Principe van een centrifugaalpomp

1. Principe van een centrifugaalpomp

Pompen zijn te omschrijven als apparaten die in staat zijn om vloeistoffen door een leiding te transporteren. De pompen bereiken dit, doordat ze de vloeistof in het leidingsysteem onder een hogere druk brengen, waardoor de leidingweerstand, het hoogteverschil en de weerstand van de appendages overwonnen kunnen worden. Hierdoor gaat de vloeistof in het leidingsysteem stromen. Er bestaan veel verschillende soorten pompen en deze worden in het algemeen ingedeeld op werkingsprincipe: dynamisch of verdringing.

Dynamische pompen hebben in het algemeen een roterende component die energie aan de vloeistof afgeeft in de vorm van energie en druk. Verdringerpompen werken met kamers die een vast volume hebben, waarin de vloeistof van de zuigzijde naar de perszijde van de pomp wordt verdrongen. In dit boek concentreren we ons op de centrifugaalpompen, die de grootste groep vertegenwoordigt binnen de klasse van de dynamische pompen.

1.1 Doorsnede van een centrifugaalpomp.

De centrifugaalpomp bestaat uit een waaier die op een as is aangebracht. Deze waaier draait rond in het pomphuis, aangedreven door een motor of een andere roterende aandrijving. Aan het pomphuis kunnen een zuigleiding en een persleiding aangesloten worden. De waaier bestaat over het algemeen uit twee platen, waar schoepen tussen zijn aangebracht. Het werkingsprincipe van een centrifugaalpomp is betrekkelijk eenvoudig. De vloeistof komt axiaal de pomp binnen in het oog van de waaier. Als de waaier draait, wordt de vloeistof in de waaierkanalen meegenomen en krijgt een snelheid in de richting van de omtrek van de waaier (tangentiele snelheid).
Door de centrifugale werking wordt op hetzelfde moment de vloeistof naar de buitenomtrek van de waaier gedrukt. De mechanische energie die aan de vloeistof wordt afgegeven, wordt omgezet in potentiële energie (druk) en kinetische energie (snelheid). Zodra de vloeistof de waaier verlaat, stopt het afgeven van energie aan deze vloeistof.

De vloeistof die de waaier verlaten heeft, zorgt voor een zuigende werking, waardoor er weer nieuwe vloeistof de pomp binnenstroomt. Door dit principe van energieafgifte aan de vloeistof ontstaat een constante stroming.

1.2 Principe van de werking van een centrifugaalpomp.

De schoepen van de waaier zijn ten opzichte van de draairichting achterover gebogen.
Er is voor deze vorm gekozen, omdat op deze wijze voornamelijk een toename van de druk gerealiseerd wordt. De kromming van de schoepen kan enkelvoudig of tweevoudig zijn.
De schoepen met een tweevoudige kromming zijn als het ware getordeerd over de lengte.
Hoge vloeistofsnelheden gaan gepaard met grote verliezen. Deze verliezen zijn bijna evenredig aan het kwadraat van de vloeistofsnelheid.

Bij een pomp wordt een verhoging van de druk als uitgangspunt genomen. Vanwege de centrifugale werking van de waaier treedt naast de druktoename ook een snelheidstoename van de vloeistof op. Het teveel aan snelheidsenergie moet in statische druk omgezet worden en dit gaat gepaard met veel verlies.

Bij het verlaten van de waaier ontstaan er vloeistofwervelingen in het pomphuis. Deze wervelingen veroorzaken veel verliezen en daarom wordt maar een klein gedeelte van de snelheidsenergie omgezet in druk. Dit omzetten van snelheidsenergie in statische druk vindt plaats in het zich geleidelijk verwijdende kanaal van het pomphuis, dat om de waaier zit. Vanwege de vorm wordt een pomphuis ook wel spiraalhuis of slakkenhuis genoemd.

Bij het omzetten van snelheidsenergie in statische druk neemt in het pomphuis de druk in de richting van de persflens toe. Vanwege de gestage toename van de druk ontstaat er een resulterende kracht F op de waaier en daardoor ook op de as en de lagering. Bij pompen die hoge opvoerdrukken kunnen bereiken, kunnen deze krachten hoog oplopen.
Bij een centrifugaalpomp die uitgerust is met leischoepen, is de druk over de gehele omtrek van de waaier even groot, waardoor de belasting van as en lagering binnen acceptabele waarden blijft.