Pompen met H-W zuiger – andere aandrijfmechanismen 1. rechtstreeks aangedreven pompen : pomp aangedreven door motor met H-W zuiger (hydraulische, pneumatische, stoom, verbrandingsmotor) H-W beweging motorzuiger rechtstreeks benutten J geen omzetting in ronddraaiende beweging zuigerstang : verbinding motorzuiger – pompzuiger nadelen : 1. beweging niet meer bepaald door Δ -k -mechanisme wel door resultante aandrijvende - en weerstandskrachten 2. opstapelen energie op vliegwiel niet mogelijk - geen vliegwieleffect - traagheidskrachten H-W delen : zuigers door DP helpen boven 1000 à 1400 bar Δ -k -mechanisme niet meer mogelijk - grote dwarskracht op zuiger en kruishoofd bij kleine zuigersnelheid (7 cm/s) - levensduur dichtingen - traagheidskrachten - grote belasting aandrijfmechanisme J rechtstreeks aandrijven van 2 (4) cilinder plunjerpompen door 1 (2) dubbelwerkende cilinders
pompen 4 slide 1
2. axiale zuigerpompen : - cilinderblok voorzien van axiale boringen (fig 51) - eigenschappen : - debiet volgens helling van plaat s = 2r ⋅ tgϕ r = excentriciteit cilinderboring ϕ = 0 J debiet = 0 ϕ + J - teruggepompt - cilinderblok rechtstreeks aangedreven door elektromotor 1500 tpm - geen kleppen - afdichting : spleetdichtingen (1/100 mm) - vloeistof : zuiver en zelfsmerend - pomp : hydraulische motor (vloeistof onder druk) - geen accumulatoren J hydraulische regelapparatuur servomechanismen (pomp - motor) aandrijving hydraulische persen brandstofvoeding turboreactoren ϕ door gashendel p tot 150 bar hydraulisch systeem grondverzetmachines regelbaar oliedebiet – vollast benuttiging stand tuimelschijf ϕ = f(n aandrijfmotor) 3. radiale zuigerpompen : (fig 52) eigenschappen: analoog axiale zuigerpompen geleverde druk tot 630 bar (t.o.v. 280 bar) 4. elastische slangenpompen : elastische slang : wals over slang in langsrichting J leveren van bepaald volume (vloeistof agressief) kleine volumes constant debiet J fig 53 n tot 1000 tpm persdruk 5 bar teflon : hoge slijtvastheid pompen 4 slide 2
Pompen met roterende zuiger : 1. volumetrische pompen rotor of zuiger roteert in stator afdichting tegen stator - voor- nadelen (t.o.v. pompen H-W zuiger) permanente beweging zuiger en vloeistof geen traagheidskrachten – geen vloeistofslag – geen accu. geen kleppen - n K : pompafmetingen L (rechtstreekse aandrijving) - vloeistof. met grote viscositeit (geen nauwe klepdoorgang) - spleetdichtingen J nauwkeurige afwerking : prijs K - zuivere vloeistof (uitgez. specifieke maatregelen : roots) - opvoerhoogte klein : lekdebiet = f(opvoerhoogte) - minder goed zelfaanzuigend - t.o.v. turbopompen : voordelen - theoretisch debiet onafhankelijk opvoerhoogte - zelfaanzuigend zonder toebehoren - druktoename per trap veel groter 2. tandradpompen : uitwendig – en inwendig ingrijpende tandwielen volumetrische studie: theoretisch debiet : Qt = 2z ⋅ f ⋅ b ⋅ n met f oppervlakte tandholtedoorsnede z as Qt K als z L maar lekverliezen N f begrensd door b1 PQ = QR = M M = 1 moduul =
1 ds = π z pompen 4 slide 3
benaderde formule f f = opp. deel aanpalende tand tussen k1 en b1 π J 2fz = ⋅ (d k2 − d b2 ) 4 ring (k1,b1) door steekcirkel s1 in 2 = opp. π ⋅ (d k2 − d s2 ) 2 π J Q t = ⋅ (d k2 − d s2 ) b ⋅ n 2 c2 K ds = as afstand c van beide tandwielen 2fz =
= f(n)
2 2⎞ ⎛ ⋅π d nauwkeurige berekening : correctieterm ⎜⎜...... + v 2 ⎟⎟ ⎜⎝ 3z ⎟⎠
max toerental : 1500 tpm weinig viskeuze
- 300 tpm zeer viskeuze vloeistof
pijlvertanding (schuin, symm. t.o.v. middelloopvlak op as) 3000 tpm n beperkt zelfaanzuigend vermogen werkelijk debiet : < Qt : terugstroming terugstromingsdebiet Q′ = f(spleetwijdte) J afwerkingmogelijkheden (kleine viscositeit) vloeistofwrijving L (viskeuze vloeistof) Q′ = f(drukverschil over pomp) = onafhankelijk n f( Δ p) η L als Δ pK Qw Q′ = 1− volumetr. rendement η = Qt Qt f(n) η K als nK η = 0.85 à 0.95 pompen 4 slide 4
