Vírové čerpadlo je dynamické třecí čerpadlo, ve kterém se pracovní tekutina pohybuje po obvodu oběžného kola v tangenciálním směru.

Konstrukce vírového čerpadla

Existují dva hlavní typy periferních čerpadel: otevřený a uzavřený typ. Zvažte konstrukční schémata těchto čerpadel.

Uzavřené vířivé čerpadlo

Konstrukční schéma čerpadla je na obrázku.

Návrh vírového čerpadla uzavřeného typu

Oběžné kolo 1 s malými mezerami je instalováno v plášti 2 vířivého čerpadla. Těleso má také speciální soustředný kanál 3, umístěný po obvodu kružnice popsané lopatkami od přívodního potrubí 4 k výtlačnému potrubí 5. Soustředný kanál je rozdělen propojkou 6, která neumožňuje proudění kapaliny tlakové potrubí k sacímu potrubí. Lopatky oběžného kola přenášejí energii kapaliny, která se vlivem setrvačných a třecích sil přesouvá ze sacího potrubí do výtlačného potrubí.

Otevřete zařízení vířivého čerpadla

Schéma čerpadla s otevřeným vírem je znázorněno na obrázku.

Schéma otevřeného vírového čerpadla

Pracovní kapalina vstupuje na lopatky oběžného kola 1 přes vstup 2 a okénko 3. Prostřednictvím oběžného kola vstupuje kapalina do prstencového kanálu 4, vytvořeného ve skříni 5. Pod vlivem lopatek oběžného kola se kapalina pohybuje podél prstencového kanálu a otvorem 6 vstupuje do tlakového potrubí 7.

Princip činnosti vírového čerpadla

Podélný vír

Vírové čerpadlo je dynamické, což znamená, že pohyb tekutiny v něm se uskutečňuje v důsledku sil setrvačnosti a tření. Z oběžného kola se přenáší energie na částice kapaliny, která proudí profilovanými kanály ze sacího potrubí do výtlačného potrubí.

Pracovní kolo

Lopatky oběžného kola vírového čerpadla jsou profilovány tak, že při pohybu je kapalina směrována z vnitřní části kanálu do vnější, přičemž získává obvodovou složku rychlosti.

Dochází k aktivnímu promíchávání kapaliny vycházející z oběžného kola a proudící kanálem vlivem setrvačných sil. V důsledku interakce částic s různou rychlostí a směry pohybu vznikají intenzivní víry, které vedou ke značným energetickým ztrátám.

Pro eliminaci podélné síly vyplývající z rozdílu tlaků v axiálních vůlích je použito symetrické oběžné kolo.

Vlastnosti

  • Hlava – až 25 m
  • Dodávka – do 12 l/s
  • Výkon – až 25 kW
  • Účinnost – 35 %

Pohled na hlavní charakteristiky vírového čerpadla je na obrázku.

Charakteristika vírového čerpadla

Ztráta energie ve vířivém čerpadle

Hydraulické ztráty ve vířivém čerpadle jsou velké a představují až 30 % energie na hřídeli čerpadla. Tyto ztráty vznikají v důsledku tvorby četných vírů během pohybu tekutiny v čerpadle.

READ
Co znamená Guardian?

Ztráta objemu jsou také velké a mohou dosáhnout 20 %, jsou způsobeny průtokem kapaliny mezerami separátoru.

Mechanické ztráty ve vířivém čerpadle vznikají v důsledku tření v ložiskách a těsnicích zařízeních.

Kvůli vysokým hydraulickým a objemovým ztrátám celková účinnost vířivého čerpadla nízké a činí 35 – 40 %.

Aplikace vírových čerpadel

Vzhledem ke svým výkonnostním charakteristikám se periferní čerpadla typicky používají v systémech, kde je nutné vytvořit vysokou dopravní výšku s relativně malým průtokem. Například v malých automatických čerpacích stanicích pro zásobování vodou. Schopnost čerpat směs kapalina-plyn umožňuje použití vírových čerpadel pro čerpání těkavých kapalin (benzín, petrolej), což vede k použití takových čerpadel v palivových systémech.

Hodnota

Se stejnými rozměry jako odstředivý, vírové čerpadlo je schopno vytvořit větší tlak (3-9krát více). Vortexová čerpadla otevřeného typu mají schopnost samonasávání, jsou také schopna pracovat se směsí plyn-kapalina.

