a funkce mechanick hdelov ucpvkyMechanickou ucpvku tvo dva zkladn komponenty; rotan a pevn st a dal sousti, jejich soupis je uveden na obr. 1.3.2. Obr. 1.3.3 ukazuje umstn tchto soust v ucpvce. Pevn st mechanick ucpvky je umstna v tlese erpadla. Rotan st ucpvky se nachz na hdeli erpadla a pi provozu erpadla se ot. Vzjemn styk primrnch tsnicch ploch mechanick ucpvky zajiuje ptlan pruina a tlak erpan kapaliny. Za provozu erpadla se v zk mezee mezi obma tmito tsnicmi plochami ucpvky vytv tenk vrstvika kapaliny. Tato vrstvika se odpa jet ped tm, ne se dostane do styku s okoln atmosfrou a zajiuje tak tsnost mechanick ucpvky vi kapalin viz obr. 1.3.4. Sekundrn tsnic prvky zabrauj prsaku mezi sestavou mechanick ucpvky a hdelem erpadla. Pruina mechanicky pitlauje styn tsnic plochy ucpvky k sob. Pojistn krouek pruiny pen kroutic moment z hdele na ucpvku. U vlnovcovch mechanickch ucpvek se kroutic moment pen pmo vlnovcem.Rotan

Styn plocha (primrn tsnc plocha) Sekundrn tsnn Ptlan pruina Pojistn krouek ptlan pruiny(penen kroutcho momentu)

Pevn st

Sedlo (styn plochy, primrn tsnc plocha) Statick tsnn (sekundrn tsnn)

Obr. 1.3.2 Komponenty mechanick hdelov ucpvky

Ptlan pruina

Sekundrn tsnn Primrn tsnn

Pevn st Rotan st

Pojistn krouek ptlan pruiny

Hdel

Sekundrn tsnn

Obr. 1.3.3 Hlavn komponenty mechanick hdelov ucpvky

Primrn tsnn

Pra

Odpaovn zan

Sla erpan kapaliny Sla ptlan pruiny

Mazac film

Tsnc mezeraPi provozu erpadla vytv erpan kapalina mezi obma stynmi plochami mechanick ucpvky tenk mazac film. Tento mazac film je tvoen hydrostatickou a hydrodynamickou slokou. Hydrostatickou sloku mazacho filmu vytv erpan kapalina, kter je vtlaovna do mezery mezi stynmi plochami mechanick ucpvky. Hydrodynamick sloka mazacho filmu se vytv tlakem vznikajcm pi oten hdele.Obr. 1.3.4 Mechanick ucpvka pi provozu

29

st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky

Zatek odpaovn 1 atm Vstup do okoln atmosfry

1.3.2 Vyven a nevyven hdelov ucpvkyVytvoen a udrovn pimenho tlaku mezi primrnmi tsnicmi plochami ucpvky umouje pouit vyven nebo nevyven mechanick ucpvky.

Pevn styn plocha

Rotan styn plocha

Tlak Kapalina Pra

Vstup do ucpvky Okoln atmosfra

Tlak erpadla

Vyven mechanick ucpvkaObr. 1.3.6 ukazuje pklad vyven mechanick ucpvky se vzjemn psobcmi silami.

Obr.1.3.5 Optimln pomr mazacch vlastnost a omezenho prsaku

Nevyven mechanick ucpvkaTlouka mazacho filmu zvis na otkch erpadla, teplot a viskozit erpan kapaliny a axilnch silch mechanick ucpvky. Kapalina v tsnic mezee se prbn vymuje dky odpaovn kapaliny do okoln atmosfry a kruhovmu pohybu kapaliny v tsnic mezee. Obr.1.3.5 ukazuje optimln pomr mazacch vlastnost a omezenho prsaku. Jak lze dedukovat, nastv tento optimln pomr v ppad, kdy mazac film vypluje celou tsnic mezeru s vjimkou velmi zk odpaovac zny na stran mechanick ucpvky obrcen do okoln atmosfry. asto je zeteln prsak kapaliny v dsledku usazenin na stynch plochch ucpvky. Pouvn chladicch kapalin vede k rychlmu vytven tchto usazenin nsledkem odpaovn na stran ucpvky obrcen do okoln atmosfry. Pokud se kapalina odpauje v odpaovac zn, zstvaj mikroskopick steky obsaen v kapalin v tsnic mezee jako usazeniny, kter pak zpsobuj opoteben mechanick ucpvky. Uveden usazeniny se vyskytuj u vtiny erpanch kapalin. Jestlie vak m erpan kapalina tendenci ke krystalizaci, me nastat problm. Nejlep zpsob jak pedejt opoteben je pak volba stynch tsnicch ploch mechanick ucpvky z tvrdho materilu jako je nap. karbid wolframu (WC) nebo karbid kemku (SiC). zk tsnic mezera mezi tmito materily (cca 0,3 m Ra) minimalizuje riziko vnikn pevnch stic do tsnic mezery a tm tak velikost vytvench usazenin. Obr. 1.3.7 ukazuje pklad nevyven mechanick ucpvky se vzjemn psobcmi silami.

Stykov zna tsnicch ploch

Stykov zna tsnicch ploch Sly ptlan pruiny Hydraulick sly

Hydraulick sly

A

B

A

B

Obr. 1.3.6 Vzjemn psoben sil na vyvenou mechanickou ucpvku

Obr. 1.3.7 Vzjemn psoben sil na nevyvenou mechanickou ucpvku

Na tsnic plochy mechanick ucpvky psob axiln nkolik rznch sil. Sla ptlan pruiny a hydraulick sla erpan kapaliny pitlauj styn tsnic plochy ucpvky k sob, zatmco sla mazacho filmu v tsnic mezee psob proti tmto silm. V ppad vysokotlakho erpn kapalin mohou bt hydraulick sly tak velk, e mazac kapalina ptomn v tsnic mezee nen schopna vyvjet patin protitlak mezi stynmi tsnicmi plochami ucpvky. Protoe hydraulick sla je pmo mrn velikosti plochy, na ni psob tlak kapaliny, lze jej axiln psoben redukovat pouze zmenenm plochy zaten tlakem.

30

Srovnn mry opoteben

Vyrovnvac pomr (K) mechanick ucpvky je definovn jako pomr mezi plochou A a plochou (B) : K = A/B, kde K = vyrovnvac pomr A = plocha vystaven hydraulickmu tlaku B = styn plocha tsnicch ploch ucpvky U vyven mechanick ucpvky se vyvaovac pomr pohybuje kolem hodnoty K = 0,8 a u nevyven mechanick ucpvky tento pomr in za normlnch okolnost piblin K = 1,2

0

20

40

60

80

100 120 140 Srovnn mry opoteben

Teplota (oC)

K = 1.15 K = 1.00 K = 0.85

0

20

40

60

80

100

120

140

Obr. 1.3.8 Mra opoteben pro rzn vyrovnvac pomry

Teplota (oC)

K = 1.15 K = 1.00

1.3.3 Druhy mechanickch hdelovch ucpvekNsledujc text obsahuje strun pehled hlavnch druh mechanickch hdelovch ucpvek. Jde o O-kroukov a vlnovcov mechanick ucpvky a o kompaktn mechanick ucpvky typu cartridge.

K = 0.85

Obr. 1.3.9 O-kroukov mechanick ucpvka Vhody a nevhody Okroukov mechanick ucpvky Vhody: Vhodn pro hork kapaliny a vysokotlak provozn aplikace Nevhody: Usazeniny na hdeli, nap. rez, mohou brnit O-krouku v axilnm pohybu.

O-kroukov mechanick ucpvkyU O-kroukov mechanick ucpvky zajiuje tsnn mezi rotujcm hdelem a rotan st ucpvky O-krouek (viz obr.1.3.9). Tento O-krouek mus axiln voln klouzat a absorbovat tak axiln posuv jako vsledek zmn teploty a stavu opoteben. Nesprvn poloha pevnho sedla me zpsobit odrn a nsledn zbyten opoteben tsnicho O-krouku a hdele. V zvislosti na provoznch podmnkch se pouvaj O-krouky z materil na bzi technick prye jako nap. NBR, EPDM a FKM.

