positive fortrængningspumper blev udviklet længe før centrifugalpumper. Væske forskydes positivt fra en beholder med fast volumen. Positive fortrængningspumper er i stand til at udvikle høje tryk, mens de arbejder ved lave sugetryk. De kaldes almindeligvis pumper med konstant volumen. I modsætning til centrifugalpumper påvirkes deres kapacitet ikke af det tryk, de arbejder imod. Strømmen reguleres normalt ved at variere pumpens hastighed eller ved genbrug. Positive forskydningspumper er opdelt i to grupper: roterende og frem-og tilbagegående pumper.

Rotationspumper

Rotationspumper er normalt begrænset til tjenester, hvor væskeviskositeten er meget høj, eller strømningshastigheden er for lille til at blive håndteret økonomisk af andre pumper. Roterende pumper bruges ofte til at cirkulere smøreolier gennem motorer, turbiner, reduktionsgear og proces-maskinlejer. Rotationspumper fortrænger en fast mængde væske for hver omdrejning af førerakslen. De har forskellige pumpeelementer såsom vinger, lapper, gear og skruer. Fig. 1 illustrerer tre (internt gear, eksternt gear og skrue) af de mest almindeligt anvendte roterende pumper i produktionsoperationer.

• 

  fig. 1-almindeligt anvendte roterende pumper.

de fleste producenter vurderer roterende pumper efter kapacitet (dvs.overalt). Kapacitet er den samlede væskeforskydning af pumpen mindre slip. Slip er den mængde væske, der lækker fra udledningen med højere tryk til sugning med lavere tryk. Slip opstår, fordi alle roterende pumper kræver afstand mellem de roterende elementer og pumpehuset. Disse frirum giver en lækagebane mellem udlednings-og sugesiderne. En pumpe med store frirum på grund af bearbejdningstolerancer eller slid udviser en forholdsmæssigt større slip. Rotationspumper kan ikke flytte ikke-smøremidler, såsom vand eller væsker, der indeholder hårde eller slibende partikler. Roterende pumper kan flytte store mængder luft eller damp i korte perioder uden at miste prime.

Rotationspumper er selvansugende, men er ikke designet til at køre tørt i lange perioder. For den bedste drift skal der være tilstrækkelig væske ved sugeporten til at holde pumpekammeret helt fyldt.

Fig. 2 illustrerer forholdet mellem hastighed, volumetrisk effektivitet og forskydning af en roterende pumpe med positiv forskydning. Principperne for drift af nogle af de mere almindelige typer roterende pumper beskrives næste.

• 

  fig. 2-forholdet mellem hastighed, volumetrisk effektivitet og forskydning af en roterende pumpe med positiv forskydning.

Glidevinge

et sæt vinger er monteret i en rotor, hvor Skovlene glider ind og ud af rotoren. Rotoren er monteret uden for midten i huset. Når Skovlene roterer forbi sugeporten, glider de ud af rotoren, mens de opretholder konstant kontakt med huset. Fjedre eller tætningsringe hjælper med at holde Skovlene mod huset, således at Skovlene forsegler tæt eller passer mod husvæggen. Fanget væske tvinges fra sugeporten til udløbsporten.

glidevingen design er i stand til at levere medium kapacitet og hoved. De leverer en konstant strømningshastighed for et sæt rotorhastighed. De fungerer godt med væsker med lav viskositet og er noget selvkompenserende for slid. De er ikke egnede til brug med stærkt viskøse væsker (tykkere væsker forstyrrer vingernes glidende virkning). Et stort slidområde skyldes friktionspasningen mellem Skovlene og cylinderen.

fleksibel vinge. Den fleksible vinge svarer til glidevingen, bortset fra at Skovlene generelt er et blødt, bøjeligt materiale og er integreret med rotoren. Når rotoren drejer, bøjer vingerne sig og svarer til cylinderens ekscentriske form. De er enkle, billige og er i stand til at udvikle et vakuum. De bør ikke få lov til at løbe tør og bør kun bruges med lavtemperaturvæsker og i applikationer med lavt hoved.

eksternt gear

det eksterne gear består af to lige store meshing Gear, den ene en driver og den anden en tomgang, der roterer inde i et hus. Når gearene løsnes ved pumpens sugeside, dannes der et vakuum. Tryk tvinger væsken ind i pumpen, hvor væsken føres mellem tandhjulene og sagen til udløbsporten. Ved udledningen skaber tandhjulets indgreb en grænse, der forhindrer væsken i at vende tilbage til sugningen. Gearpumper fungerer lige så godt, når de køres i begge retninger. Der skal træffes forholdsregler for at sikre, at akselrotationen er korrekt, når der anvendes specielle funktioner, såsom indbyggede aflastningsventiler eller en udluftningsbagside af akselforseglingen.

