Principio costruttivo e di funzionamento della pompa centrifuga
Secondo la fisica, un oggetto sottoposto a movimento circolare è soggetto alla forza centrifuga. Se la forza centripeta è insufficiente o viene persa, l'oggetto volerà via lungo la direzione tangente alla circonferenza per inerzia, formando un cosiddetto movimento centrifugo. Le pompe centrifughe funzionano utilizzando questo movimento centrifugo inerziale.
Rappresentazione schematica della struttura di base delle pompe centrifughe monostadio comunemente utilizzate nell'approvvigionamento idrico e nell'ingegneria del drenaggio. I suoi principali componenti funzionanti sono la girante 1, il corpo della pompa a voluta 2 e l'albero della pompa 3 che fa ruotare la girante. La porta di aspirazione del corpo della pompa a forma di chiocciola è collegata al tubo di aspirazione 4 della pompa dell'acqua e l'uscita è collegata al tubo di pressione 7 della pompa dell'acqua. La girante a pale curve è installata nel corpo pompa fisso e l'ingresso della girante è collegato al tubo di aspirazione della pompa dell'acqua. Prima di iniziare il pompaggio, riempire d'acqua la pompa e il tubo di aspirazione. Quando la macchina motrice fa ruotare la girante ad alta velocità attraverso l'albero della pompa,
L'acqua nella girante ruota ad alta velocità insieme alla girante. A causa dell'insufficiente coesione dell'acqua e della forza di attrito tra le pale e l'acqua per formare una forza centripeta che mantiene il movimento rotatorio del flusso d'acqua, il flusso d'acqua nella girante scorre gradualmente verso il bordo esterno della girante, è espulso dalla girante ed entra nel corpo della pompa, quindi scorre nel tubo di pressione della pompa dell'acqua attraverso il tubo del cono di diffusione. Viene trasportato alla rete di condotte attraverso il tubo in pressione. Contemporaneamente al centro della girante si forma il vuoto dovuto all'espulsione dell'acqua e la pressione atmosferica agisce sulla superficie della vasca di aspirazione. Sotto questa differenza di pressione, l'acqua nel tubo di aspirazione fluisce continuamente nella girante lungo il tubo di aspirazione. La rotazione continua della girante fa sì che l'acqua venga costantemente espulsa e aspirata, formando la mandata d'acqua continua della pompa centrifuga.
Come accennato in precedenza, il processo di funzionamento di una pompa centrifuga è in realtà un processo di trasferimento e conversione di energia. Converte l'energia meccanica della macchina motrice in energia cinetica e energia di pressione del fluido trasportato. Nel processo di trasferimento e conversione dell'energia, si verificano inevitabilmente molte perdite di energia e maggiore è la perdita, minore è l'efficienza del lavoro e peggiori sono le prestazioni della pompa.
Componenti principali della pompa centrifuga
Una pompa centrifuga è composta da molti componenti. Prendendo come esempio una pompa centrifuga ad aspirazione singola monostadio, discuteremo le funzioni, i materiali e la composizione di ciascun componente principale.
1, girante
La girante, detta anche ruota di lavoro o ruota rotante, viene utilizzata per trasferire l'energia meccanica della macchina motrice al liquido pompato, aumentando l'energia del fluido che scorre attraverso la girante. Quando si scelgono i materiali della girante, oltre a considerare la resistenza meccanica sotto la forza centrifuga, è necessario prendere in considerazione anche la resistenza all'usura e alla corrosione del materiale. Attualmente le giranti sono realizzate principalmente in ghisa, acciaio fuso e bronzo.
La girante si divide in due tipologie in base alla sua struttura: singola aspirazione e doppia aspirazione. Assorbe l'acqua da un lato e le piastre di copertura anteriore e posteriore della girante sono asimmetriche. La girante ad aspirazione singola viene utilizzata per le pompe centrifughe ad aspirazione singola. Doppia girante di aspirazione, assorbe l'acqua su entrambi i lati e la piastra di copertura della girante è simmetrica. Le pompe centrifughe a doppia aspirazione utilizzano giranti a doppia aspirazione, che hanno una portata elevata e possono bilanciare automaticamente le forze assiali.