Mechanick ucpvka se skldanm pryovm vlnovcem

Obr. 1.3.10 Mechanick ucpvka s pryovm vlnovcem Vhody a nevhody mechanick ucpvky s pryovm vlnovcem Vhody: Nen citliv na usazeniny jako je nap. rez na hdeli Vhodn pro erpn kapalin s obsahem pevnch sloek. Nevhody: Nen vhodn pro erpn horkch kapalin a pro vysokotlak provozn aplikace.

Vlnovcov mechanick ucpvkySpolenm charakteristickm prvkem rysem vlnovcovch mechanickch ucpvek je pryov nebo kovov vlnovec, kter funguje jako dynamick tsnic prvek mezi rotujcm kroukem a hdelem.

Mechanick ucpvky s pryovm vlnovcemVlnovec vlnovcov mechanick ucpvky (viz obr.1.3.10) me bt vyroben z rznch druh technick prye jako nap. NBR, EPDM a FKM podle danch provoznch podmnek. Na konstrukci pryovch vlnovc se uplatuj dva rzn geometrick principy, take existuj: skldac vlnovce a svinovac vlnovce.

31

st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky

Mechanick ucpvky s kovovm vlnovcemV bn mechanick ucpvce vytv slu nutnou pro pitlaovn stynch tsnicch ploch vinut pruina. V mechanick ucpvce s kovovm vlnovcem (viz obr. 1.3.11) je pruina nahrazena kovovm vlnovcem, kter generuje podobnou ptlanou slu. Kovov vlnovec psob jednak jako dynamick tsnic prvek mezi rotanm kroukem a hdelem a jednak jako pruina. Vlnovec m urit poet zvlnn, kter mu dv poadovanou slu pruiny.

Vhody a nevhody mechanick ucpvky s kovovm vlnovcem Vhody: Nen citliv na usazeniny jako je nap. rez nebo vodn kmen na hdeli Vhodn pro erpn horkch kapalin a pro vysokotlak provozn aplikace. Nzk vyrovnvac pomr znamen nzk stupe opoteben a tedy i del provozn ivotnost Obr.1.3.11 Mechanick ucpvka s kovovm vlnovcem typu cartridge Nevhody: Pokud nen erpac agregt sprvn vyrovnn, me v dsledku navy materilu dojt k porue mechanick ucpvky. K nav materilu me rovn dojt nsledkem nadmrn teploty nebo nadmrnho tlaku.

Kompaktn mechanick ucpvky typu cartridge.V mechanick ucpvce typu cartridge tvo vechny komponenty jednu kompaktn jednotku vhodnou pro okamitou instalaci. Mechanick ucpvka typu cartridge m celou adu vhod ve srovnn s klasickmi mechanickmi ucpvkami viz obr.1.3.12.

Vhody mechanick ucpvky typu cartridge jednoduch a rychl servis konstrukce ucpvky chrn jej styn tsnic plochy pedpjat ptlan pruina bezpen manipulace

ProplachovnV uritch provoznch aplikacch je mono rozit provozn rozsah mechanick ucpvky pouitm proplachovacho systmu viz obr.1.3.13. Proplachovnm lze snit teplotu mechanick ucpvky a rovn zabraovat jejmu zanen usazeninami. Systm proplachovn me bt bu vnj nebo vnitn. Vnitn proplachovn se dje tak, e mal mnostv erpan kapaliny odebran z vtlan strany erpadla a vedeno obtokem do msta ucpvky. Vnitn proplachovn se pouv zejmna jako prevence dalho vvinu tepla z ucpvky v teplovodnch provoznch aplikacch. K vnjmu proplachovn se pouv proplachovac kapalina a tento systm pichz do vahy tam, kde se poaduje zajitn bezproblmovho provozu pi erpn kapalin obsahujcch vydrajc neistoty, pop. sloky zpsobujc ucpn erpadla.32

Obr.1.3.12 Mechanick ucpvka typu cartridge

Obr.1.3.13 Systm proplachovn jednoduch mechanick ucpvky

Dvojit mechanick ucpvkyDvojit mechanick ucpvky se pouvaj, jestlie je pro danou provozn aplikaci ivotnost jednoduch mechanick ucpvky nedostaujc zejmna s ohledem na jej opoteben pi erpn kapalin obsahujcch mechanick neistoty nebo pi erpn kapalin pi pli vysokm nebo naopak pli nzkm tlaku a teplot. Dvojit mechanick ucpvky nachzej dle uplatnn pi erpn toxickch, agresivnch a vbunch kapalin, kde vznik nutnost ochrany okolnho prosted. Existuj dva typy dvojit mechanick ucpvky: dvojit mechanick ucpvka v tandemovm uspodn a dvojit mechanick ucpvka v uspodn zdy k sob.

Dvojit mechanick ucpvka v tandemovm uspodnTento typ dvojit mechanick ucpvky pozstv ze dvou mechanickch ucpvek instalovanch v tandemu, tj. ucpvky jsou azeny za sebou a jsou umstny ve zvltn ucpvkov komoe. Viz obr. 1.3.14. Mechanick ucpvka tohoto typu se pouv, pokud nen nutn pouit dvojit mechanick ucpvky v uspodn zdy k sob. Mechanick ucpvka v tandemovm uspodn mus bt vybavena systmem proplachovac kapaliny, kter absorbuje prsak monitoruje velikost prsaku zajiuje mazn a chlazen vnj ucpvky jako prevenci vytven nmrazy chrn proti provozu nasucho stabilizuje mazac film zabrauje vnikn vzduchu do erpadla pi podtlaku Tlak proplachovac kapaliny mus bt vdy ni ne tlak erpan kapaliny.

Obr. 1.3.14 Mechanick ucpvka v tandemovm uspodn s cirkulac proplachovac kapaliny

Obr. 1.3.15 Mechanick ucpvka v tandemovm uspodn se slepm zakonenm pvodu proplachovac kapaliny

Tandemov uspodn ucpvky cirkulace proplachovac kapalinyCirkulace proplachovac kapaliny se dje pes beztlakovou ndr, viz obr. 1.3.14. Proplachovac kapalina pitk z vyven ndre a cirkuluje mechanickou ucpvkou gravitan, pop. pomoc erpadla.

Tandemov uspodn ucpvky slep zakonenProplachovac kapalina je pivdna z vyven ndre, viz obr. 1.3.15 Ze soustavy se neuvoluje dn teplo.

Tandemov uspodn ucpvky odvdn proplachovac kapalinyProplachovac kapalina protk pmo ucpvkovou komorou a je akumulovna za elem dalho pouit, pop. odvdna do kanalizace viz obr. 1.3.16.

Obr. 1.3.16 Mechanick ucpvka v tandemovm uspodn s odvdnm proplachovac kapaliny

33

st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky

zvrn tlakov kapalina

ucpvkov komora se zvrnou tlakovou kapalinou

1.3.4 Materilov kombinace stynch tsnicch ploch ucpvkyV nsledujcm textu uvdme popis nejdleitjch materilovch kombinac pouvanch u mechanickch ucpvek urench pro erpn v prmyslovch aplikacch. Karbid wolframu / karbid wolframu, karbid kemku / karbid kemku a uhlk / karbid wolframu nebo uhlk / karbid kemku.

erpan kapalina

Karbid wolframu / karbid wolframu (WC/WC)Slinut karbid wolframu je tvrdokov na bzi tvrd fze karbidu wolframu (WC) a obvykle mk fze kovovho pojidla. Ve sprvn technick terminologii se jedn o slinut karbid wolframu, bn se zde vak pouv vraz karbid wolframu (WC). Karbid wolframu pojen kobaltem (Co) je ve vod odoln proti korozi pouze tehdy, jestlie erpadlo obsahuje nkter zkladn kov jako nap. litinu. Karbid wolframu pojen chrmem, niklem a molybdenem vykazuje odolnost proti korozi podle normy EN 14401.