der er også modeller, der bruger flere sæt gear på en aksel for at producere mere kapacitet. Eksterne gear pumper er kompakte i størrelse og kan producere høje tryk. De er velegnede til stærkt viskøse væsker. De fremstilles let i en bred vifte af materialer for at sikre kompatibilitet med de pumpede væsker. På grund af deres tætte tolerancer er de begrænset til applikationer med ren væske.

internt gear

den interne gearpumpe svarer i princippet til det eksterne gear, bortset fra at drivakslen drejer et ringgear med indvendige tænder. Den eksterne tandhjul (tomgang) roterer på et forskydningscenter og maskerer med drivgearet gennem kun en segmentbue. Et fast halvmåneformet filter optager mellemrummet mellem interne og eksterne gear – tandspidser overfor maskepunktet. Når tandhjulene løsnes ved indgangsporten, kommer væske ind og fanges i tandrummet på hvert gear og føres til udløbsporten. Meshing af de to gear og eliminering af tandrummet tvinger væske fra pumpen.

laterale gearpumper anvendes i lavhoved applikationer. De er begrænset til et maksimalt modtryk på 100 psi og kræver en trykaflastningsventil på udløbssiden. Fordi der findes små frirum, kan de ikke håndtere væsker, der indeholder faste stoffer. Fabrikanten bør altid konsulteres, før en gearpumpe anvendes med væskehåndterende faste stoffer.

Lobe

Lobe pumper fungerer på samme måde som gear pumper undtagen de roterende elementer har to, tre eller fire lapper i stedet for gear tænder. Lobes kan ikke køre hinanden, så timing gear bruges. Loberne kommer aldrig i kontakt med hinanden, så pumpen kan få lov til at løbe tør. Lapper anvendes, hvor produktintegriteten skal opretholdes, og i applikationer, hvor væsker er forskydningsfølsomme. Det store volumen, der skabes mellem huset og loberne, gør det muligt at pumpe mange produkter uden at beskadige selve produktet. En stor fordel er, at der ikke er nogen metal-til-metal-kontakt mellem loberne, og muligheden for, at spor af jern, stål eller andre pumpe-byggematerialer ender i produktet på grund af slid, reduceres kraftigt. På den anden side er de dyrere end gear-eller vingepumper og er vanskelige at reparere og vedligeholde.

skrue

skruepumper kan være single-rotor (progressivt hulrum) eller multiple-rotor (intermeshing) design. Skruepumper er relativt højhastighedspumper, men på grund af den reversering af strømmen, der kræves for at komme ind i sugepassagen, kan NPSH ofte være et problem. Skruepumper bruges til applikationer med højt hoved; de er den mest almindelige roterende pumpetype, der bruges til produktion af operationer.

enkelt skrue

i enkeltskruens design er væsken fanget mellem slidbanerne på en roterende skrue og slidbanerne på det indre stationære element. Disse pumper anvendes til viskøse væsker og væsker med højt faststofindhold. De kan producere betydelig sugeløft og relativt høje tryk. De kan håndtere væsker lige fra rent vand til slam uden at ændre frirum eller komponenter. På den anden side er de dyre, omfangsrige og vanskelige at vedligeholde, og reservedele er dyre.

Multiple skrue

i konstruktionen med flere skruer strømmer væsken mellem en central drivskrue og en eller flere tomgangsskruer i et tæt monteret hus. I to-skruepumper drives begge aksler med tandhjul. I tre-skruepumper skæres skruetrækkerne, så den ene skrue kan køre de to andre. Rotationen af skruerne frembringer et vakuum ved indløbet, bevæger væsken gennem pumpen og leverer væsken til udledningen. I små størrelser bruges de til at levere smøreolie til motorer og industrimaskiner. I mellemstørrelser bruges de i kontorbygninger som en kilde til hydraulisk energi til at betjene elevatorer. I store størrelser bruges de til at laste og losse pramme og tankskibe.

