Čerpadlá sú neoddeliteľnou súčasťou mnohých priemyselných a komerčných aplikácií, kde je potrebné presúvať kvapaliny z jedného miesta na druhé. Medzi rôznymi typmi čerpadiel zohrávajú radiálne odstredivé čerpadlá kľúčovú úlohu vďaka svojej efektívnosti a spoľahlivosti. Tento článok sa zameriava na princíp fungovania radiálneho odstredivého čerpadla, jeho konštrukciu, výhody a aplikácie.
Úvod do Hydrodynamických Čerpadiel
Všeobecne pri návrhu alebo výbere čerpadla je potrebné zohľadňovať veľmi rôznorodé požiadavky, týkajúce sa hlavne fyzikálno-chemických vlastností čerpanej kvapaliny, požadovaného prietoku kvapaliny a potrebnej sacej a výtlačnej výšky a charakteristiky čerpadla. Čerpané kvapaliny môžu byť napríklad viac, alebo menej viskózne, môžu byť bez tuhých častíc, alebo môžu obsahovať tuhé častice, suspenzie.
Hydrodynamické čerpadlá sú čerpadlá s nepriamou premenou mechanickej práce na potenciálnu energiu. V týchto čerpadlách sa mechanická práca motora mení na pohybovú energiu kvapaliny a táto sa vo výtlačnom hrdle čerpadla premieňa na potenciálnu energiu. Hydrodynamické čerpadlá sa vyznačujú rovnomernejším chodom, menšími rozmermi a jednoduchšou výrobou. Existujú dva základné druhy hydrodynamických čerpadiel: radiálne a axiálne.
Princíp Fungovania Radiálneho Odstredivého Čerpadla
Radiálne čerpadlá čerpajú kvapalinu rýchlo sa otáčajúcim lopatkovým kolesom. Lopatkové koleso je uložené v špirálovej skrini, ktorej obvod vyúsťuje do výtlačného hrdla. Kvapalina vstupuje do čerpadla nasávacím hrdlom čerpadla axiálne, ku stredu lopatkového kolesa. Na lopatkovom kolese sa otáča o 90° a odstredivou silou je hnaná pozdĺž lopatiek k obvodu, kde vystupuje výtlačným hrdlom čerpadla. Odstredivá sila spôsobuje, že v nasávacom hrdle je podtlak a vo výtlačnom hrdle je zvýšený tlak. Rýchlosť prúdenia kvapaliny je závislá na obvodovej rýchlosti obežného kolesa.
Podtlak a Tlak
Odstredivá sila, ktorá vzniká otáčaním lopatkového kolesa, je kľúčovým prvkom v princípe fungovania tohto čerpadla. Táto sila vytvára podtlak v nasávacom hrdle, čo umožňuje, aby bola kvapalina nasávaná do čerpadla. Súčasne sa vytvára zvýšený tlak vo výtlačnom hrdle, ktorý umožňuje kvapaline prúdiť do výstupného potrubia.
Prečítajte si tiež: Odstredivé čerpadlá – prehľad
Viacstupňové Odstredivé Čerpadlá
Pri čerpaní kvapalín sa používajú na dosiahnutie vyššej výtlačnej výšky viacstupňové odstredivé čerpadlá. Tieto čerpadlá obsahujú viacero lopatkových kolies usporiadaných za sebou, čo umožňuje postupné zvyšovanie tlaku kvapaliny.
Konštrukcia Radiálneho Odstredivého Čerpadla
Radiálne odstredivé čerpadlo sa skladá z niekoľkých kľúčových komponentov, ktoré spolupracujú na efektívnom prenose kvapaliny:
- Lopatkové koleso (obežné koleso): Toto je rotujúca časť čerpadla, ktorá obsahuje lopatky. Lopatky prenášajú energiu na kvapalinu a nútia ju radiálne prúdiť od stredu k obvodu.
- Špirálová skriňa (volúta): Špirálová skriňa obklopuje obežné koleso a slúži na zber kvapaliny vytekajúcej z obežného kolesa a jej vedenie do výtlačného hrdla. Jej tvar postupne zväčšuje prierez, čím sa znižuje rýchlosť kvapaliny a zvyšuje sa tlak.
- Nasávacie hrdlo: Umožňuje vstup kvapaliny do čerpadla.
- Výtlačné hrdlo: Umožňuje výstup kvapaliny z čerpadla.
- Hriadeľ: Spája obežné koleso s motorom, ktorý poháňa čerpadlo.
- Ložiská: Podporujú hriadeľ a umožňujú jeho plynulé otáčanie.
- Tesnenia: Zabraňujú úniku kvapaliny z čerpadla.