Obr. 1.3.17 Mechanick ucpvka v uspodn zdy k sob

Mechanick ucpvka v uspodn zdy k sobTento typ mechanick ucpvky pedstavuje optimln een pi erpn vydrajcch, agresivnch, vbunch nebo adhezivnch kapalin, kter by jinak mohly zpsobit opoteben, pokozen, pop. zablokovn ucpvky. Mechanick ucpvka v uspodn zdy k sob je tvoena dvma hdelovmi ucpvkami umstnmi zdy k sob ve zvltn ucpvkov komoe viz obr. 1.3.17. Tento zpsob uspodn mechanick ucpvky chrn okoln prosted a obsluhu erpadla. Tlak v ucpvkov komoe mus bt o 1 a 2 bary vy ne tlak erpadla. Tento tlak me zajiovat: Stvajc nezvisl zdroj tlaku. Tlakov systmy jsou obsaeny v mnoha instalacch. Samostatn erpadlo jako nap. dvkovac erpadlo.

Nejvy odolnost proti korozi m slinut karbid wolframu bez pojiv. Avak jeho korozivzdornost v kapalinch, jako nap. v chlornanu, ji nen tak vysok. Materilov kombinace WC / WC m nsledujc vlastnosti: extrmn odolnost proti opoteben velmi robustn proveden vhodn i pro hrub zachzen patn vlastnosti pi provozu nasucho. V ppad provozu nasucho se teplota za nkolik mlo minut zvyuje a na nkolik set stup Celsia a nsledn pak dojde k pokozen tsnicch O-krouk. Pekroen uritch hodnot tlaku a teploty se me projevit hlunost mechanick ucpvky. Tato hlunost indikuje patn provozn podmnky ucpvky, kter v dlouhodobm asovm horizontu mohou zapinit opoteben ucpvky. Provozn ivotnost mechanick ucpvky zvis na prmru stynch tsnicch ploch a na konstrukci ucpvky. Jestlie se u mechanick ucpvky pouije materilov kombinace WC/WC, me doba zapracovn ucpvky, kdy se d potat s provozn hlunost, trvat 3 a 4 tdny, i kdy v prvnch 3 4 dnech provozu se dn provozn hlunost neprojevuje.

34

Karbid kemku / karbid kemku (SiC / SiC)Materilov kombinace karbid kemku/karbid kemku je alternativou ke kombinaci WC/WC a pouv se tam, kde se poaduje vy odolnost proti korozi. Materilov kombinace SiC/SiC vykazuje nsledujc vlastnosti: Velmi kehk materilov konzistence vyadujc opatrnou manipulaci Extrmn odolnost proti opoteben Extrmn dobr odolnost proti korozi. SiC (Q1S, Q1P a Q1G) nevykazuje prakticky dnou korozi bez ohledu na druh erpan kapaliny. Vjimkou je zde voda s velmi malou vodivost, jako nap. demineralizovan voda, kter je agresivn vi variantm SiC Q1S a Q1P, zatmco varianta Q1G je odoln proti korozi i v tto kapalin. Uveden materilov kombinace maj obvykle velmi patn vlastnosti pi provozu nasucho, avak materilov varianta Q1G/Q1G snese dky obsahu uhlku po uritou omezenou dobu provoz bez kapaliny. Existuj rzn varianty SiC/SiC pro rzn druhy pouit: Q 1s, hutn slinut, jemnozrnn SiC Jedn se o pmo slinut, jemnozrnn SiC s velmi malou jemnou porznost. Tato materilov varianta se pouvala celou adu let jako standardn materil pi vrob mechanickch ucpvek. Jej mezn hodnoty jsou mrn pod meznmi hodnotami WC/WC. Q 1P, porzn slinut jemnozrnn SiC Jde o materilovou variantu hutn slinutho SiC. Tato varianta SiC vykazuje velk kruhov uzaven pry. Stupe porznosti in u tto materilov varianty 5 a 15% pi velikosti pr 10 50 m Ra. Mezn hodnoty tlaku a teploty pevyuj mezn hodnoty materilov varianty WC/WC. Dky tomu vykazuje materilov kombinace pro styn tsnic plochy Q 1P/ Q 1P ni provozn hlunost ne kombinace WC/WC. U mechanickch ucpvek obsahujcch

porzn SiC je vak teba potat s provozn hlunost v dob zapracovvn ucpvky, tj. cca 3 4 dny. Q 1G samomazn slinut SiC Nyn je na trhu nkolik materilovch variant SiC obsahujcch such mazadla. Oznaen Q1G se vztahuje na materil SiC, kter je na rozdl od shora zmnnch materilovch variant vhodn pro pouit pi erpn destilovan nebo demineralizovan vody. Mezn hodnoty tlaku a teploty materilov varianty Q1G/ Q1G jsou podobn jako mezn hodnoty varianty Q1P/ Q1P. Such mazadla, tj. nap. grafit, sniuj ten vznikajc pi provozu nasucho, co je rozhodujc pro zachovn provozuschopnosti mechanick ucpvky pi provozu bez kapaliny.

Vlastnosti materilovch kombinac uhlk/karbid wolframu a uhlk/karbid kemkuMechanick ucpvky s jednou stynou tsnic plochou z uhlku vykazuj nsledujc vlastnosti: kehk materilov konzistence vyadujc opatrnou manipulaci nchylnost k opoteben pi erpn kapalin s obsahem pevnch sloek dobr odolnost proti korozi dobr vlastnosti pro provoz nasucho (krtkodob provoz nasucho) Samomazn vlastnosti uhlku umouj pouit mechanick ucpvky i pi patnch mazacch podmnkch (vysok teplota), ani by dochzelo k vskytu provozn hlunosti. Takov podmnky vak zapiuj opoteben styn tsnic plochy mechanick ucpvky, co m za nsledek ni provozn ivotnost ucpvky. Stupe opoteben mechanick ucpvky zvis na tlaku, teplot, prmru prstence kapaliny a konstrukci ucpvky. Pi nzkch otkch dochz k menmu mazn mezi stynmi tsnicmi plochami ucpvky. V dsledku toho lze u ucpvky oekvat vy stupe opoteben. K tomu vak za normlnch okolnost nedochz, nebo vzdlenost, kterou musej ob styn tsnic plochy ucpvky pekonat, je men.35

st 1.3 Mechanick hdelov ucpvky

Uhlk impregnovan kovem (A) vykazuje uritou omezenou odolnost proti korozi, ale vy mechanickou pevnost, lep tepelnou vodivost a tm i men opotebitelnost. Svou ni mechanickou pevnost, ale vym stupnm odolnosti proti korozi pokrv uhlk impregnovan syntetickou pryskyic (B) irok spektrum provoznch aplikac. Uhlk impregnovan syntetickou pryskyic je navc schvlen pro pouit s pitnou vodou. Pouit materilov kombinace uhlk/SiC v rmci horkovodnch aplikac me zapinit siln opoteben SiC v zvislosti na jakosti pouitho uhlku a vody. Tento druh opoteben je typick pedevm u materilov kombinace Q1S/uhlk. Kombinace uhlk/WC, uhlk/ Q1P nebo uhlk/ Q1G se proto doporuuj pro pouit v horkovodnch soustavch.