frem-og tilbagegående pumper

frem-og tilbagegående pumper bevæger væske ved konstant frem-og tilbagegående bevægelse af et stempel, stempel eller membran inden for et fast volumen eller en cylinder. Stempelpumper kan håndtere tyktflydende og slibende væsker. De er lavhastighedsmaskiner sammenlignet med centrifugale og roterende pumper. De tilbyder højere effektivitet, generelt 85 til 94%, og derfor kræver de mindre hestekræfter. Stempelpumper er bedst egnet til applikationer med højt tryk og lavt volumen. De kræver ofte pulsationsdæmpere på grund af strømningens pulserende natur. De har højere installerede omkostninger (normalt opvejet af højere effektivitet) og højere vedligeholdelsesomkostninger end centrifugale eller roterende pumper.

stempel-og stempelpumper

i stempelpumper bevæger et stempel sig gennem en stationær pakket tætning og skubbes ind i og trækkes ud af et væskehulrum. I stempelpumper skubber et stempel, der bevæger sig frem og tilbage i et væskehulrum, væsken fra cylinderen. Bevægelse af enten stemplet eller stemplet skaber en vekslende stigning og fald i strømmen. Når stemplet eller stemplet bevæger sig bagud, øges det tilgængelige volumen i cylinderen, og en sugeventil åbnes for at lade væsken komme ind i cylinderen gennem en envejssugeventil. Når stemplet eller stemplet bevæger sig fremad, falder det tilgængelige volumen i cylinderen, væskens tryk øges, og væsken tvinges ud gennem en envejsudladningsventil.

effektiviteten forbliver høj uanset hoved eller hastighed (har tendens til at falde lidt med stigende hastighed). Da frem-og tilbagegående pumper kører med lavere hastigheder end centrifugale eller roterende pumper, er de bedre egnet til håndtering af tyktflydende væsker. De er i stand til at producere høje tryk og store kapaciteter og er selvansugende. På den anden side kræver de mere vedligeholdelse på grund af det store antal bevægelige dele. De er tungere i vægt og kræver mere gulvplads end centrifugale eller roterende pumper. Derudover er de dårlige til at håndtere væsker, der indeholder faste stoffer, der har tendens til at erodere ventiler og sæder. Stempel-og stempelpumper kræver større NPSH ‘ er på grund af pulserende strømning og trykfald gennem ventilerne. Som et resultat af pulserende strømning kræver de særlig opmærksomhed på suge – og udladningsrørdesign for at undgå både akustiske og mekaniske vibrationer.

membranpumper

Fig. 3 viser en typisk Væske (gas-, luft-eller væskedrevet) membranpumpe. Dens funktionsprincip svarer til stempel-og stempelpumper, bortset fra at der i stedet for et stempel eller stempel er en fleksibel pulserende membran, der fortrænger væsken. Varierende kraftvæsketryk på den ene side af membranen får membranen til at afbøje alternativt at trække væske ind i pumpens sidekammer eller udlede væsken fra pumpens sidekammer. Membranpumper er i stand til at pumpe væsker, der er viskøse, erosive, ætsende, eller som indeholder store mængder faste stoffer. Derudover er membranpumper selvansugende, kan køre periodisk uden væsker og er billige at reparere, fordi de ikke har nogen fyldkasse og har få bevægelige dele.

• 

  fig. 3-membranpumpe.

membranpumper er begrænset til små strømningshastigheder (90 gal / min), moderate udladningstryk og moderate temperaturer. De kræver hyppig vedligeholdelse og udviser træthedsfejl med tiden. Lækager kan forårsage en fare ved at blande kraftvæske med procesvæsken. Gas – / luftdrevne membranpumper bruges ofte som sumppumper.

det er muligt at bruge en membran til at drive et stempel eller stempelpumpe. Denne type pumpe bruges ofte til kemisk injektion, fordi den er velegnet til applikationer med lavt volumen og stort hoved, og hastigheden kan styres af en gasspjældventil på strømvæsken.

overvejelser om frem-og tilbagegående pumpeydelse

frem-og tilbagegående pumper er pumper med konstant volumen. Variationer i udledningstryk påvirker ikke strømningshastigheden. Da disse pumper fortsat leverer den samme kapacitet, kan ethvert forsøg på at kvæle udløbsstrømmen overtrykke pumpehuset og/eller udløbsrørene. Således bør ingen frem-og tilbagegående pumpe nogensinde startes eller betjenes med udløbsblokkeventilen lukket. Strømmen reguleres af hastighed.

kapacitet

kapaciteten af en frem-og tilbagegående pumpe er cylinderens forskydning mindre slip. For en enkeltvirkende cylinder kan cylinderforskydning bestemmes ud fra

. 1)

for dobbeltvirkende cylindre kan cylinderforskydningen bestemmes af

. 2)

hvor

s = cylinderforskydning

A = stempel-eller stempelområde

a = stempelstang tværsnitsareal

LS = slaglængde

N = hastighed

m = antal stempler eller stempler.