constructieve opvatting : - vertanding evolvent - afwerking zeer nauwkeurig : frezen – harden – slijpen - ruimte omsloten door ingrijpende tanden veranderlijk volume mogelijkheid toe – en afvoer inwendige gleuven cilinderdeksels minder energieverlies en as belasting - stijfheid stator voldoende : belet vergroting axiale speling platte vlakken : niet eenvoudig J D L en axiale lengte K doorbuiging tandwielen ; lekdebiet K
lagerbelasting K; lagersmering ? axiale lengte = steekcirkeldiameter
Pompen 4 slide 5
schroefpompen : werking principieel zoals tandradpompen vloeistof ingesloten in tandholten ingrijpende schroeven fig 58 : axiale krachten opgeheven iedere schroef tegengestelde windingen ond. : ∞ aantal tandradpompen op dezelfde as met ∞ kleine stelhoekverschuiving volumetrische studie : doorstroomopp. A = Ac – A1 – A2 = cte cil. schroeven planimetreren per omwenteling schroef : verplaatsing s vloeistof s = spoed = ruimte waarin vloeistof opgesloten Qt = A·s·n Qw < Qt lekverliezen beperken lekverliezen bij grote druktoename aantal windingen N door s L J Qt L debiet = f(n) karakteristieken : geen kopvlakverlies - lekverliezen < dan voor tandradpompen druktoename kan groter (350 bar) - debiet – rendement vlakker verloop aangewezen voor sterk wisselende drukken - uitwendige tandwielen in oliecarter n N (7000 tpm t.o.v. 1500) - geschikt voor zeer viskeuze vloeistoffen organische studie : - schroeven ≠ D en ≠ aantal tanden aantal tanden N J lekdebiet P - hoofdschroef aangedreven; langs uitw. tanden andere - geen contact tussen flanken en schroeven geringe speling J eisen lagering pompen 4 slide 6
- wel contact flanken : hoofdschroef andere aandrijven zelfsmerende, zuivere vloeistoffen s voldoende groot, kleine druktoename lagers zonder tussenafdichting in statorwand - axiale krachten druk J zuigzijde opvangen door aangepaste lagers hydraulische ontlasting (aseinde) - spelingen = f(viscositeit) Schroefpompen met één schroef : - archimedespomp : as hellend 30 ° - open stator n klein (30 – 60 tpm) - η goed bij zeer kleine speling geschikt voor grote debieten - onzuivere vloeistoffen (waterzuiveringstation, bemaling – bevloeiinginstallaties) - globoïdpomp : enkele schroef + aangrijpend wormwiel zeer viskeuze vloeistoffen - tot 15 bar - mohnopomp : éénschroevige pomp rotor = schroefvormig (één) opgewonden ronde staaf J ééngangige schroefdraad met afgerond profiel stator : tweegangige schroefdraad, = profiel dubbele spoed contact stator – rotor : volgens 2 doorsnijdingen van een meridiaanvlak van de rotor contactlijn verloopt bij draaien van de rotor vloeistof vooruitgeduwd per omwenteling J axiale lengte van statorspoed rotoras beschrijft cilinder rotor : gegoten metaal stator : rubber 3000 tpm; zuighoogte 9 m, 7 bar pompen 4 slide 7
cellenpompen : roterende zuiger met cellen J veranderlijk volume door celwanden (schotten) 1. met schuivende schotten : centrifugaal kracht veer- of vloeistofdruk enkelwerkend : stator : cirkelcilinder of kromme met verand. kromtestraal max 6 schotten J kunststof Q = π⋅ (D − d )⋅ D ⋅ n ⋅ b (benaderend : dikte schotten verw.) debiet geregeld door excentriciteit D - d = 2e gedeelte stroomt terug tot 100 bar meervoudig werkend : volumekringloop van cellen meerdere malen doorlopen stator omtrek : cirkelbogen excentrisch met rotor verbonden door overgangsbogen (sinusoïden) poorten in statordeksel poorten dicht bij elkaar J viskeuze vloeistoffen 3000 tpm; 100 bar 2. met scharnierende schotten : grote debieten; vloeistof + vaste materialen (rioolwater) kleine drukken; Δp over schot Q centrifugaalkracht 3. buigende schotten : rotor elastisch materiaal – centrisch opgesteld stator cirkel segment vormige doorsnede – vulstuk schotten buigen om goede afdichting : zelfaanzuigend hoge wrijvingsverliezen J drooglopen ! vloeistoffen met vaste materialen in suspensie kleine debieten en drukken pompen 4 slide 8