Porovnanie s Axiálnymi Čerpadlami
Axiálne čerpadlá majú obežné koleso v tvare niekoľko krídlovej vrtule. Nasávaná kvapalina vteká do čerpadla v axiálnom smere a po prietoku čerpadlom vyteká opäť v axiálnom smere. Na rozdiel od radiálnych čerpadiel, kde kvapalina prúdi radiálne od stredu k obvodu, v axiálnych čerpadlách prúdi kvapalina rovnobežne s osou otáčania obežného kolesa. Axiálne čerpadlá sú vhodnejšie na aplikácie, kde je potrebný vysoký prietok pri nízkej výtlačnej výške.
Výhody Radiálnych Odstredivých Čerpadiel
Radiálne odstredivé čerpadlá ponúkajú niekoľko výhod, ktoré ich robia populárnymi v rôznych aplikáciách:
- Vysoká účinnosť: Sú schopné dosiahnuť vysokú účinnosť premeny energie, čo vedie k zníženiu prevádzkových nákladov.
- Spoľahlivosť: Majú jednoduchú konštrukciu s minimom pohyblivých častí, čo znižuje riziko porúch a predlžuje životnosť.
- Univerzálnosť: Sú vhodné na čerpanie rôznych typov kvapalín, od čistej vody po viskózne kvapaliny a suspenzie.
- Široký rozsah výkonu: Dostupné sú v rôznych veľkostiach a výkonových variantoch, čo umožňuje ich prispôsobenie rôznym aplikáciám.
- Jednoduchá údržba: Vďaka jednoduchej konštrukcii je údržba a opravy relatívne jednoduché a nenákladné.
Aplikácie Radiálnych Odstredivých Čerpadiel
Radiálne odstredivé čerpadlá sa používajú v širokom spektre aplikácií v rôznych odvetviach priemyslu a v komunálnej sfére:
Prečítajte si tiež: BMW E36 316i: Výmena vodného čerpadla
- Vodárenstvo a kanalizácia: Čerpanie vody pre zásobovanie domácností, priemyselných podnikov a poľnohospodárstvo, čerpanie odpadových vôd.
- Priemysel: Používajú sa v chemickom, petrochemickom, potravinárskom a farmaceutickom priemysle na prenos rôznych kvapalín.
- Energetika: Čerpanie chladiacej vody v elektrárňach, prenos palív.
- Poľnohospodárstvo: Zavlažovanie polí, čerpanie hnojovice.
- Kúrenie a klimatizácia: Cirkulácia vody v vykurovacích a chladiacich systémoch.
- Vetranie: Axiálny ventilátor alebo akýkoľvek iný ventilátor vám umožní postupne vyčistiť miestnosť a vytvoriť tak priestor pre nový, čerstvý vzduch, ktorý je nevyhnutný pre správnu funkciu. Princíp fungovania nie je vôbec komplikovaný. Áno, skladá sa z niekoľkých ďalších prvkov, ale ich práca je zrozumiteľná a veľmi definovaná. Na zostavenie systému sa používajú ventilačné kanály umiestnené na určených miestach. Inovatívny nástenný ventilátor je umiestnený vo vnútri miestnosti, kde bude zodpovedný za správnu cirkuláciu vzduchu.
Iné Typy Čerpadiel
Popri radiálnych a axiálnych čerpadlách existujú aj ďalšie typy čerpadiel, ktoré sa používajú v špecifických aplikáciách:
- Hydrostatické čerpadlá: Sú čerpadlá s priamou premenou mechanickej práce na potenciálnu - tlakovú energiu. Tlakovú energiu dodávajú čerpanej kvapaline priamym pôsobením funkčnej časti čerpadla na dopravovanú kvapalinu. Príkladom sú piestové, membránové, lamelové, zubové, Rootsove a vretenové čerpadlá.
- Špeciálne čerpadlá: Hadicové čerpadlá sa používajú na dopravu menších množstiev kvapalín. Na dopravu kvapalín sa používajú aj čerpadlá využívajúce na získanie potrebného rozdielu mernej mechanickej energie kvapaliny na vstupe a výstupe dopravného potrubia aj iné spôsoby, než aké boli popísané v predchádzajúcom texte. Ide o prúdové čerpadlá, mamutky, monžíky a trkače.
Hydrostatické Čerpadlá
- Piestové čerpadlá: Funkčnou časťou piestových čerpadiel je piest pohybujúci sa v pracovnom priestore (valci) čerpadla. Pohyb piesta spôsobuje, že vznikajúcim podtlakom a pretlakom sa striedavo otvára a zatvára nasávací a výtlačný ventil. Vratný pohyb piestov čerpadiel sa konštrukčne rieši kľukovým alebo vačkovým hriadeľom.