Odstediv erpn psobenm rotujcch komponent erpadla. Spoteba energie se rapidn zvyuje spolu s otkami (s tet mocninou). Ten stynch tsnicch ploch ucpvky. Ten mezi obma stynmi tsnicmi plochami mechanick ucpvky se skld s tchto dvou sloek: - ten v tenkm kapalinovm filmu a - ten ve stynch bodech mezi tsnicmi plochami ucpvky. Velikost spoteby energie zvis na konstrukci mechanick ucpvky, podmnkch mazn a pouitch materilech tsnicch ploch.250 200200

Energetick ztrta (W)250

Energetick ztrta (W)

150 100 50

150 100 50 0

1.3.5 Faktory ovlivujc funkci ucpvkyJak jsme se ji dve zmnili, nen dn ucpvka naprosto tsn. Na nsledujcch stranch se budeme zabvat faktory, kter maj vliv na provozn parametry ucpvky. Tyto zkladn faktory jsou spoteba energie, provozn hlunost a prsak. O tchto faktorech pojednme jednotliv. Je vak teba zdraznit, e psob v tsn vzjemn synergii a proto musej bt vnmny jako jeden celek.

3600

3600

0 0

0 2000

2000 4000 4000

6000 6000

8000 8000

10000 10000

Otky (min-1)

Otky (min-1)

12000 12000

Obr. 1.3.18 Spoteba energie u mechanick hdelov ucpvky 12 mm

erpn TenTen

erpn

Spoteba energieNen dnou novinkou, e k rotaci ucpvky je nutn energie. Ne uveden faktory pispvaj ke spoteb energie, kter zde pedstavuje energetickou ztrtu v mechanick hdelov ucpvce.

Graf na obr. 1.3.18 je typickch pkladem spoteby energie mechanick hdelov ucpvky. Tento graf ukazuje, e hlavn pinou energetick spoteby mechanick ucpvky je ten vznikajc pi otkch a 3600 min-1.

36

Ukazatel spoteby energie je dleit zejmna ve spojen s mkkmi ucpvkami erpadel. Jak je z uvedenho pkladu zejm, lze zmnou stvajc mkk ucpvky za mechanickou ucpvku doshnout vraznch spor energie viz obr. 1.3.19.

Normovan erpadlo 50 m v.sl.; hdel 50 mm a otky 2900 min-1 Spoteba energie Mkk ucpvka Mechanick ucpvka Prsak Mkk ucpvka Mechanick ucpvka 2.0 kWh 0.3 kWh 3.0 l/h (za pedpokladu sprvn monte) 0.8 ml/h

Provozn hlunostBar

Obr. 1.3.19 Srovnvac parametry mkk a mechanick ucpvky

Volba materil stynch tsnicch ploch m zsadn 25 dleitost pro funkci a provozn ivotnost mechanick 20 ucpvky. Hluk pi provozu vznik v dsledku patnch Provozn rozsah mazacch podmnek v mechanickch ucpvkch pi 15 erpn nzkovizkznch kapalin. Viskozita vody se 10 sniuje s rostouc teplotou. To znamen, e se zvyujc se teplotou kles innost mazn. Jestlie teplota erpan 5 kapaliny doshne nebo pekro bod varu, kapalina nebo st povrchu styn tsnic plochy ucpvky se 0 10 20 30 odpa, co dle zhoruje innost mazn. Stejn dopad m snen otek erpadla viz obr. 1.3.20.

Provozn hlunostBar

25

20

Provozn hlunost Provozn rozsah70 80 90 100 110 C

1540 50 60

10

Otky 3000 min-1 Otky 1800 min-1 Otky 1200 min-1

5

Otky 600 min-1

PrsakStyn tsnic plochy mechanick ucpvky jsou mazny erpanou kapalinou. Lep mazn tak znamen men ten a zven prsak. Opan pak men prsak m za nsledek hor mazn a vt ten. V praxi me velikost prsaku a energetick ztrta v mechanickch ucpvkch kolsat. Dvodem je skutenost, e prsak zvis na faktorech, kter nelze teoreticky kvantifikovat, nebo tyto zvisej na typu stynch tsnicch ploch mechanick ucpvky, druhu erpan kapaliny, zaten ptlan pruiny ucpvky atd. Obr. 1.3.21 je proto teba brt jen jako orientan. Sprvnou interpretaci prsakov kivky (viz obr. 1.3.21) je teba provst v nsledujcch tyech krocch: Krok 1: Odeet tlaku v tomto ppad 5 bar. Krok 2: Nevyven mechanick ucpvka 30 mm. Krok 3: Otky 3000 min-1. Krok 4: Velikost prsaku 0,06 ml/h

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

C

Obr. 1.3.20 Vztah mezi provoznm rozsahem a otkami Otky 3000 min-1

Otky 1800 min-1 Otky 1200 min-11

5

tt Dw (mm) 100 B

100

Diferenn tlak, kter je teba zadrovat p (bar) Otky 600 min-1

B = vyven mechanick ucpvka U = nevyven mechanick ucpvka

00 00 15 18n

100 U 80 U

80 B

00 00 30 1 ) 36 n i (m

60 B 60 U 40 B 40 U 30 U 20 B 20 U 30 B

0.001

0.01

0.06 0.1

1

Prsak Q (ml/h)

Obr 1.3.21 Hodnoty prsaku

37

Kapitola 1 Konstrukce erpadel a motor

st 1.4: Motory1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 Normy Spoutn motor Pvod napjecho napt Mni kmitotu Motorov ochrana

st 1.4 Motory

Motory se pouvaj v mnoha provoznch aplikacch ve vech stech svta. Elektrick motor m za kol vytvet rotan pohyb, tj. pevdt elektrickou energii na energii mechanickou. erpadla pracuj na zklad mechanick.energie, kterou jim dodvaj elektrick motory.

Obr. 1.4.1 Elektrick motor

1.4.1 Normy

Obr. 1.4.2 Normy NEMA a IEC

NEMASdruen nrodnch vrobc elektrotechnickch zazen (National Electrical Manufacturers Association /NEMA/) vydv normy pro celou adu elektrickch spotebi vetn motor. Normy NEMA jsou pedevm spojeny s motory pouvanmi v Severn Americe. Tyto normy odrej obecnou prmyslovou praxi a podporuj je vrobci elektrotechnickch zazen. Jsou obsaeny v publikaci NEMA Standard Publication No. MG1. Nkter velk motory nemusej spadat pod psobnost norem NEMA.

IECMezinrodn elektrotechnick komise (National Electrotechnical Commission /IEC/) vydv normy pro motory pouvan v mnoha zemch celho svta. Norma IEC60034 obsahuje parametry doporuen pro elektrotechnickou praxi, kter byly koncipovny lenskmi zemmi IEC.

40

Smrnice a zpsoby ochrany motory v nevbunm provedenOznaen ATEX (ATmosphre EXplosible = vbun atmosfra) se vztahuje ke dvma smrnicm EU definujcm nebezpe v uritm okolnm prosted. Smrnice ATEX se tk elektrickch, strojnch, hydraulickch a pneumatickch zazen. U strojnho zazen stanov bezpenostn pedpisy smrnice ATEX, e se komponenty erpadla, jako hdelov ucpvky a loiska, nesmj zahvat a zpsobovat tak vzncen plynu a prachu. Prvn smrnice ATEX (94/9/EC) obsahuje poadavky na zazen, kter se m pouvat v prosted s nebezpem vbuchu. Vrobce mus splovat dan poadavky a oznaovat sv vrobky podle pslunch kategori. Druh smrnice ATEX (99/92/EC) obsahuje minimln poadavky na bezpenost prce a ochranu zdrav, kter mus splovat uivatel pi prci v prosted s potencilnm nebezpem vbuchu. Pouvaj se rzn techniky, kter chrn elektrotechnick zazen ped vzncenm. U elektrickch motor se aplikuje ochrana typu d (odolnost proti vzncen), typu e (zven bezpenost) a typu nA (nejiskc) ve spojen s plynnou atmosfrou, zatmco ochrana typu DIP (dust ignition proof = ochrana proti vzncen prachu) se pouv pro pran prosted.Stl nebezpe Potenciln Obr. 1.4.3 nebezpe Minimlnm poadavkem je existMen nebezpe ence lnku mezi provoznmi psmy a kategoriemi zazen. Jestlie nrodn pedpisy kladou psnj poadavky, pak je teba respektovat tyto pedpisy.

