Kolvpump
En kolvpump utförs vid mindre volymflöden med en cylinder, som kan vara enkelverkande eller dubbelverkande. Med flera parallellkopplade cylindrar utjämnas flödet i sug- och tryckledningar- figur 3.107 – samtidigt som driveffekten får motsvarande utjämning. Särskilt gynnsamt är parallellkoppling av ett udda antal cylindrar som 3, 5 eller, 7 stycken. För att minska flödesvariationerna och av dem beroende störningar, speciellt svängningar i sug- och tryckledningar, kan sug- och tryckklockor vara sammanbyggda med pumpen.
Figur 3.107 Flödesvariation hos kolvpumpar beror på cylinderantal.
Slagantalet n i slag/min för en kolvpump bestäms av kolvpumpens medelkolvhastighet vi m/s, som beror av slaglängden s i m enligt:
Ekv 3.39
Medelkolvhastigheten bestämmer kolvens acceleration, som ej får vara större än att vätskan hinner med i kolvrörelsen. Medelkolvhastighetien kommer därigenom att bero på anläggningens NPSH-värden genom att tillgängligt NPSH-värde momentant används för acceleration av vätskan i sugledning och i pumpens sugkanaler. Ventilbelastning och slag i ventiler beror även av medelkolvhastigheten. Denna blir därför förhållandevis låg med normala värden på 0,5 till 1 m/s -jämför även figur 4.108.
Figur 3.108 Teoretisk gräns för medelkolvhastighet med motsvarande praktiskt uppnåbara gränsvärden.
Kolvpumpens ventiler utföres som kul-, kägel- eller tallriksventiler. Vid höga tryckstegringar ställs mycket stora krav på materialet i ventilernas tätningsytor. Ventilerna är normalt styrda enbart av vätsketrycket med viss hjälpverkan från fjädrar, men de kan även vara tvångsstyrda från drivmekanismen. Alltefter kolvens proportioner skiljer man mellan plungeutförande och skivkolvsutförande – figur 3.109.
Figur 3.109 Kolvpumpar av plungetyp – vänstra bilden och med skivkolv – högra bilden.
Kolvpumpar av plungetyp används för höga och mycket höga tryckstegringar upp till 300-500 MPa. Avtätning mellan plunge och cylinder sker genom tätningselement direkt verkande mot plungen – figur 3.110. Tätningselementet kan variera från en enkel flättätning till kombinationer av olika tätningar med mellanliggande kammare för spärr-, spol- och kylvätska – figur 3.110. Med det senare utförandet kan praktiskt taget alla vätskor pumpas oavsett föroreningar, giftighet osv. Drivanordningen – oftast en vevmekanism – blir mycket omfattande vid höga tryckstegringar för att då kunna överföra och ta upp de stora kolvkrafterna-figur 3.111.
Kolvpumpar av plungetyp finns i många speciella utföranden för de mest skilda arbetsuppgifter. Sålunda används s k betongpumpar för pumpning av betong vid större anläggningsarbeten med tryckstegringar på 2-5 MPa och volymflöden upp till 200 m3/h. Pumpen är av plungetyp och är normalt hydrauldriven samt är ofta sammanbyggd med en särskild matare och en omrörare för betongen.
Figur 3.110 Tätningselement för plunge i högtryckskolvpump.
Kolvpump
Figur 3.111 Kolvpump av plungetyp för höga tryckstegringar.
Kolvpumpar med skivkolv har i allmänhet en kolvring (kolvtätning) placerad i kolven. Kolven är vidare försedd med en kolvstång, som vid dubbelverkande utförande förs ut genom en kolvstångstätning. – figur 3.112. Drivning sker från en vev- eller excenterrörelse vid eldrift eller direkt från en till kolvstången kopplad ångcylinder vid ångdrift. Kolvpumpar med skivkolv har ungefär samma insatsområde som små och medelstora turbopumpar, dvs tryckstegringar upp till c:a 2 MPa, men har jämfört med dessa den stora fördelen att de lika lätt ”pumpar” både gas och vätska. De får därigenom ypperliga självsugande egenskaper och används t ex för bottenlänsning av tankar.
Mindre kolvpumpar för hushållsbruk utförs hand- eller eldrivna med en enda cylinder. För högtrycksspolning finns vidare snabbgående flercylindriga pumpar med ungefär samma uppbyggnad som kolvpumpar för hydraulik.
Kolvpumpar finns tillgängliga i en mängd olika materialkombinationer för både smörjande och icke smörjande vätskor. Viskositetsområdet är mycket stort- från vatten till trögflytande pastor.
Figur 3.112 Kolvpump med skivkolv för t ex. vatten.