La girante è divisa in tre forme in base alla piastra di copertura: chiusa, aperta e semi aperta. Una girante con due piastre di copertura è detta girante chiusa. Tra le piastre di copertura ci sono 6-12 lame che si piegano all'indietro. Questo tipo di girante ha un'elevata efficienza ed è ampiamente utilizzato. Una girante con solo una piastra di copertura posteriore e nessuna piastra di copertura anteriore è chiamata girante semi aperta. Una girante dotata solo di pale e senza piastra di copertura è chiamata girante aperta. Le giranti semiaperte e aperte hanno meno pale, solitamente solo 2? 5 pezzi, questi due tipi di giranti hanno un'efficienza inferiore rispetto alle giranti chiuse e sono adatti per 6
Scaricare liquidi contaminati o contenenti grandi quantità di particelle solide.
2, albero della pompa
La funzione dell'albero della pompa è quella di supportare e far ruotare la girante, trasferendo l'energia della macchina motrice alla girante. È necessario che l'estremità dell'albero della pompa centrifuga orizzontale sia diritta e abbia resistenza e rigidità sufficienti per evitare l'oscillazione della girante causata dalla flessione dell'albero durante il funzionamento della pompa, che potrebbe causare danni alla girante e al corpo della pompa a causa dell'usura. L'albero della pompa è generalmente realizzato in acciaio al carbonio o acciaio inossidabile. Un'estremità dell'albero della pompa è fissata alla girante con una chiavetta piatta e un dado rovesciato, garantendo il serraggio della girante durante la rotazione; Nelle pompe dell'acqua di grandi e medie dimensioni, la posizione assiale della girante viene individuata utilizzando manicotti dell'albero e dadi che serrano i manicotti dell'albero. Installare un giunto sull'altra estremità dell'albero della pompa.
3, corpo pompa
Il corpo pompa di una pompa centrifuga ha la forma di un guscio di chiocciola che contiene e trasporta liquidi. È costituito da un coperchio della pompa e da un corpo a chiocciola. Il coperchio della pompa è la camera di aspirazione della pompa, che ha la funzione di guidare uniformemente l'acqua nel tubo di aspirazione verso la girante con una perdita minima. Secondo la struttura, le camere di aspirazione possono essere suddivise in camere di aspirazione coniche diritte, camere di aspirazione anulari e camere di aspirazione semispirali. Il corpo della chiocciola è composto da una camera a chiocciola e da un cono diffusore. La funzione principale della camera a chiocciola è quella di raccogliere il flusso d'acqua espulso dalla girante e mantenere una velocità di flusso dell'acqua costante nella camera a chiocciola aumentando continuamente la sua sezione trasversale di flusso, al fine di ridurre le perdite di carico. Dopo essere stata scaricata dalla camera a chiocciola, l'acqua scorre nel tubo a pressione attraverso il tubo a cono di diffusione. La funzione del tubo conico di diffusione è ridurre la velocità del flusso d'acqua e convertire parte dell'energia cinetica del flusso d'acqua in energia di pressione.
Sono presenti due fori sulle flange di ingresso e di uscita del corpo della pompa, che vengono utilizzati per installare vacuometri e manometri per misurare la pressione di ingresso e di uscita della pompa. La parte superiore del corpo della pompa è dotata di un foro di riempimento dell'acqua (o di estrazione dell'aria), utilizzato per riempire l'acqua o estrarre l'aria dal corpo della pompa prima di avviare la pompa dell'acqua. Il fondo del corpo pompa è dotato di un foro di scarico per lo scarico dell'acqua accumulata all'interno della pompa dopo l'arresto, per evitare il gelo nel periodo invernale. Il fondo del corpo pompa è dotato di fori per bulloni per il fissaggio alla fondazione. Ad eccezione dei fori dei bulloni che fissano la pompa dell'acqua, gli altri fori delle viti devono essere tappati con tappi filettati quando la pompa dell'acqua non viene utilizzata temporaneamente.
Tra i componenti sopra citati, la girante e l'albero della pompa sono le parti rotanti di una pompa centrifuga verticale, mentre il corpo pompa è un componente fisso. Ci sono tre giunzioni tra questi due: il dispositivo di tenuta meccanica tra l'albero della pompa e il corpo della pompa, l'anello riduttore di perdite nel giunto tra la girante e la parete interna del corpo della pompa e il cuscinetto nel collegamento rotazionale tra la pompa albero e sede della pompa.