Uivatel

VrobceZazen kategorie 3 (3G/3D)

Psmo: 2 or 22 Psmo: 1 or 21

Zazen kategorie 2 (2G/2D)Psmo: 0 or 20 Psmo: 1 or 21 Psmo: 2 or 22

Zazen kategorie 1 (1G/1D)

Psma: Plyn (G): 0, 1 a 2 Prach (D): 20, 21 a 22

Obr. 1.4.4 Vbuch nastv uvnit motoru, odkud je odvdn flame paths. Teplotn klasifikace pro nevbun motory EExd plat pro vnj povrchy.

Motory v nevbunm proveden ochrana typu EExd (de)Motory v nevbunm proveden s ochranou EExd (de) spadaj do zazen kategorie 2G pro pouit v psmu 1. Tleso statoru a pruby uzavraj sti motoru, kter by mohly zpsobit vzncen potenciln vbun okoln atmosfry. Dky tomuto kryt snese motor tlak, kter pipad do vahy pi vbuchu vbun smsi uvnit jeho tlesa. Tm je zamezeno en vbuchu do okoln atmosfry motoru, nebo vbuch v motoru je utlumen flame paths. Velikost flame paths definuje norma EN50018. Povrchov teplota ochrannho krytu motoru mus bt vdy v souladu s jeho teplotn klasifikac.Obr. 1.4.5 U motor se zvenou bezpenost nesm dochzet k jisken. Teplotn klasifikace plat pro vnitn i vnj povrchy.

Motory se zvenm stupnm bezpenosti ochrana typu EEx (e)Motory se zvenm stupnm bezpenosti (s ochranou typu e) spadaj do kategorie zazen 2G, kter je ureno pro pouit v psmu 1. Tyto motory nemaj nevbun proveden a nejsou konstruovny tak, aby snesly vnitn vbuch. Konstrukce tchto motor je zaloena na zven bezpenosti proti eventuln nadmrn teplot a vskytu jisken a elektrickch oblouk pi bnm provozu a pi pedvdatelnch poruchovch stavech.Obr. 1.4.6 U nejiskcch motor ExnA nen pravdpodobn vzncen.

41 5

st 1.4 Motory

Teplotn klasifikace pro motory se zvenou bezpenost plat jak pro vnitn tak i vnj povrchy a proto je u motoru dleit sledovat teplotu statorovho vinut.

2D / zazen kategorie 2K vylouen vzniku statick elektiny, kter me zpsobit vzncen prachu, m motor kategorie 2 DIP pro pouit v psmu 21 (prosted s potencilnm nebezpem vbuchu) kovov chladic ventiltor. Stejn tak je vnj zemnic svorka tohoto motoru provedena podle mnohem psnjch konstruknch kritri s ohledem na minimalizaci rizika vzncen okoln pran atmosfry. Teplota vnjho povrchu tlesa motoru, kter je uvedena na typovm ttku motoru, je specifikovna pro provoz motoru v nejhorch ppustnch podmnkch. Motory uren pro pouit v psmu 21 (prosted s potencilnm nebezpem vbuchu) musej mt kryt IP65, tj. musej bt zcela chrnny proti prachu.

Nejiskc motory ochrana typu Ex (nA)Nejiskc motory (typ nA) spadaj do kategorie zazen 3G urench pro pouit v psmu 2. Tyto motory nemohou za normlnho provozu nijak zpsobit vzncen potenciln vbun atmosfry viz obr.1.4.6.

Ochrana proti vzncen prachu (DIP = Dust Ignition Proof)Existuj dva druhy motor s ochranou proti vzncen prachu: 2D / zazen kategorie 2 a 3D / zazen kategorie 3.

Typ ochranyVeobecn poadavky Ponoen v oleji

Normy Kdo CENELEC EN 50014 50015 IEC 60079 -0 -6

Pouit v kategorii ATEX/psmoKategorie 2 Zna 1

PrincipZkladn elektrotechnick poadavky

AplikaceVechna zazen

Elektrick komponenty jsou ponoeny v oleji, m je vyloueno vzncen vbun Transformtory atmosfry Vnitek tlesa motoru je vyitn tak, aby z nj byla odstranna vbun atmosfra, a natlakovn k zamezen vnikn okoln atmosfry Elektrick sti jsou obklopeny prkovou npln, nap. kemkovou, k zamezen styku s vbunou atmosfrou. Elektrick sti nachzejc se v tlese motoru nezpsob v ppad vbuchu uvnit motoru vzncen okoln atmosfry. Jsou pouity dal zpsoby eliminace elektrickch oblouk, jisken, pop. zahvn povrchu, kter by mohlo zpsobit vzncen holav atmosfry. Omezen mnostv elektrick energie v zazen. Elektrick obvody tak nemohou zpsobit vzncen holav atmosfry. Elektrick komponenty jsou zapouzdeny ve schvlenm materilu k zamezen styku s vbunou atmosfrou. Nevytv se elektrick oblouky a jisken Spnac a ovldac skky, velk motory Elektronika, nap. kondenztory, pojistky Motory AC (na stdav proud), ovldac panely, osvtlovac tlesa. Motory AC (na stdav proud), svorkovnice a propojovac skky, osvtlovac tlesa, motory s kotvou nakrtko Mic a ovldac jednotky, nap. snmae a pstroje Mic a ovldac jednotky solenoidov ventily Motory AC (na stdav proud), svorkovnice, osvtlovac tlesa.

Tlakovn

p

50016

-2

Kategorie 2 Zna 1

Prkov npl Bezpenost proti vbuchu Zven bezpenost Bezpenost pi ztench provoznch podmnkch Zapouzden Ochrana typu n

q

50017

-5

Kategorie 2 Zna 1 Kategorie 2 Zna 1

d

50018

-1

e

50019

-7

Kategorie 2 Zna 1 Category 1 Zna 0 Kategorie 2 Zna 1 Kategorie 2 Zna 1 Kategorie 3 Zna 2

ia ib m

50020 50020 50028

- 11 - 11 - 18

nA

50021

- 15

Poznmka: Pran atmosfry spadajc do skupiny II pokrvaj normy CENELEC EN 50281-1-1 a EN 50281-1-2.

Obr. 1.4.7:

Normy a metody ochrany

42

3D / zazen kategorie 3Teplota uveden na typovm ttku motoru spadajcho do kategorie 3 DIP, kter je uren pro pouit v psmu 22 (prosted s menm nebezpem vbuchu) odpovd bnmu provozu za nejhorch podmnek ppustnch pro dan motor. Motor uren pro pouit v psmu 22 mus mt kryt IP55, tj. mus bt chrnn proti vnikn prachu. Stupe kryt IP pedstavuje jedin rozdl mezi zazenm 2D/kategorie 2 a zazenm 3D/kategorie 3.

