Tehni č čki ki fakultet Č ač ak ak
Pumpa je ma{ina u kojoj se mehani~ka energija pogona trnsformi{e u energiju struje te~nosti. Sve se pumpe uglavnom svrstavaju u dve osnovne grupe: - zapreminske pumpe i - centrifugalne pumpe. pu mpe. Kod zapreminskih pumpi uvek postoji odre|ena radna zapremina u kojoj se na ra~un rada pumpe pove}ava pritisak prit isak radne te~nosti. Kod centrifugalnih pumpi postoji radno kolo, koje se obr}e, a sa njim se obr}e i te~nost. Radno kolo svoju energiju prenosi na te~nost koja na izlazu iz pumpe ima pove}ani pritisak (kineti~ka energija se transformi{e u pritisak). Zapreminske pumpe mogu biti: - sa osiluju}im elementima (klipne ( klipne pumpe) - sa obrtnim elementima (zup~aste, (zu p~aste, ~elijske i druge pumpe) Svaka pumpa ima 4 osnovne karakteristike: 1. Protok ili kapacitet pumpe q⋅n [m3/s] Q = ηv 60
q - specifi~ni protok n - broj obrtaja ηv - zapreminski stepen iskori{}enja (obuhvata zapreminske gubitke) 2. Jedini~ni Jed ini~ni rad pumpe Y p [J/kg] 3. Korisna snaga pumpe : Pk = qQYp [kW] 4. Ukupan stepen iskori{}enja η=ηm⋅ηh⋅ηv ηm - mehani~ki stepen iskori{}enja ηh - hidrauli~ki stepen iskori{}enja ηv - zapreminski stepen iskori{}enja
1
Tehni č ki fakultet Č ač ak
1 - usisni otvor 2 - radno kolo 3 - pogonsko vratilo 4 - me|ulopati~ni kanali 5 - spiralno ku}i{te 6 - difuzor
Te~nost se obr}e zajedno sa kolom i pove}ava joj se kineti~ka energija, onda dolazi u ku}i{te 5 gde se transformi{e u pritisak zbog spiralnog ku}i{ta (presek je sve manji i manji, a pritisak sve ve}i). Te~nost vr{i slo`eno kretanje (relativno u odnosu na kolo i prenosno zajedno sa kolom)
v=u+w r
r
r
v - apsolutna brzina u - obrtna brzina na tom mestu (brzina pogonskog kretanja) D D πn D2 πn u= 2 ω= 2 = 2 2 30 60 D2 - izlazni pre~nik kola w - brzina relativnog kretanja
Ojler je primenio zakon o promeni koli~ine kretanja na kolo pumpe i dobio jedini~ni rad pumpe:
Yp = k(u 2 v u2 − u1v u1 ) k = σzηh - koeficijent hidrauli~nog gubitka σz - koeficijent broja lopatica ili broja kanala u pumpi ηh - koeficijent hidrauli~nog gubitka. 2
Tehni č ki fakultet Č ač ak
Zupčaste pumpe su hidrostatički prenosnici sa rotacionim kretanjem koji se primenjuju tamo gde nije potrebna regulacija ulja. Ovi uređaji nalaze veliku primenu u svim oblastima mašinogradnje, građevinarstva, transporta i dr. Velika prednost ovih ure đaja jednostavna konstrukcija i najčešće se koriste kao pomo ćna sredstva. Glavni nedostatak pumpi je ograni čen pritisak (100-200 bar) i kao takve retko se koriste kod uređaja većih snaga. Zup~asta pumpa je rotorska obrtna pumpa gde su elementi za potiskivanje zupci koji potiskuju te~nost. Izra|uju se sa spoljnim i unutra{njim zup~anjem a najvi{e sa spoljnim. Sastoji se iz tela i dva zup~anika spregnuta i kanala u telu za usisavanje i potiskivanje te~nosti.
1 - ku}i{te
2 i 3 - zup~anici.
