Konstrukce
Jako jednotný konstrukční prvek mají suchoběžná čerpadla oddělení mezi čerpaným médiem a hnacím motorem. Spojení mezi oběžným kolem v tělese čerpadla a motorem je provedeno společnou hřídelí nebo samostatně spojkou. Díky této konstrukci zůstává rotující motorová část suchá (odtud název dry runner). Uložení motoru pomocí válečkových ložisek vyžaduje vnější mazání. Jako standardní pohony se používají standardní motory IEC, ale je možné použít i speciální konstrukce, včetně motorů v nevýbušném provedení.
Typy / funkce
Existují 2 různé verze ucpávkových čerpadel:
Odstředivé čerpadlo s přírubovým motorem
Odstředivé čerpadlo s motorem a spojkou na základní desce.
Čerpadla běžící na sucho jsou hlučnější než čerpadla s mokrým provozem. Hluky způsobují válečková ložiska (kuličková nebo jehlová) a kolo ventilátoru povrchově chlazeného elektromotoru. Hlučnost samotného čerpadla – hluk proudění, hluk ložisek – lze naopak zcela zanedbat, pokud nenastanou neobvyklé provozní situace (kavitace apod.).
Tím odpadá nutnost utěsnění hřídele pomocí ucpávky nebo mechanické ucpávky, která je vyžadována u jiných typů čerpadel.
Čerpané médium slouží k mazání ložisek motoru (kluzných ložisek) a také k chlazení vnitřku rotoru. Tento takzvaný mokrý prostor je utěsněn od atmosféry nebo vinutí motoru plechovkou. Tato plechovka má průměrnou tloušťku stěny pouze 0,1 až 0,3 mm a je vyrobena z nemagnetické vysoce legované oceli. Kanystr je staticky utěsněn pomocí O-kroužků.
Funkce / funkce
Výhodou této konstrukce je jednoznačně to, že je zcela bezúdržbová. Žádná výměna nebo hlášení, žádná výměna těsnících prvků, ale perfektní funkce po celou dobu provozu.
Hladkost tohoto designu je pozoruhodná. Důvodem této hladkosti je kromě tlumicích vlastností vody, ve které se pohybují rotující části, kluzné uložení rotoru. To eliminuje všechny valivé nebo valivé zvuky, které se vyskytují u valivých ložisek z. B. může nastat pomocí kuličkových ložisek.
Nejen hladký chod, ale i životnost a míra náchylnosti k poruchám je rozhodujícím způsobem ovlivněna touto součástí.
Konstrukce ložiska je jednou z nejdůležitějších konstrukčních vlastností čerpadel s mokrým rotorem. Pro provozní bezpečnost čerpadla má kromě konstrukčního provedení ložisek rozhodující význam materiálové párování ložiska. V praxi převládaly tyto kombinace:
Keramická hřídel / keramické ložisko
Hřídel z kalené chromové oceli / uhlíkové ložisko.
Keramické ložisko, hřídel a ložisko vyrobené ze stejného materiálu, což je pár, který je v rozporu s tradiční teorií ložisek, má velmi malé opotřebení ložisek díky extrémně tvrdému a křehkému materiálu keramika oxidu hlinitého s optimálním mazáním ložisek. Pokud však chybí předpoklad pro správné mazání, kupř. B. Chod nasucho v důsledku hromadění vzduchu nebo tvorby páry v případě přehřátí, po krátké době hrozí zablokování. Kromě toho je keramická hřídel relativně náchylná k rozbití, když je vystavena mechanickému namáhání, např. v důsledku přepravních vibrací nebo při pokusu o její odblokování v důsledku naklánění pomocí šroubováku.
Naproti tomu dvoumateriálové ložisko – hřídel z tvrzené chromové oceli / karbonové ložisko – vykazuje velmi dobrý chod na sucho nebo nouzový chod karbonových ložisek impregnovaných kovem. K tomu se přidává pověstná odolnost tvrzené ocelové hřídele proti zlomení proti nárazům a vibracím.
Provozní chování
Na základě desítek let praxe s miliony čerpadel, statistický průměr za normálních provozních podmínek a v závislosti na konstrukci čerpadla vedl k životnosti cca 40 000 až 70 000 provozních hodin. To odpovídá v průměru 8-12 let při běžném provozu vytápění. Optimální funkčnost této konstrukce podtrhuje i fakt, že nemálo mokroběžných čerpadel běží více než 15 až 20 let (přes 100 000 provozních hodin) bez poruch a údržby.