Patkov motor

Prubov motor s prubou s hladkmi otvoryIM B5 IM 3001

Prubov motor s prubou se zvitovmi otvoryIM B14 IM 3601

IM B3 IM 1001

IM B35 IM 2001

IM V1 IM 3011

IM V18 IM 3611

Zpsoby instalace (International Mounting IM)Existuj ti rzn zpsoby instalace motor a v tto souvislosti rozliujeme: patkov motor, prubov motor s prubou s hladkmi otvory (FF) a prubov motor se zvitovmi otvory (FT). Obr.1.4.8 ukazuje rzn zpsoby monte motoru, jako i souvztan montn normy. Zpsob instalace motor stanov tyto normy: IEC 60034-7, klasifikace I oznaen IM nsledovan dve uvanm selnm kdem dle normy DIN IEC 60034-7, klasifikace II

Obr. 1.4.8 Rzn zpsoby monte

Prvn slice Ochrana proti styku s pevnmi pedmty a jejich vnikn do motoru 0 Bez zvltn ochrany 1 Motor je chrnn proti pevnm pedmtm o prmru vtm ne 55 mm, nap. ruka

Druh slice Ochrana proti vnikn vody 0 Bez zvltn ochrany 1 Motor je chrnn proti svisle padajcm kapkm vody, nap. proti vodnmu kondenztu 2 Motor je chrnn proti svisle padajcm kapkm vody, i v ppad ikm instalace pod hlem 15. 3 Motor je chrnn proti stkajc vod dopadajc pod hlem 60 od vertikly 4 Motor je chrnn proti stkajc vod ze vech smr 5 Motor je chrnn proti stkajc vod z trysky ze vech smr 6 Motor je chrnn proti vod z rozbouenho moe nebo vysokotlak vod stkajc ze vech smr 7 Motor je chrnn proti vod, jestlie je v n ponoen v hloubce 15 cm a 1 m po dobu stanovenou vrobcem 8 Motor je chrnn proti vod, jestlie je v n nepetrit ponoen za podmnek stanovench vrobcem

Tda kryt (Ingress Protection IP)Tda kryt uruje stupe ochrany motoru proti vnikn pevnch pedmt a vody. Kryt je specifikovno dvma psmeny IP nsledovanmi dvma slicemi, nap. IP55. Prvn slice znamen stupe ochrany motoru proti styku s pevnmi pedmty a jejich vnikn do vnitku motoru. Druh slice uruje ochranu motoru proti vnikn vody viz obr.1.4.9. Vypoutc otvory umouj vytkn vody, kter je ptomna v tlese statoru nap. v dsledku kondenzace. Jestlie se stanovit motoru nachz ve vlhkm prosted, musej bt spodn vypoutc otvory tlesa motoru oteveny. Otevenm vypoutcch otvor se mn kryt motoru z IP55 na IP44.

2 Motor je chrnn proti pevnm pedmtm o prmru vtm ne 12 mm, nap. prst 3 Motor je chrnn proti pevnm pedmtm o prmru vtm ne 25 mm, nap. drty, nstroje apod. 4 Motor je chrnn proti pevnm pedmtm o prmru vtm ne 1 mm, nap. drty 5 Motor je chrnn proti vnikn prachu 6 Motor je zcela prachotsn

Obr. 1.4.9 Kryt je uvedeno dvma psmeny IP nsledovanmi dvma slicemi, nap. IP55.

43

st 1.4 Motory

Velikost zkladovho rmuNa obr.1.4.11 je uveden pehled vztahu mezi velikost zkladovho rmu, vyvedenm koncem hdele, vkonem motoru, jako i typem a velikost pruby. U motor s velikost rmu 63 a 315M vetn specifikuje tento vztah norma EN 50347. U motor s velikost rmu 315 L a vt nestanov tento vztah dn norma. Obrzek ukazuje msta na motoru, v nich se m rzn hodnoty, kter uruj velikost zkladovho rmu. Pruby a konec hdele jsou v souladu s normami EN 50347 a IEC 60072-1. Nkter erpadla jsou vybavena spojkou, kter vyaduje hladk konec hdele nebo speciln prodlouen hdel, kter nen v normch definovn.100mm

B3

IEC 100L

140mm Vzdlenost mezi otvory

(v tomto ppad L = 140 mm)Obr. 1.4.10 Velikost zkladovho rmu

Teplota v mst ohevu[C] 180

15 10 10

Tda izolaceTdy izolace definuje norma IEC 60085, kter tak do jist mry uruje slu a tepelnou odolnost izolace. ivotnost izolanho materilu je siln zvisl na teplot, j je vystavena. Rzn izolan materily a systmy jsou rozdleny do td izolace v zvislosti na jejich schopnosti odolvat vysokm teplotm.

155 130 120

Maximln oteplen

80

105

125

40

Maximln okoln teplota

40B

40F

40H

Tda

Maximln okoln teplota (C)

Maximln oteplen (K)

Nadmrn teplota v mst ohevu (K)

Maximln teplota vinut (Tmax) (C)

B F H

40 40 40

80 105 125

10 10 15

130 155 180

Obr. 1.4.12 Rzn tdy izolace a jejich oteplen pi jmenovitm napt a zaten

44

Obr. 1.4.11 Vztah mezi velikost rmu a pkonem

1 Velikost rmu

2 Prmr konce hdele 2-plov [mm] 4-, 6-, 8-plov [mm]9 11 14 19 24 24 28 28 38 38 42 42 48 48 55 60 60 65 75 75 80 80 80 100 100 120

3 Jmenovit vkon 2-plov [kW]0,09; 0,12 0,18; 0,25 0,37; 0,55 0,75; 1,1 1,5 2,2 3 4 5,5; 7,5 11; 15 18,5 22 30; 37 45 55 75 90 110 132 160; 200; 250 315; 355; 400; 450; 500 560; 630; 710 800; 900; 1000 315; 355; 400; 450; 500 560; 630; 710 800; 900; 1000

4 Velikost pruby Pruba 6-plov 8-plov s hladkmi otvory [kW] [kW] (FF)FF100 FF115 FF130 0,37; 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3 4; 5,5 7,5 11 15 18,5; 22 30 37 45 55 75 90 0,37 0,55 0,75; 1,1 1,5 2,2 3 4; 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 FF165 FF165 FF165 FF215 FF215 FF265 FF265 FF300 FF300 FF300 FF300 FF350 FF400 FF400 FF500 FF500 FF500 FF600 FF600 FF600 FF740 FF840 FF940

4-plov [kW]0,06;0,09 0,12 ; 0,18 0,25; 0,37 0,55; 0,75 1,1 1,5 2,2; 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132

Pruba se zvitovmi otvory (FT)FT65 FT75 FT85 FT100 FT115 FT115 FT130 FT130 FT165 FT165 FT215 FT215

56 63 71 80 90S 90L 100L 112M 132S 132M 160M 160L 180M 180L 200L 225S 225M 250M 280S 280M 315S 315M 315L 355 400 450

9 11 14 19 24 24 28 28 38 38 42 42 48 48 55 55 55 60 65 65 65 65 65 75 80 90

45

st 1.4 Motory

1.4.2 Spoutn motorRozliujeme rzn zpsoby spoutn motor: pm spoutn, spoutn hvzda-trojhelnk, spoutn autotransformtorem, spoutem pro pozvoln rozbh a mniem kmitotu. Kad z tchto zpsob m sv vhody a nevhody viz obr.1.4.13.Obr. 1.4.13: Zpsob spoutn

Zpsob spoutnPm spoutn (DOL) Spoutn hvzda-trojhelnk (SD) (Y/) Spoutn autotransformtorem Spoutn spoutem pro pozvoln rozbh (soft startr ) Spoutn mniem kmitotu

VhodaJednoduch, nkladov sporn a bezpen metoda. Snen zbrnho proudu

NevhodaVysok hodnota proudu pi zabrzdnm rotoru Proudov pulzace pi pepnn z hvzdy na trojhelnk. Nevhodn, jestlie m zaten nzkou setrvanost. Proudov pulzace pi pepnn z redukovanho na pln napt. Redukovan kroutic moment pi zabrzdnm rotoru. Redukovan kroutic moment pi zabrzdnm rotoru

Redukce proudu pi zabrzdnm rotoru

"Mkk" rozbh. dn proudov pulzace. Men vodn rz pi zapnn erpadla. Redukce proudu pi zabrzdnm rotoru podle poteby, obvykle 2-3 krt. dn proudov pulzace. Men vodn rz pi zapnn erpadla Redukce proudu pi zabrzdnm rotoru podle poteby, obvykle 2-3 krt

Redukovan kroutic moment pi zabrzdnm rotoru Nkladn metoda.

Pm spoutn (DOL)Jak u sm nzev napovd, pm spoutn znamen, e motor je pipojen pmo ke zdroji pi jmenovitm napt. Pm spoutn je vhodn tam, kde je stabiln napjec napt schopn snst velk proudov nraz. Pouv se zpravidla pro spoutn motor mench vkon.