Slip er tabet af kapacitet som en procentdel af cylinderforskydningen på grund af volumetrisk effektivitet, tab af fyldkasse og ventiltab. Volumetrisk effektivitet (ikke at forveksle med mekanisk effektivitet) er normalt 95 til 97%. Effektiviteten reduceres også ved pumpning af et let carbonhydrid, der har en vis grad af kompressibilitet.

pumpekapaciteten kan bestemmes ud fra

. 3)

hvor

p = pumpekapacitet.

hastighed

hastighed er den primære faktor, der bestemmer både kapaciteten af en frem-og tilbagegående pumpe og dens vedligeholdelsesomkostninger. Kørsel ved høje hastigheder forkorter pakningens levetid og øger accelerations-og decelerationskræfterne på alle bevægelige komponenter. Drift under den maksimale” nominelle ” hastighed kan være fordelagtig, når pumpen betjenes uden opsyn, når der ikke er reservedele og ingen standby, når der er en høj straf for nedetid, når enhedens vedligeholdelse er dårlig, når lang levetid ønskes, og når NPSH-margenen er lav. Drift ved de maksimale nominelle hastigheder kræver:

• rene, kølige væsker
• fremragende rørlayout med stift fast rør
• god NPSH-margin
• solidt fundament
• veldesignede suge-og afladningspulsationsdæmpere
• god vedligeholdelse

når det bliver nødvendigt at operere over de maksimale nominelle hastigheder, skal der lægges stor vægt på alle design -, drifts-og vedligeholdelsesdetaljer.

Installationsretningslinjer

Hvis pumper med positiv forskydning er korrekt installeret og betjent, kan tilfredsstillende ydelse realiseres i lang tid. Disse pumper er fremstillet i en række forskellige designs til mange forskellige tjenester. Hver fabrikants instruktioner skal følges nøje for specifikke maskiner eller applikationsudstyr. Den følgende diskussion vedrører generelle installationsretningslinjer for frem-og tilbagegående pumper med positiv forskydning.

fundamenter og justering

de fleste pumpefundamenter er konstrueret af armeret beton. Pumpen og føreren er boltet til en støbejern eller stålplade, som er fastgjort til betonfundamentet med ankerbolte. Små pumper har brug for et fundament, der er stort nok til at rumme bundpladesamlingen. Store pumper kræver et fundament, der er tre til fire gange vægten af pumpen og føreren.

montering af Ankerboltbøsning

hver ankerbolt er forsynet med en skive og føres gennem en rørbøsning, der har en diameter, der er tre til fire gange større end bolten. Boltbøsningsenheden sættes i betonen ved de forudbestemte bundpladehullepositioner. Fleksibiliteten i ærmevaskeren gør det muligt at foretage mindre justeringer i boltpositionen inden den endelige tilspænding, selv efter at betonfundamentet er sat.

metal shim justeringer

Metal shims bruges til at placere pumpen på fundamentet. Justeringer foretages, indtil pumpeakslen og flangerne er helt i niveau. Justering mellem pumpen og føreren justeres derefter, før pumpen tilsluttes til suge-og udløbsledningerne. Sidstnævnte skulle have været justeret under den indledende positionering af bundpladen.

fugning

på grund af rørbelastning skal hele pumpeenheden kontrolleres igen for justering, når rørene er sikkert boltet. Hvis drevjusteringen ikke er ændret ved at bolte rørene, er mellemrummet mellem bundpladen og betonfundamenterne fyldt med fugning. Fugning skal være tilstrækkeligt flydende til at fylde al den tilgængelige plads under bundpladen.

overvejelser om driftstemperatur

det er vigtigt, at justeringen mellem rør, pumpe og driver ikke ændres. Ideelt set bør der foretages justeringer ved driftstemperaturen efter indledende koldjustering af pumpesystemet, hvilket eliminerer eventuelle justeringsændringer på grund af termisk ekspansion.