Mokroběžná čerpadla v technice budov důsledně disponují regulací otáček hnacích motorů jako zvláštní funkcí. Mezitím již nejsou v mnoha zemích pro nové instalace povoleny ručně přepínatelné ovládací prvky a byly z velké části nahrazeny automatickými ovládacími prvky.
Sací potrubí čerpadla je odvzdušněné bez dalších externích sacích zařízení.
Odstředivá čerpadla bez vnějšího nebo vnitřního sacího zařízení mohou být samonasávací, pokud je čerpadlo naplněno vodou před vlastním procesem čerpání. U těchto typů čerpadel zpětný ventil znamená, že kapalina zůstává po vypnutí čerpadla ve skříni.
Konstrukce nezbytná pro samonasávání ovlivňuje účinnost čerpadla.
Dopravují kapalinu přes hvězdicové kolo do kanálu vedle oběžného kola. Tím je dosahováno 5- až 15násobných výšek dodávky než u radiálních ozubených kol.
Čerpadla jsou samonasávací. Používají se zejména při dopravě směsí kapalina-plyn (částečná doprava plynu) a při speciálních požadavcích na sací schopnost.
Účinnost je poměrně nízká. Rozsah výkonu tedy sahá pouze do cca 4 kW.
Vzhledem k úzkým mezerám nejsou obecně vhodné pro čerpání kapalin s abrazivními složkami.
Na rozdíl od čerpadla s vratným pístem však píst nevyplňuje zcela výtlak v průřezu. V principu je zde výtlačným tělesem pístnice. Nepohybuje se tedy utěsněným způsobem podél stěny válce. Válcový plunžr je utěsněn pouze pevnou ucpávkou.
Vstup a výstup jsou ovládány automatickým ventilem. Během sacího zdvihu se v komoře čerpadla vytváří podtlak. Ventil do sacího potrubí se otevře a kapalina je nasávána do komory čerpadla. Při tlakovém zdvihu vzniká v pracovním prostoru přetlak, ventil na tlakové straně se otevře a píst tlačí kapalinu do tlakového potrubí. Pro kompenzaci tlakových rázů obsahuje tlakové potrubí ve vzduchové komoře vzduchový polštář. Během tlakového zdvihu se stlačuje a také při sacím zdvihu pohání kapalinu do tlakového potrubí díky své akumulované tlakové síle. Tím se vytvoří rovnoměrný proud kapaliny.
„Udává se bez jednotky. Jeho číselná hodnota označuje přípustný provozní tlak v barech při teplotě 20 °C pro daný komponent a uvedený materiál. V čerpací technice se používají jmenovité tlakové úrovně podle DIN 2401.“
Preferovaná čísla pro jmenovitý tlak jsou 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40….“
Dopravní výška je definována jako efektivní mechanická síla vyvíjená čerpadlem na čerpané médium a vyjádřená jako jednotka hmotnosti s lokální gravitační konstantou.
Při konstantní rychlosti a konstantním průtoku je nezávislý na hustotě kapaliny, ale závislý na její viskozitě.
Proud je tak směrován z výstupu předchozího oběžného kola do vstupu následujícího. Vysokotlaké odstředivé čerpadlo je konstrukčně často řešeno jako sekční.
Při stejné konstrukci se výtlačný tlak (výtlačná výška) zvyšuje úměrně počtu oběžných kol se stejnou výtlačnou rychlostí. Při zanedbání dodatečných ztrát v důsledku vychýlení proudění na vstupu a výstupu je hydraulická účinnost nezávislá na počtu stupňů. To znamená, že charakteristiky vícestupňových odstředivých čerpadel lze převést na dobrou aproximaci následovně:
H n (Q) = n / m H m (Q)
P 2, n (Q) = n / m P 2, m ( Q)
η hydr, n (Q) = η hydr, m (Q)
NPSH n (Q) = NPSH m (Q)
n, m – počet oběžných kol
Q – průtok
H – dodací hlava
P2 – výkon hřídele
η – účinnost
Jako výtlačný prvek mají elastickou membránu, jejíž axiální pohyb je vyvolán buď přímým pohonem pomocí hnací tyče, nebo nepřímo přenosem výtlačného tlaku plunžru.