Spoutn pomoc autotransformtoruJi z nzvu lze odvodit, e tento zpsob spoutn vyuv autotransformtor. Autotransformtor je pi spoutn zapojen s motorem do srie a ve dvou a tyech krocch transformuje napt a na jmenovitou hodnotu.

Spoutn hvzda-trojhelnk (S/D)elem tto metody spoutn, kter se pouv u trojfzovch induknch motor, je dosaen redukce zbrnho proudu. Pi zapnn motoru je pvod proudu na statorov vinut zapojen do hvzdy (Y). Jakmile motor doshne svch jmenovitch otek, pepoj se pvod proudu do trojhelnka ().

Spoutn pomoc softstartruSoftstartr je zazen, kter zajiuje mkk rozbh motoru. Mkkho rozbhu motoru se dosahuje zvyovnm napt v nastavenm ase.

Spoutn mniem kmitotuMnie kmitotu jsou navreny pro neperuovan napjen motor s monost plynul regulace otek. Mohou se vak rovn pouvat pro pozvoln rozbh motor.

46

1.4.3 Pvod napjecho naptMotor mus bt pipojen na hodnotu napjecho napt, kter je v rozmez jeho jmenovitho napjecho napt (bv vdy uvedeno na ttku motoru). Obr.1.4.14 ukazuje typick pklady jmenovitch napt u motor dimenzovanch na 50 Hz a 60 Hz. Podle ustanoven mezinrodn normy IEC 60038 mus bt motor schopen provozu s toleranc sovho napt 10%. U motor navrench dle normy IEC 60034-1 pro irok napov rozsah, nap. 380-415 V, me mt sov napt toleranci 5%.

Typick pklady jmenovitch napt motoru Motory dimenzovan na kmitoet 50 Hz jsou vhodn pro nsledujc napt: 3 x 220 240 / 380 415 Y 3 x 200 220 / 346 380 Y 3 x 200 / 346 Y 3 x 380 415 1 x 220 230 / 240 Motory dimenzovan na kmitoet 60 Hz jsou vhodn pro nsledujc napt: 3 x 200 230 / 346 400 Y 3 x 220 255 / 380 440 Y 3 x 220 277 / 380 480 Y 3 x 200 230 / 346 400 Y 3 x 380 480 Obr. 1.4.14 Typick pklady jmenovitch napt motoru

1.4.4 Mni kmitotuMnie kmitotu se pouvaj k regulaci otek erpadel viz kapitola 4. Mni kmitotu mn sov napt a kmitoet, m se mn provozn otky motoru. Tento zpsob regulace kmitotu vak me psobit urit problmy: Zven provozn hlunost motoru Vysok napov piky na vstupu z mnie kmitotu na motor (mono odstranit instalac filtru)

Sov napt podle normy IEC 60038 50 Hz + 230 V _ 10% + 400 V _ 10% + 690 V _ 10% 60 Hz + 460 V _ 10%

Obr. 1.4.15 Sov napt podle normy IEC 60038

47

st 1.4 Motory

Izolace pro motory s mniem kmitotuU napjecho napt nap. 400 V se me skuten elektivn hodnota napt (RMS) pohybovat a nad hranici 460 V a me zvyovat riziko vzniku prraznch vboj ve vinut a vst k pokozen motoru. Nepetrit provoz pi napovch pikch pekraujc hodnotu 650 V me zapinit havrii motoru. U motor s mniem kmitotu rozliujeme rzn druhy motor s rznmi typy izolace.

Mezifzov izolace se tak uvd jako mezifzov izolace impregnovanm paprem

Motory bez mezifzov izolaceV souastn dob se tato metoda z dvod univerzlnosti motor ji tm nepouv.

Motory s mezifzovou izolacU trojfzovch motor se bn aplikuje mezifzov izolace a dky tomu nen zapoteb provdt dn bezpenostn opaten, pokud je napt ni ne 500 V.Obr. 1.4.16 Stator s mezifzovou izolac

Motory se zeslenou izolacJestlie se jedn o napjec napt v rozsahu 500 a 690 V, mus bt motor opaten zeslenou izolac nebo mus bt chrnn filtry delta U/delta t. V ppad napjecch napt 690 V a vych mus bt motor opaten jak zeslenou izolac tak i filtry delta U/delta t.

Motory s izolovanmi loiskyK vylouen kodlivch proud protkajcch loisky musej bt loiska motoru elektricky izolovna. Toto opaten se tk motor se zkladovm rmem velikosti 280 a vt.

48

innost motoruV obecn rovin lze konstatovat, e elektromotory jsou docela inn zazen. Nkter maj innost dov 8093% v zvislosti na velikosti motoru, piem u vtch motor bv nkdy innost jet vy. Existuj dva druhy energetickch ztrt: ztrty zvisl na zaten a ztrty nezvisl na zaten. Ztrty zvisl na zaten kolsaj s druhou mocninou proudu a zahrnuj:

V dsledku dlouhodobjho peten me dojt k havrii motoru a proto bvaj motory vtinou zmrn naddimenzovny, aby pracovaly pouze pi 75% a 80% svho vkonu pi plnm zaten. Pi tomto zaten zstvaj hodnoty innosti a inku motoru relativn vysok. Jeli vak zaten motoru ni ne 25%, hodnoty innosti a inku se sniuj. innost motoru prudce kles, jakmile zaten motoru klesne pod urit procento sv jmenovit hodnoty. Proto je dleit nadimenzovat motor tak, aby ztrty pi provozu motoru pi vkonu, kter je pli nzko pod jmenovitou hodnotou, byly co nejmen. V praxi se obvykle vol motor, jeho vkon vyhovuje poadavkm erpadla.

ztrty ve vinut statoru (ztrty v mdi) ztrty v rotoru (ztrty skluzem) ztrty rozptylem (v rznch stech motoru)Ztrty v motoru nezvisl na zaten zahrnuj:

1.4.5 Motorov ochranaDruh pouit nadproudov ochrany zvis na typu motoru. Pi volb nadproudov ochrany je teba brt do vahy konstrukci motoru spolu s jeho pkonem. Obecn lze ci, e motor je chrnn proti nsledujcm stavm:

ztrty v eleze (ztrty v jde) mechanick ztrty (ztrty tenm)Rzn klasifikan systmy rozliuj motory podle innosti. Nejdleitj z nich jsou CEMEP, fungujc v rmci EU (EEF1, EFF2 a EFF3), a EPAct zaveden v USA.1 0,8 0,6Cos

poruchov stavy, zpsobujc pomal zvyovn teploty ve vinut pomal petovn dlouho trvajc rozbh mn inn chlazen / chybjc chlazen zven okoln teplota ast zapnn a vypnn kolsn kmitotu kolsn napt

100 80 60 40 20

0,4 0,2

Procento

innost ink 0 25

Obr.1.4.17 innost versus zaten, ink versus zaten (schematick diagram)

50 75 100 125 150 Procento jmenovitho zaten

100 90 80 70 innost % 60 50 0,75 kW 75 kW 7,5 kW

Poruchov stavy zpsobujc zvyovn teploty ve vinut zablokovan rotor vpadek fze

40 30 20 10 0 0 25

Obr.1.4.18 Vztah mezi innost a jmenovitm zatenm motor rzn velikosti (schematick diagram)100 125 150 50 75 Procento jmenovitho zaten 175

49

Nadproudov ochrana (TP)Norma IEC 60034-11 stanov, e nadproudov ochrana mus bt uvedena na typovm ttku spolu s oznaenm TP. Obr.1.4.19 ukazuje pehled oznaen TP.Symbol TP 111 TP 112 TP 121 TP 122 TP 211 TP 212 TP 221 TP 222 TP 311 TP 312 Technick peten s nerovnomrnost (1 slice) Pouze pomal (tj. konstantn peten) Pomal a rychl (tj. konstantn peten a zablokovan stav) Pouze rychl (tj. zablokovan stav) Poet rovn a funkn psmo (2 slice) 1 rove pi vypnn 2 rovn pi signalizaci nouzovho stavu a vypnn 1 rove pi vypnn 2 rovn pi signalizaci nouzovho stavu a vypnn 1 rove pi vypnn Kategorie 1 (3 slice) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Termospna a termostatyTermospnae jsou mal bimetalov spnae, kter spnaj na zklad nadmrn teploty. Dodvaj se pro irok rozsah spnacch teplot, bn v typovm proveden s rozepnutmi nebo sepnutmi kontakty. Nejobvyklejm druhem termospnae je termospna se sepnutmi kontakty. Jeden nebo dva tyto termospnae v sriovm zapojen jsou obvykle vmontovny do vinut podobn jako termistory a mohou pak bt pmo pipojeny do obvodu cvky hlavnho stykae. V tomto ppad nen nutn pouit dnho rel. Tento druh ochrany je levnj ne ochrana pomoc termistor, avak na druh stran je tato ochrana mn citliv a nen nap. schopna registrovat poruchu vzniklou v dsledku zablokovn rotoru. Termospnae se rovn uvdj jako spnae Thermik, Klixon a PTO (Protection Thermique Ouverture). Termospnae nesou vdy oznaen TP111.