Omezení

Vortexová čerpadla mají poměrně nízkou účinnost (35% – 45%), což činí použití vysokovýkonných čerpadel nepraktické. Periferní čerpadla nejsou schopna čerpat vysoce viskózní kapaliny. Tyto stroje jsou také citlivé na přítomnost abrazivních částic v kapalině. Přítomnost abraziva vede k rychlému opotřebení vírových čerpadel v důsledku malých mezer.

Čerpadla se používají pro různé úkoly: v domácnosti pro organizaci zavlažování nebo zásobování vodou na místě, v průmyslu pro čerpání vody ze studní, pro čerpání plynných a těkavých látek, ve veřejných službách jako čerpadla v malých kotelnách. Všechna čerpací zařízení lze rozdělit do několika typů, které se liší zařízením, účelem a vlastnostmi. Níže budou zváženy vlastnosti vírových čerpadel, které se staly poměrně rozšířenými.

Kde se používá vířivá pumpa

Vírové čerpadlo plní především úkol čerpání vody, ale může být použito i pro přepravu plynných látek. Existuje několik podtypů zařízení, ale stejným prvkem ve všech bude oběžné kolo se speciálními lopatkami. Zásadním rozdílem mezi vířivými čerpadly je schopnost pracovat s malým množstvím vody, přičemž jsou schopny zajistit dostatečně silný tlak.

vortexové čerpadlo

V souladu s tím jsou hlavní oblastí použití místa, kde je nutné zajistit velký tlak vody s jejími malými objemy. Vodní čerpadlo vírového typu se používá pro domácí nebo průmyslové účely. Používají se v automatických systémech zásobování vodou, pro zavlažování, jsou vhodné pro dodávání kapalin toho či onoho typu, mohou působit jako kompresor pro zvýšení tlaku ve vodovodním systému. Účel takového čerpadla je zejména následující:

  • dodávka vody do venkovských domů pomocí automatizované čerpací stanice;
  • čerpání benzínu a petroleje na čerpacích stanicích;
  • napájení nízkoenergetických kotelen apod.

Čerpadla tohoto typu se často používají v chemickém průmyslu k čerpání chemicky agresivních látek. Vzhledem k jednoduchosti konstrukce se jako materiály pro výrobu vírových čerpadel používají chemicky odolné slitiny, které se obtížně poddávají tvarovému odlévání.

Zařízení a princip činnosti

Jak bylo uvedeno výše, hlavním pracovním prvkem tohoto typu zařízení je kolo (oběžné kolo) s lopatkami, které fungují jako čepele. Lopatky směrem k ose kola jsou uspořádány radiálně nebo šikmo. Samotné oběžné kolo je ocelový kotouč, po jeho vnějším obvodu jsou vyříznuty jamky, které tvoří lopatky.

READ
Jak oddělit kuchyň od jídelny?

Kolo s lopatkami se otáčí uvnitř válcového těla, přičemž vzdálenost konce lopatky ke stěně je minimální. Princip fungování vírového čerpadla spočívá v tom, že voda je nasávána do vstupu a díky oběžnému kolu se stáčí do víru. S nízkými příkony energie se výrazně zvyšuje průtokový výkon a kapalina s velkým tlakem vyhozen z vývodu.

vortexové čerpadlo

Je třeba poznamenat, že vstupní a výstupní potrubí jsou umístěny v horní části čerpadla. Tato konstrukce zajišťuje samonasávání kapaliny na začátku provozu zařízení.

Vírové čerpadlo má speciál přílivový kanál, která spojuje výstupní potrubí se vstupním, přičemž jsou od sebe odděleny speciální přepážkou. Pokrývá nejméně dva nože a vzdálenost mezi ním a kolem není větší než 0,2 mm. Pohybem čerpané vody a oběžného kola tedy vzniká odstředivá síla, která zvyšuje tlak. Díky této konstrukci bylo možné dosáhnout nejen zvýšení výstupního tlaku, ale také poskytnout schopnost čerpat plyn-kapalné látky.

Díky konstrukčním vlastnostem se stejnými rozměry oběžného kola a stejnou frekvencí otáček je provoz vírového čerpadla přibližně 7krát účinnější než odstředivého.

Výhody a nevýhody vířivých čerpadel

Vortexová čerpadla mají svá pro a proti. Mezi výhody patří velký tlak na výstupu, funkce samonasávání vody, schopnost čerpat nejen kapalinu, ale i těkavé látky, ale i konstrukce s plynem. Pomocí takových zařízení je možné provádět nejen čerpání, ale také přepravu vody potrubím. Je možné použít ponorná čerpadla s vířivým systémem provozu v hloubce až 20 metrů.

