2023-10-30 16:02:27 
Jak działają pompy wyporowe?
Wywołanie przepływu dowolnej cieczy pod określonym ciśnieniem - ze względu na jej nieściśliwość – wymaga wywołania na nią stałego nacisku o wartości niezbędnej do pokonania oporów i uzyskania pożądanej intensywności wypływu.
Elementarnym przykładem takiego działania może być np. strzykawka, w której wypływ zawartości następuje jedynie przy nacisku na tłok z siłą proporcjonalną do uzyskiwanego natężenia strumienia cieczy na wylocie.
Przy pomocy tłoka przemieszczanego w przeciwną stronę można również napełniać strzykawkę i jeśli dołączymy do niej jednokierunkowy zawór ssący, możliwe będzie przetłaczanie płynu pod ciśnieniem. Zależnie od siły nacisku na tłok uzyskamy różny efekt wypierania cieczy i stąd pochodzi nazwa sposobu funkcjonowania wielu rodzajów pomp.
Ze względu na swoje walory użytkowe wykorzystywane są do różnych zastosowań, zwłaszcza w warunkach, gdzie nie można użyć popularnych pomp odśrodkowych.
Modelowe funkcjonowanie pompy wyporowej w wersji tłokowej dotyczy również innych sposobów wywierania nacisku na ciecz np. poprzez zastąpienie tłoka przeponą, ślimakiem lub nurnikiem, co umożliwia zapewnienie optymalnego funkcjonowania pompy w warunkach np. znacznego zanieczyszczenia przetłaczanej cieczy, wymogu precyzyjnego dozowana czy wywołania bardzo wysokiego ciśnienia.
W obszarze zastosowań gospodarczych jak i przy pracach budowlanych pompy wyporowe wykorzystywane są m. in. do czerpania wody ze studni, odprowadzenia ścieków, usuwania szlamu, przetłaczania półpłynnych materiałów, wysokociśnieniowego czyszczenia czy iniekcji w konstrukcjach murowych.
Wysokociśnieniowe pompy tłokowe
Ręczne pompy tłokowe w różnych odmianach obecnie wykorzystywane są głównie jako urządzenia kontrolne wytwarzające wymagane ciśnienie w oddawanych do użytkowania instalacjach wodociągowych czy grzewczych bądź jako pompy awaryjne w razie braku zasilania prądem uszkodzenia hydroforu. Niekiedy używane są również do „uruchomienia” pompy hydroforowej poprzez zassanie wody pozwalającej na jej zalanie.
Natomiast w wersji wielotłokowej stanowią wyposażenie popularnych wysokociśnieniowych urządzeniach myjących, w które wytwarzają ciśnienie na poziomie nawet 200 barów, uzyskując przy tym równomierny wypływ wody o wymaganej wydajności i przy racjonalnym zapotrzebowaniu mocy. Pompy te budowane są z tarczą skośną lub z mechanizmem korbowodowym.
Efekt przetłocznia cieczy w pompie z tarczą skośną uzyskuje się dzięki „ślizganiu się” tłoczków po jej powierzchni podczas obrotów, co wywołuje ich przesuw w cylindrze i zależnie od położenia względem obudowy umożliwia zasysanie lub wypychanie cieczy.
Natomiast pompy z systemem korbowodowym to odwzorowanie silnika wielocylindrowego, w którym zasysanie i tłoczenie cieczy przebiega naprzemiennie w cylindrach zależnie od położenia obracającego się wału korbowego.
Pompy ślimakowe do studni, brudnej wody i zapraw
W tych pompach nazywanych również śrubowymi rolę tłoka pełni obrotowy wał - rotor - z uformowaną linią śrubową o dużym skoku, który jest umieszczony w obudowie zwanej statorem z podobnie ukształtowanym wnętrzem, które może być pokryte np. z elastycznym materiałem. Pompy te nie wymagają wyposażenia ich w zawory, co korzystnie wpływa na niezawodność działania.