Piping

ved siden af valget af driftshastigheder er korrekt rørdesign den vigtigste overvejelse i pumpeinstallationsdesign. Dårlig rørføring er ofte et resultat af uopmærksomhed over for detaljer, hvilket kan føre til mere end gennemsnitlig nedetid, højere vedligeholdelsesomkostninger og tab af driftspersonaltillid.

sugeledningen skal være direkte, fri for bøjninger, så kort som muligt og mindst en nominel rørstørrelse større end pumpe-sugetilslutningen. Retningsbestemte rørændringer skal foretages med albuer med lang radius. En fuld åbningsblokventil skal installeres i sugeledningen. Sugebeholderen skal have tilstrækkelig tilbageholdelsestid til udviklingen af fri gas og skal være udstyret med en hvirvelafbryder ved udløbsdysen. Suge-og bypass-linjerne skal komme ind i beholderen under det mindste væskeniveau.

sugeledningen skal være stor nok, så hastighedsgrænserne ikke overskrides. Ekscentriske reduktionsmidler med den flade side opad skal bruges i stedet for koncentriske reduktionsmidler. Sugerør bør omfatte en sugerør og en pulsationsdæmper. Sugesil bør ikke installeres, medmindre regelmæssig vedligeholdelse kan sikres. En væskesultet tilstand som følge af en tilsluttet sil kan forårsage mere skade på pumpen end indtagelse af faste stoffer.

udløbsrørene skal være direkte, fri for for store bøjninger og mindst en nominel rørstørrelse større end pumpeudladningsforbindelsen. Retningsbestemte rørændringer skal foretages med albuer med lang radius. Koncentriske reduktionsmidler kan anvendes, men de skal placeres så tæt på pumpen som praktisk. For at lette priming og start skal en bypass (genbrug) linje med kontraventil og blokventil installeres på sugekilden. Hvis en pulsationsdæmper ikke er inkluderet i den oprindelige installation, skal der leveres en flangeforbindelse, hvis pulsationsdæmpning kan være påkrævet. En aflastningsventil skal installeres opstrøms for udløbsblokkeventilen, hvis der opstår overtryk i udløbsrørene.

Pulsation overvejelser

strømmen fra en frem-og tilbagegående pumpe er ikke ensartet. Stemplernes oscillerende bevægelse skaber forstyrrelser (pulsationer), der bevæger sig med lydens hastighed fra pumpecylinderen til rørsystemet. Pulsationer er en funktion af pumpens stempel / stempelhastighed, interne ventiler og driftshastighed. Pulsationer får systemets trykniveau til at svinge i forhold til tiden.

Sugepulsationer kan få trykniveauet til at falde øjeblikkeligt under væskedamptrykket, hvilket resulterer i kavitation. Kaviation kan forårsage svigt i pumpedele såsom:

• ventiler
• Krydshoveder
• stænger
• osv.

Kaviation kan også forårsage høje rørvibrationer, der resulterer i svigt af:

• ventilationskanaler
• afløb
• Gauge linjer

normale rørklemmer og understøtninger er muligvis ikke effektive til at kontrollere disse vibrationer.

pulsationer kan forstærkes af rørsystemets akustiske resonanser, hvilket resulterer i pumpefluid-end-fejl og rørfejl på grund af rysten forårsaget af trykpulsation. Til enkle rørlayouter og lav til moderat pumpehastighed bruges pulsationsdæmpere til at dæmpe virkningerne af pulserende strømme. Pulsationsdæmpere er normalt installeret på både sugning og udledning. Dæmpere kan være væskefyldte; gas-polstret, eller tunet akustiske filtre. Til komplicerede rørledninger med flere pumper og høje pumpehastigheder anvendes akustiske filtre.

udformningen af et pulsationsdæmpningssystem ligger uden for dette kapitels anvendelsesområde. Der er behov for særlig ekspertise til analyse og styring af pulsationer i multipumpinstallationer.

Nomenclature

s	=	cylinder displacement
A	=	plunger or piston area
a	=	piston-rod cross-sectional area
LS	=	stroke length
N	=	speed
m	=	number of pistons or plungers
q	=	pump capacity

Use this section for henvisning af elementer, der henvises til i teksten for at vise dine kilder.

bemærkelsesværdige papirer i OnePetro

Brug dette afsnit til at liste papirer i OnePetro, som en læser, der ønsker at lære mere, bestemt bør læse

Brug dette afsnit til at give links til relevant materiale på andre hjemmesider end Petrov og OnePetro

Se også

Peh: pumper

pumper

centrifugalpumper

Pumpedrivere