Allmänt om Pumptyper

Överallt där ett behov av vätsketransport föreligger, kommer pumpar till användning. Ibland pumpas ren vätska, ibland utnyttjas vätskan som bärare av värme, fast uppslammat material etc. På grund av mångskiftande driftsförutsättningar förekommer en mängd olika utföranden av pumpar på marknaden. I ett försök att forma en överskådlig bild av idag använda pumptyper, göres här en allmänt hållen beskrivning och indelning av pumpar för vätska, i fyra huvudgrupper.

• Rotordynamiskapumpar (centrifugalpumpar)
• Förträngningspumpar (deplacementspumpar)
• Vätskeringpumpar
• Övriga pumpar

3.1.1 Rotordynamiska pumpar

Rotordynamiska pumpar karakteriseras till sin konstruktion av ett eller flera skovelförsedda pumphjul, som roterar i ett pumphus. De krafter, som uppkommer då skovlarna omströmmas av vätskan, utnyttjas vid energiomvandlingen. Allt efter den huvudsakliga riktning med vilken vätskan genomströmmar pumphjulen, benämnes de rotordynamiska pumparna som radialpumpar eller axialpumpar. Alternativt användes benämningarna centrifugalpumpar för radialpumpar respektive propellerpumpar för axialpumpar. Det förekommer även ett stort antal mellanformer mellan utpräglade radial- och axialpumpar, dessa kallas halvaxiella eller diagonalpumpar. De olika rotordynamiska pumparna (figur 3.1) är de vanligaste förekommande pumparna. Ur driftssynpunkt karakteriseras de av att volymströmmen genom pumpen vid ett givet driftsvarvtal bestäms av rådande mottryck.

Figur 3.1

3.1.2 Förträngningspumpar

Förträngningspumpar arbetar med innestängda vätskevolymer, som tvingas framåt i pumpriktningen och som trängs eller trycks ut vid pumputloppet. Den äldsta och kanske mest typiska förträngningspumpen är kolvpumpen. För varje kolvslag pressas en viss vätskevolym ut ur cylindern. Är antalet kolvslag per tidsenhet känt, så är också volymströmmen känd. Kolvpumpen tillhör den undergrupp bland förträngningspumparna, som arbetar med en fram- och återgående rörelse. Den andra undergruppen utgöres av de roterande förträngningspumparna. Hit hör exempelvis kugghjulspumpen där vätskan transporteras i kuggluckorna och där tryckskillnaden upprätthålls bl a genom tätningen i kuggingreppet. Andra exempel på roterande förträngningspumpar är skruvpumpar, vingpumpar, slangpumpar etc.

Figur 3.2

Förträngningspumpar levererar en volymström, som bortsett från läckage och eventuell komprimering av vätskan är oberoende av trycket vid pumpens utlopp. Normalt ökar emellertid det inre läckaget med ökande mottryck, varför volymströmmen i verkligheten minskar något då utloppstrycket ökar.

3.1.3 Vätskeringpumpar

Vätskeringpumpar är i vissa avseenden besläktade med förträngningspumparna. Då det excentriskt placerade pumphjulet roterar bildas en vätskering längs pumphusets innervägg. I skovelluckorna innanför vätskeringen uppstår under ett varv först ökande delvolymer (insug) och därefter minskande delvolymer (utlopp).

Figur 3.3

Sidokanalpumpen arbetar efter samma princip. Den har pumphjulet centriskt placerad och åstadkommer de under varvet varierande instängda delvolymerna genom att vätskeringen delvis tillåts att vandra ut i kanaler i pumphusets sidoväggar. Sidokanalernas djup varierar under varvet. Vätskeringpumpar är självsugande.

3.1.4 Övriga pumpar

Övriga pumpar, den sistnämnda huvudgruppen består av sådana utföranden, som inte låter sig inordnas varken bland rotordynamiska- eller vätskeringpumparna. Som exempel på pumpar ur huvudgruppen ”övriga pumpar” har strålpumpen och pitotrörspumpen utvalts.

I strålpumpens dysa, där hastigheten hos det drivande mediet ökar, sjunker det statiska trycket. Det pumpade mediet sugs in och blandas med det drivande. Den gemensamma vätskeströmmens hastighet nedbringas och det statiska trycket ökas i strålpumpens diffusor. Strålpumpen används bl a som vakuumpump och är självsugande.

Figur 3.4

Pitotrörspumpens roterande hus accelererar den inströmmande vätskan till hög hastighet. Vid det stillastående pitotrörets mynning råder ett högt statiskt tryck, som skapats dels av centrifugalkraftverkan och dels av uppbromsningen av vätskan framför pitotröret. Avsevärda tryck (av storleksordningen 10-talet MPa) kan åstadkommas på detta sätt. I efterföljande avsnitt i detta kapitel kommer pumpar inom de angivna huvudgrupperna att ges en mer detaljerad behandling med avseende på teoretiska aspekter, utförandeformer, driftsegenskaper och användningsområden. Avsikten är att skapa en välmotiverad grund för val av rätt pump för en given arbetsuppgift. Transportuppgiften definieras av vätskeegenskaper, volymflöde och uppfordringshöjd, samt av allmänna förutsättningar som exempelvis uppställning, sugförmåga, hygien etc.