Förträngningspumpars grunder

Förträngningspumpars grunder och teori är i princip mycket enkel. För varje arbetscykel, varje varv eller varje slag, stängs en viss vätskevolym in och transporteras från pumpinlopp till pumputlopp oberoende av det mottryck, som finns. Den instängda vätskevolymen beror enbart på storleken av förträngningspumpens håligheter eller det s k deplacementet*. Den uppnåbara tryckstegringen är i första hand bara beroende av konstruktionens mekaniska hållfasthet och tillgänglig driveffekt, vilket ofta kräver att en max tryckventil finns installerad i systemet eller integrerad i pumpen.

* Härav även benämningen deplacementpump.

Om man bortser ifrån det inre läckaget som uppstår i alla förträngningspumpar, blir det teoretiska volymflödet Q_teoretisk som pumpen ger:

Ekv. 3.20a

Q_teoretisk = volymflöde (m³/s)

D = deplacement (m³/varv eller slag)

n = varvtal eller slag per min (1/min)

De generella ekvationerna för att beräkna effekt, exempelvis ekvation 3.5, som redogjorts för i kapitel 3.2 Rotordynamiska pumpar kan också användas för förträngningspumpar. För förträngningspumpar är det dock vanligt att man anger tryckökningen p (tryckskillnaden mellan inloppet och utloppet) i bar, snarare än som i fallet för centrifugalpumpar där uppfordringshöjden anges i mvp (meter-vätske-pelare). Ekvationerna för tryck- och effektberäkning presenteras närmare längre fram i kapitel 3.3.4 Effektbehov och verkningsgrad.

Effektiviteten, eller verkningsgraden, hos en förträngningspump bestäms av de förluster som uppträder och utgörs i huvudsak av inre läckage, inre friktioner, strömningsförluster i inlopp och utlopp (portar) samt eventuella mekaniska förluster. Totalförlustens storlek beror sedan på både konstruktionsprincip och vätskeviskositet.

En jämförande teoretisk betraktelse för förträngningspumpar kan göras, om den mängd olika konstruktionsprinciper som finns, överföres till en ”ekvivalent” pump. Därvid skall de dimensioner, som bestämmer läckage, glidfriktionsförluster och ev övriga förluster, omräknas till att motsvara dem för en ekvivalent pump med samma prestanda och samma förluster. Den ekvivalenta pumpen -figur 3.14- studeras sedan beträffande förlusternas storlek. Som åskådningsexempel för en ekvivalent pump har här en kolvpump valts för att undvika att behandlingen blir alltför abstrakt.

Figur 3.14 Viktiga dimensioner hos en ”ekvivalent” förträngningspump av kolvtyp.

Förträngningspumpens nyttiga effekt är:

Nyttig effekt = p · Q

(Q ≈ slagvolym · slagantal)

Med beteckningarna

υ för kinematisk viskositet
N för slagantal (varvtal)
Q för volymflöde
p för tryckstegring