Indikace ppustn teploty, jestlie je motor vystaven tepelnmu peten. Kategorie 2 pipout vy teploty ne kategorie 1.

Obr. 1.4.19 Oznaen TP

Jednofzov motoryJednofzov motory se obvykle dodvaj s integrovanou nadproudovou ochranou. Nadproudov ochrana m obvykle automatick reset.

Termistory PTCTermistory PTC (s pozitivnm teplotnm souinitelem) mohou bt zabudovny do vinut motoru hned pi vrob nebo dodaten odbornou kvalifikovanou instalac. Obvykle se instaluj ti termistory PTC v sriovm zapojen, jeden do kad fze vinut. Dodvaj se pro spnac teploty v rozsahu od 90 C do 180 C s intervaly po 5 C. Termistory PTC musej bt pipojeny k termistorovmu rel, kter registruje rychl nrst odporu termistoru pi dosaen jeho spnac teploty. Termistory jsou nelinern jednotky. Pi okolnch teplotch bude odpor sady t termistor init cca 200-300 Ohm a tato hodnota se bude rychle zvyovat, jakmile termistor doshne sv spnac teploty. Bude-li teplota dle rst, me odpor termistoru doshnout hodnoty nkolika tisc ohm. Termistorov rel jsou obvykle nastavena na spnn pi 3000 ohmech nebo na spnn pi hodnotch pedepsanch normou DIN44082. Oznaen TP pro termistory PTC uren pro elektromotory o vkonu nim ne 11 kW je TP211, jestlie jsou tyto termistory zabudovny do vinut motoru ji vrobcem. Pokud jsou termistory PTC vestavny do vinut a dodaten, nesou oznaen TP111. Oznaen TP termistor PTC urench pro motory o vkonu vym ne 11 kW je za normlnch okolnost TP111.

Trojfzov motoryOchrana trojfzovch motor mus bt vdy eena v souladu s normou SN (EN) a montn-provoznm pedpisem pro dan typ erpadla. Standardn trojfzov motory mus bt zpravidla vdy vybaveny motorovou nadproudovou ochranou. Elektronicky regulovan erpadla a nkter typy mokrobnch erpadel (zle na proveden) maj integrovanou nadproudovou ochranu.

50

Vyhvn motoru za kliduJestlie je motor mimo provoz, me zajistit jeho vyhvn topn lnek instalovan ve statoru vinut (voliteln psluenstv). Tento topn lnek se pouv zejmna v ppad pouit motoru v provoznch aplikacch, kter se potkaj s vlhkost a kondenzac. Pi klidovm vyhvn je teplota motoru udrovna na rovni vy ne okoln teplota a relativn vlhkost uvnit motoru je vdy ni ne 100%.

Pevn uloen loisko na zadn stran me bt bu loisko radiln kulikov nebo loisko s kosohlm stykem. Vle loisek a tolerance jsou stanoveny podle norem ISO 15 a ISO 492. Protoe vrobci musej poadavky tchto norem splovat, jsou loiska v mezinrodnm mtku zamniteln. Aby se mohlo voln toit mus mt kulikov loisko mezi drkou a kulikami uritou vnitn vli. Bez tto vnitn vle by se loiska obtn otela nebo by mohlo dojt i k jejich zaden. Na druh stran vak plin vnitn vle znamen nestabiln loisko, kter me vykazovat nadmrnou provozn hlunost nebo zpsobovat vibrace hdele. V zvislosti na druhu pohnnho erpadla mus mt radiln loisko na zadn stran motoru vli C3 nebo C4. Loiska s vl C4 jsou mn citliv na teplo a vykazuj vy axiln nosnost. Loiska absorbujc axiln sly erpadla mohou mt vli C3 za tchto pedpoklad:

Obr.1.4.20 Stator s topnm lnkem

drbaMotor je teba v pravidelnch asovch intervalech kontrolovat. Je dleit udrovat motor v istm stavu, aby byla zajitna jeho dn ventilace. V ppad, e se stanovit erpadla nachz v pranm prosted je nutno dbt na jeho pravideln itn a kontrolu.

erpadlo je zcela nebo sten hydraulicky odleheno, erpadlo vykazuje velk poet krtkodobch provoznchinterval, erpadlo vykazuje dlouh prostoje. Loiska s vl C4 se uvaj u erpadel s promnlivmi velkmi axilnmi silami. Loiska s kosohlm stykem se pouvaj tehdy, jestlie erpadlo zatuje loiska velkmi jednosmrnmi axilnmi silami.Pedn strana Hnac strana

LoiskaObvykle maj motory na zadn (hnac) stran pevn uloen loiska a na pedn stran (u ventiltoru) uloen s axiln vl. Axiln vle uloen je nutn s ohledem na vrobn tolerance, teplotn roztanost pi provozu apod. Loiska jsou udrovna ve sprvn poloze prunou podlokou. Prun podloka je umstna za loiskem v pednm ttu viz obr.1.4.21.

Prun podloka

Loisko na pedn stran

Loisko na hnac stran

Obr. 1.4.21 Vkres ezu motoru

51

st 1.4 Motory

Axiln slyStedn a velk sly. Zejmna tan sla psobc na konec hdele Velk tan psobc na konec hdele Stedn sly. Zejmna tan sla psobc na konec hdele (v erpadle sten hydraulicky eliminovna) Mal sly (prun spojka) Siln dostediv tlak

Typy loisek a doporuen vle Zadn stranaPevn uloen radiln kulikov loisko (C4)

Pedn stranaRadiln kulikov loisko (C3)

Pevn uloen loisko s kosohlm stykem

Radiln kulikov loisko (C3)

Pevn uloen radiln kulikov loisko (C3)

Radiln kulikov loisko (C3)

Pevn uloen radiln kulikov loisko (C3) Radiln kulikov loisko (C4)

Radiln kulikov loisko (C3) Pevn uloen loisko s kosohlm stykem

Obr. 1.4.22 Typick loiska pouvan v motorech erpadel

Motory s loisky s trvalou mazac nplnPro zaven loiska s trvalou mazac npln pouvejte tyto mazac tuky uren pro vysokoteplotn aplikace:

Maznice jsou dobe viditeln a snadno pstupn. Motor je pitom navren tak, aby:

tuk na bzi lithia tuk na bzi polymoovinyTechnick specifikace mazacho tuku mus odpovdat minimln norm DIN 51825 K2. Mazac tuk mus vykazovat viskozitu vy ne:

tuk kolem loiska byl ve stlm pohybu, do loiska mohl bt doplnn erstv tuk, star tuk mohl bt z loiska odstrann.Motory s drbovmi loisky se dodvaj spolu s pokyny pro mazn. Pokyny jsou uvedeny nap. na ttku umstnm na krytu ventiltoru. Krom toho obsahuj mazac n