Hlavní nevýhodou je nízká účinnost. Je to asi 45%, pokud je třeba zajistit vysoké výrobní kapacity, je lepší zvolit odstředivé čerpadlo, protože bude ekonomicky výhodnější. Ve velkých podnicích se uvedené modely používají pouze proto, že není možné použít odstředivé. Další vážnou nevýhodou je, že vířivé čerpadlo nemůže čerpat vodu obsahující pevné částice. Také taková zařízení není vhodný pro viskózní látky.

Klasifikace

Vortexová zařízení se mohou lišit několika způsoby. V současné době existují následující typy vířivých čerpadel:

  • otevřený a uzavřený – vír;
  • ponorné a povrchové;
  • kombinované.

Každý z nich má jiný účel a strukturu.

Otevřený vír a uzavřený vír

Čerpadlo s otevřeným vírem se liší od čerpadla s uzavřeným vírem tím, že má delší lopatky, oběžné kolo má menší průměr než výstupní kanál a samotný prstencový kanál je připojen pouze k výtlačnému potrubí. U uzavřených modelů jsou lopatky kratší a umístěné pod různými úhly, průměr kola odpovídá průměru vnitřní komory a kanál spojuje vstup a výstup.

READ
Co zahrnuje vnitřní požární vodovod?

Rozdíl v práci je následující. Voda vstupuje přes vstup a vstupuje do pracovní komory, kde je posílána ve formě víru do spojovacího kanálu a vystupuje přes něj pod tlakem výstupní trubkou. V uzavřených zařízeních se díky stejnému průměru pracovní komory a kola voda okamžitě dostává do spojovacího kanálu, vytváří se zde vír a zvyšuje se tlak.

Otevřené a uzavřené čerpadlo

Ponorné a povrchové modely

Rozdíl mezi těmito modely je zřejmý již z názvu: ponorné jsou umístěny přímo v čerpaném médiu, povrchové jsou umístěny vedle něj. První možnost se nejčastěji používá jednoduše pro čerpání kapalin nebo nepříliš viskózních látek, druhá se používá pro cirkulaci vody například v zavlažovacích systémech nebo pro domácí zásobování vodou.

Kombinované možnosti

Modely s volným vírem umožňují pracovat se silně kontaminovanými látkami. Používají se jako fekální nebo drenážní čerpadla, používají se v čistírnách odpadních vod a v těžebním průmyslu k čerpání vody ze studní při vrtání.

Odstředivá vortexová čerpadla mají vyšší účinnost ve srovnání s klasickými vortexovými modely, jsou schopny pracovat s kapalinami s teplotou ohřevu do 105 stupňů. Rozdíl spočívá v tom, že jsou zde instalována současně odstředivá i vířivá kola.

Vakuové pumpy rotačního typu Je to druh dmychadla. S jejich pomocí můžete zajistit distribuci horkého nebo studeného vzduchu a také dosáhnout malého podtlaku. Často se používá k sušení skleněných nádob a provzdušňování vodních ploch.

Které čerpadlo je lepší – vířivé nebo odstředivé

Chcete-li odpovědět na otázku, co je lepší, vírové nebo odstředivé čerpadlo, měli byste se pečlivě podívat na charakteristiky periferních čerpadel:

  • malé rozměry a nižší cena ve srovnání s odstředivými;
  • schopnost vytvářet vysoký tlak;
  • práce s čistými látkami;
  • poměrně vysoká hladina hluku.

V současné době poskytují vířivá čerpadla výkon od 8 do 60 metrů krychlových za hodinu a dopravní výška se pohybuje od 25 do 250 metrů.

Na základě charakteristik vírových modelů můžeme usoudit, že jsou vhodnější v průmyslu, protože jsou schopny čerpat nejen kapaliny. Vzhledem k vysoké hlučnosti nejsou vhodné pro použití v obytných prostorách nebo v těsné blízkosti domu. Vzhledem k jejich ceně a kompaktní velikosti je vhodné je používat na malých čerpacích stanicích, protože mohou pracovat s nízkým průtokem, ale vysokým tlakem. Jsou vhodné pro farmy k zásobování vodou zavlažovacích systémů. Taková čerpadla jsou vynikající pro pomocné kotelny a také jako kompresory pro cirkulační vodu. Další výhodou je snadná konstrukce a oprava.

READ
Proč potřebujete územní plán pro pozemek?

Rada! Nákup takových čerpadel je nejlepší pro malé farmy nebo chemický průmysl. V jakékoli jiné oblasti budou méně účinné než odstředivé možnosti.