Obrtanjem pogonskog zup čanika 1 stvara se potpritisak na usisnoj strani pumpe 3 te ulje ispunjava međuprostor između pogonskog zup čanika 1 i gonjenog zup čanika 2 koji su smešteni u kućište 4. Te~nost se potiskuje u komorama zup~anika 4 i na potisnoj strani bi}e istisnuta iz me|uzublja. Parametri pumpe: A - povr{ina me|uzublja De - pre~nik temenog kruga Di - pre~nik podno`nog kruga z - broj zuba zup~anika b - {irina zuba ili debljina zup~anika;
Specifi~ni protok q = 2Azb[ m3 / o] zAbn 3 Stvarni protok Q = ηv [ m / s] 30 Ako se pretpostavi da je povr{ina me|uzublja pribli`no jednaka povr{ini zuba zup~anika:
2Az =
( D2e − Di2 ) π 8
i kada ovo zamenimo u protok dobijamo:
Q = ηv
πbn
D2e − Di2 ) [ m3 / s] ( 240
Prednosti: ¾ ¾ ¾ ¾
relativno prosta konstrukcija mali broj delova laka zamena delova mala osetljivost na ne~isto}e
Mane: 3
Tehni č ki fakultet Č ač ak ¾
pri visokim pritiscima izazivaju {umove i buku zbog ~ega se naj~e{}e potapaju u rezervoar za ulje.
Primenjuju se u instalacijama za raznovrsnu mehanizaciju, za kretanje kod ma{ina alatki, za podmazivanje motora i menja~a itd. Rade se kao pumpe niskog i visokog pritiska, niskog od 160-250 [ bar ]. Broj obrtaja je 500-650 [o/min] ηv = 0,9-0,98 - zapreminski stepen iskori{}enja Zup~anici su od ~elika, obra|eni, naj~e{}e istih dimenzija.
Rotorska krilna pumpa je rotaciona pumpa u kojoj su elementi za potiskivanje te~nosti krilca (lopatice plo~e). Krilca mogu biti obrtna i nepomi~na pa razlikujemo: • pumpe sa obrtnim krilcima i • krilne pumpe sa nepomi~nim krilcima. Krilne pumpe spadaju u zapreminske pumpe. Imaju 10-12 lopatica. Radna te~nost zahva}ena iz usisnog voda krilcima prebacuje se u potisni vod.
δ - debljina plo~ice 1 - rotor 2 - ku}i{te ili stator 3 - plo~ice - krilce 4 - prstenasti kanal e - ekscentritet
e<
Opruga se stavlja da priljubljuje plo~ice uz unutra{nju povr{inu ku}i{ta. Rotor (1) je ekscentri~no postavljen u ku}i{te - stator (2), na rastojanju e, i obr}e se u ku}i{tu. U prorezima rotora nalaze se plo~ice (3) koje se mogu kretati du` proreza u toku obrtanja rotora priljubljuju}i se uz unutra{nju povr{inu ku}i{ta. Priljubljivanje plo~ice uz unutra{nju povr{inu ku}i{ta mo`e biti centrifugalnom silom ili oprugom. Ova se pumpa koristi za manje pritiske jer postoji opasnost od loma plo~ica. Ako je z broj plo~ica protok }e biti:
Q = ηv
2Rπ2ebn Rπebn = ηv [m3 / s] 60 15
Ta~niji obrazac za protok mora da uzme u obzir i debljinu plo~ica δ:
4
Tehni č ki fakultet Č ač ak
Q = ηv
(2Rπ − δz)ebn [ m3 / s] 30
Protok pumpe zavisi od ekscentriteta e, koji se mo`e menjati tako da se protok mo`e smanjivati do nule, pa ~ak i da postane negativan (usisni vod postaje potisni). Krilne pumpe se naj~e{}e izvode za pritiske do 70 bara, a pri ve}im pritiscima mo`e do}i do loma krilaca. Prednosti: ¾ miran rad bez {umova sa kontinulanim protokom laka regulacija protoka (promenom ekscentriteta) ¾ Mane: osetljiva na ne~isto}e ¾ ¾ ne radi na velim pritiscima ¾ vratilo rotora optere}eno radijalnom silom koja je ve}a kada je pritisak pumpe ve}i.