Funkcjonalnie pompa taka pracuje podobnie jak maszynka do mięsa, a wypór cieczy następuje w wyniku zmiany objętości przestrzeni między rotorem, a statorem powodując przemieszczeniu się materiału w kierunku wylotu.
Przy powszechnym zastosowaniu pompy te doskonale zastępują pompy głębinowe zwłaszcza do czerpania wody ze studni zapiaszczonych, gdyż wykazują w takich warunkach znacznie większa trwałość niż powszechnie wykorzystywane pompy odśrodkowe, ale mają niższą wydajność przy podobnych wymiarach.
Inne, profesjonalne zastosowanie pompy ślimakowe znajdują w maszynach przetłaczających materiały ciekłe z zawartością cząstek twardych np. przy pompowaniu zapraw budowlanych bądź odwadnianiu np. rowów melioracyjnych czy transporcie gęstych cieczy.
Pompy membranowe
Pod względem działania są podobne do pomp tłokowych, w których tłok zastępuje elastyczna membrana. Jej przemieszczanie pozwala na zasysanie transportowanej cieczy, a następnie wypchniecie przez otwierający się zawór wylotowy. Do ich napędu może być również wykorzystywane sprężone powietrze doprowadzane przez zawór sterujący, co jest szczególnie ważne przy pracy w warunkach zagrożenia eksplozją.
W budownictwie znajdują zastosowanie jako pomocnicze pompy do czerpania wody ze znacznej głębokości, gdyż pracują jako zatapialne i wywołują ciśnienie nawet do 8 barów, ale przy stosunkowo niewielkiej wydajności. Gospodarczo wykorzystywane są często do czerpania wody ze studni kopanych np. na działce rekreacyjnej zwłaszcza wtedy, gdy niski poziom wody nie pozwala na użycie pompy ssącej.
Duże pompy membranowe znajdują zastosowanie jako pompy szlamowe przy odwadnianiu wykopów, które umożliwiają przetłaczanie nawet kilkucentymetrowych zanieczyszczeń, a ze względu na obszar wykorzystywania agregatowane są najczęściej z silnikiem spalinowym i umieszczane na własnym podwoziu np. w postaci przyczepy samochodowej.
Umożliwiają samodzielne zasysanie z głębokości kilku metrów (bez konieczności zalewania) jak i pracę na sucho, co w przypadku pobierania wody z miejsca o zmiennym poziomie lustra wody, zapewnia stabilne jej funkcjonowanie bez konieczności zapewnienia stałego nadzoru.
Wielofunkcyjne pompy nurnikowe
Ten rodzaj pomp to zmodyfikowana odmiana pompy tłokowej, w której element roboczy w formie nurnika nie jest ściśle dopasowany do cylindra, tylko swobodnie porusza się w obudowie. Dzięki temu pompa taka jest odporna na zanieczyszczenia zawarte w przetłaczanej cieczy, a jej wypieranie następuje na skutek zmniejszenia objętości komory w obudowie przez wsuwający się nurnik.
Pod względem użytkowym pompy te mają podobne zastosowanie jak pompy ślimakowe, ale pozwalają na przetłaczanie materiałów o większych wymiarach kruszywa np. betonu, wytwarzając przy tym wysokie ciśnienie na poziomie kilkudziesięciu barów.
W wersji zminiaturyzowanej wielosekcyjne pompy nurnikowe wykorzystywane są do wytwarzania dużego ciśnienia wody (rzędu kilkuset barów), a w porównaniu z pompami wielotłoczkowymi o podobnym zastosowania są mniej wrażliwe na drobne zanieczyszczenia znajdujące się w przetłaczanej cieczy.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcie: Pompa tłokowa z XIX wieku miejskich wodociągów w Szprotawie, aktualnie ekspozycja historyczna. źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Pompa_wyporowa
Komentarze