- Membránové čerpadlá: Membránové čerpadlá nachádzajú uplatnenie tam, kde je potrebné čerpanú kvapalinu hermeticky oddeliť od hnacieho piesta. Používajú sa na čerpanie veľmi korozívnych alebo erozívnych kvapalín. Pružná membrána čerpadiel slúži na rozdelenie pracovného priestoru čerpadla na dve časti.
- Lamelové čerpadlá: Lamelové čerpadlá sú tvorené statorom s valcovou komorou, v ktorej je excentricky vložený rotor. Ten má drážky, v ktorých sú zasunuté lamely. Pri pohybe rotora sú lamely odstredivou silou pritláčané ku stenám statora.
- Zubové čerpadlá: Zubové čerpadlá sú hydrostatické čerpadlá tvorené dvojicou ozubených kolies s čelným evolventným ozubením, ktoré sú uložené v presne vyrobenej skrini čerpadla, ktorá tesní ich obvod a boky. Kvapalina nasávaná podtlakom, ktorý vznikol pri výbehu zubov zo zubových medzier, sa dopravuje v zubových medzerách po obvode skrine a je vytláčaná v mieste, kde do zubových medzier jedného kolesa vnikajú zuby druhého kolesa. Zubové čerpadlá sa používajú najmä na čerpanie mastiacich olejov alebo na čerpanie a dávkovanie veľmi viskóznych kvapalín.
- Rootsove čerpadlá: Rootsove čerpadlá majú konštrukciu a princíp činnosti podobné ako zubové čerpadlo. Namiesto ozubených kolies však používajú dve do seba zapadajúce rotujúce piesty, ktoré majú tvar naznačený na obrázku.
- Vretenové čerpadlá: Vretenové čerpadlá patria tiež k hydrostatickým čerpadlám. Čerpací účinok týchto čerpadiel sa dosahuje otáčaním závitových vretien, pričom kvapalina sa dopravuje závitovými priestormi. Vyrábajú sa čerpadlá jedno, dvoj a viacvretenové. Vreteno, ktoré tvorí rotor jednovretenového čerpadla má tvar jednochodej zaoblenej skrutky a je výstredne uložené v statore. Stator čerpadla má v priečnom reze oválnu dutinu, ktorá tvorí pozdĺž statora dvojchodý skrutkový priestor. Vnútorná časť statora je vyrobená z elastického materiálu, pružnej gumy alebo mäkčeného plastu. Vreteno sa otáča okolo svojej osi a zároveň po kružnici s malým priemerom rovným dvojnásobku výstrednosti. Tieto čerpadlá sú samonasávacie a môžu sa používať aj na čerpanie suspenzií. V takomto prípade použitia je však rotor aj stator čerpadla namáhaný abrazívnymi účinkami tuhých častíc čerpanej suspenzie.
Dôležitosť Správneho Vetrania
Nesprávne vetranie má vážne následky. Možno nebudú viditeľné hneď, ale po chvíli budú veľmi nápadné. Medzi problémy, ktoré môžu vzniknúť pri nedostatočnej cirkulácii vzduchu, patrí vzhľad vlhkosti, najmä v kuchyni alebo v kúpeľni. Na rozdiel od vzhľadu je nedostatok vhodného výstupu pre vlhký vzduch veľmi nebezpečný. Spôsobuje tvorbu plesní a plesní, ktoré majú zlý vplyv na ľudský organizmus. Okrem toho môže negatívne ovplyvniť steny a materiály použité na ich dokončenie.Ak sú okná a dvere domu tesné, v dôsledku zlej cirkulácie sa vzduch opotrebúva a ťažko znesie. Niekedy je cítiť zatuchnutý zápach a zmes všetkých pachov, ktoré sa objavia v prostredí. Ovplyvňuje to tiež vašu pohodu.
Aké sú ďalšie výhody inštalácie mechanického alebo gravitačného vetrania? Skupina komponentov, medzi ktoré patrí nástenný axiálny ventilátor , kanály, vzduchotechnická jednotka a ďalšie sekundárne prvky, zaisťuje stály prísun čerstvého vzduchu. Pomocou panelu môžete navyše nastaviť intenzitu prúdenia vzduchu podľa svojich potrieb. Inštalácia nevydáva nepríjemné zvuky, takže sa nemusíte obávať neustáleho hučania na úkor čerstvého vzduchu. V prípade potreby môžete systém vybaviť aj výmenníkom tepla. Zostavenie všetkých prvkov systému vyžaduje presnosť.
Prečítajte si tiež: Bezpečnosť a obehové čerpadlá
tags: #radialne #odstredive #cerpadlo