Princip rada svih klipnih pumpi se bazira na principu rada obi~ne klipne pumpe jednosmernog dejstva. 1 - klip 2 - cilindar 3 - klipnja~a 4 - usisni ventil 5 - potisni ventil Danas se najvi{e proizvode i primenjuju klipne pumpe sa vi{e cilindara, koji se ili postavljaju aksijalno (osa cilindra paralelna osi pumpe) ili radijalno, pa razlikujemo: - radijalne klipne pumpe i - aksijalne klipne pumpe
Ovu pumpu ~ini vi{e cilindara sa klipovima koji su postavljeni radijalno, ~ije se ose seku u istoj ta~ki, i sve se ose nalaze u jednoj ravni.
5
Tehni č ki fakultet Č ač ak
Pumpa ima vi{e cilindara sa klipovima koji su postavljeni radijalno a klipovi se kre}u oscilatorno-translatorno u odnosu na cilindarski blok i obrtno u odnosu na ku}i{te. Obi~no je broj klipova neparan (5,7 ili 9) zbog uravnote`enja. Obrtanjem ulaznog kola obr}e se cilindraski blok. Po{to je osa cilindraskog bloka ekscentri~no postavljena u odnosu na osu ku}i{ta klipovi se kre}u pravolinijski oscilatorno. Pri kretanju u gornjoj polovini kruga klipovi uvla~e radnu te~nost iz usisa a u donjoj polovini je potiskuju kroz potis. Neka je h - maksimalni mogu}i hod klipa protok kroz pumpu je: d 2 π hzn 4 z - broj cilindara Q = ηv m3 / s 60
[
]
Prednosti: ¾ ¾ ¾ ¾
rade sa vrlo visokim pritiscima, do 400 [ bar ] nisu osetljive na ne~isto}e postoji mogu}nost regulisanja protoka promenom ekscentriteta imaju dobar zapreminski stepen iskori{}enja ηv = 0,95-0,98, a ukupan stepen iskori{}enja im je η = 0,8-0,85.
Aksijalne klipne pumpe su obrtne klipne pumpe kod kojih su klipovi potiskuju}i elementi. Kretanje klipova je slo`eno i sastoji se od obrtnog i aksijalnog kretanja paralelnog sa osom obrtanja. Postoje dve vrste aksijalnih klipnih pumpi: sa nagnutom - kosom plo~om sa nagnutim cilindraskim blokom
1 - rotor 2 - klip 3 - spojna poluga 6
Tehni č ki fakultet Č ač ak
4 - pogonski disk 5 - veza 6 - razvodna plo~a U - usisni otvor P - potisni otvor
Pri kretanju bloka, na jednom delu imamo usisavanje a na drugom potiskivanje. Na razvodnoj plo~i na unutra{njoj povr{ini prema cilindri~nom bloku postoje specijalni izvedeni `lebovi ili prorezi u obliku srpa. Pomeranjem cilindarskog bloka menja se i ugao α {to uti~e na protok.
d2 π n d2πhzn Q = ηv hz = ηv [ m3 / s] 4 60 240 h = f(α) h = 2rsinα Prednosti: miran i be{uman rad mogu}nost promene protoka menjanjeml ugla α (vidi se iz obrasca) ¾ imaju dobar zapreminski i ukupni stepen kori{}enja ηv = 0,95-0,98, a ukupan ηu ¾ = 0,75-0,9. Va`no je posti}i dobro zaptivanje i zato se preporu~uju za pritiske do 200 bar. Preporu~uje se za te~nosti manje viskoznosti i brojeve obrtaja od 500 o/min. ¾
1 - usisni ventil 2 - potisni ventil 3 - membrana koja ide gore dole i potiskuje te~nost
Vn 60 Mo`e da radi sa prljavim materijama i koriste se za vrlo niske pritiske. Protok ove pumpe je: Q = η v
7
