Typy wirników w agregatach pompowych do igłofiltrów, odwadniania i ścieków
Większość agregatów pompowych stosowanych do obsługi igłofiltrów, odwadniania , przepompowywania wody zanieczyszczonej, ścieków oparta jest o pompy wirowe, odśrodkowe. Dlatego też ich rozwiązania konstrukcyjne, nawet różnych producentów są często wzajemnie do siebie zbliżone. Występują jednak różnice. Naszym zdaniem jedną z istotniejszych, jest rodzaj wirnika zastosowany w pompie odśrodkowej. Rodzaj wirnika determinuje często większą lub mniejszą przydatność pompy w określonym zastosowaniu, wolny przelot zanieczyszczeń a także zużycie energii/paliwa.
Wśród agregatów pompowych spalinowych i elektrycznych spotykanych na rynku, najczęściej spotykamy następujące rodzaje wirników:
- Wirniki półotwarte
- Wirniki zamknięte
- Wirniki typu vortex
- Wirniki odśrodkowo-śrubowe
- Wirniki kanałowe
Wirniki półotwarte
Agregaty pompowe z wirnikami półotwartymi
Bardzo duży udział wśród pomp wirowych w Polsce (najprawdopodobniej największy) mają agregaty pompowe z wirnikami typu półotwartego. Stosowane są one szeroko w odwodnieniach, w pompach do igłofiltrów, pompach szlamowych itp.
W przypadku wirnika półotwartego, z tarczą wzmacniającą (tylną) połączone są łopatki. Łopatki wirnika obracają się zwykle z niewielkim luzem wzdłuż ścianek obudowy pompy. Front łopatek, jest zazwyczaj bardzo zbliżony do płyty ciernej przedniej (zwykle występuje luz ok. 0.5-2mm). Obecność płyty ciernej, która jest wymienna, zabezpiecza przez wycieraniem się korpusu pompy. Z drugiej strony „za wirnikiem”, znajduje się z reguły tylna płyta cierna. W trakcie prac najbardziej zużywa się wirnik oraz przednia płyta cierna, a zdecydowanie mniej płyta tylna.
Pompy wirowe do odwadniania, zazwyczaj posiadają 2-3 łopatki, czasami więcej (np. 5). Łopatki z reguły są zakrzywione zgodnie z kierunkiem obrotu
Głębokość łopatek w pompie wirowej z wirnikiem półotwartym, a także przestrzeń między nimi determinują wolny przelot zanieczyszczeń jaki jest w stanie przepompować pompa. W najpopularniejszych na rynku pompach z wirnikiem półotwartym, przeloty zanieczyszczeń wynoszą od 15 do 80mm. Jeśli agregat pompowy ma być odpowiedni do pompowania ścieków, przelot powinien być możliwie duży (najlepiej powyżej 50mm).
W miarę zużycia elementów roboczych, wycierają się łopatki wirnika oraz płyta cierna co m.in. sprawia że zwiększa się luz pomiędzy płytą cierną a wirnikiem. Gdy luz jest już kilkumilimetrowy (np. 5-10mm) daje on w efekcie drastyczne osłabienie charakterystyki pompy, zmniejszenie jej sprawności (czyli będzie mniej efektywnie zużywała moc silnika).
Rekomendowanym pierwszym działaniem naprawczym jest wymiana płyty ciernej, lub dodanie dodatkowej drugiej cienkiej płyty, tak aby płytę cierną zbliżyć do wirnika agregatu pompowego.
Jeśli łopatki wirnika są istotnie zużyte (np. 10mm) , zdecydowanie warto także wymienić wirnik.
Płyty ścierne odpowiadają kształtem wirnikowi więc mogą być zarówno płaskie jak i wklęsłe.
Stan wirnika jest bardzo ważny w pompach samozasysających, które nie posiadają pompy próżniowej. W takich agregatach, gdy wirnik będzie częściowo zużyty (szczególnie zewnętrzne powierzchnie łopatek) to nawet jeśli wydajność pompy będzie zadowalająca, może drastycznie obniżyć się możliwa głębokość samozasysania (np. z 7-8m do 2-3m). Stąd też w pompach samozasysających bez pompy próżniowej, szczególnie trzeba zwracać uwagę na ewentualne zużycie części roboczych.
Wirniki półotwarte można znaleźć w urządzeniach wielu marek np. agregaty pompowe ze wspomaganiem próżniowym Geco Power . (serie MPD, MPE, SP), samozasysające pompy Victor Pumps, pompy Godwin serie CD i HL, pompy Varisco seria J, pompy Gorman Rupp seria T i inne.
Specyficzne rozwiązanie zastosowano w pompach samozasysających Robusta , gdzie zamiast płyty ciernej, występuje korpus wewnętrzny.
Jeśli chodzi o materiały wykonania wirników, to w agregatach pompowych do odwadniania najczęściej stosowane są wirniki z żeliwa sferoidalnego (znacznie większa odporność na wycieranie w porównaniu do żeliwa szarego), czasami stosowana jest stal nierdzewna, lub specyficzne stopy.
W naszej flocie wynajmu pomp do odwadniania, igłofiltrów oraz pomp do ścieków, bardzo wiele urządzeń do pompowania wody zanieczyszczonej to właśnie pompy spalinowe i elektryczne z wirnikami półotwartymi (m.in. pompy Geco Power seria MPD , Flygt BWV, Godwin CD150M, Godwin CD225M). Wirniki półotwarte są w zasadzie standardem w konstrukcji pomp samozasysających do wody zanieczyszczonej (bez pomp próżniowych)
Wirniki zamknięte
Agregaty pompowe oparte o wirniki zamknięte
Kolejnym rozwiązaniem w zakresie wirników pomp elektrycznych i spalinowych do igłofiltrów, odwadniania, ścieków są wirniki typu zamkniętego.
W wirniku typu zamkniętego, jego łopatki zlokalizowane są pomiędzy dwoma ścianami – płytami (zintegrowanymi zwykle jako jeden odlew lub element spawany) . Łopatki dodatkowo z reguły zakrzywiają się ku tyłowi , zgodnie z kierunkiem obrotu.
Agregaty pompowe z wirnikami zamkniętymi nie posiadają typowej płyty ściernej, posiadają jednak z reguły pierścień ścierny (ang. wear ring) znajdujący się pomiędzy wirnikiem a ścianą korpusu pompy od strony ssania.
W przypadku wirników zamkniętych, z reguły zużycie wirnika na wycieranie jest znacznie wolniejsze niż przy wirnikach półotwartych. Z kolei stosunkowo szybko zużywa się pierścień ścierny, który trzeba regulować a następnie wymieniać aby utrzymać parametry hydrauliczne.
Wirniki zamknięte mogą posiadać analogiczne wolne przeloty zanieczyszczeń jak wirniki półotwarte (np. 30-75mm dla pomp o wydajnościach do 400-500m3/godz). Stąd też agregaty pompowe z pompami tego typu nadają się do pompowania cieczy zanieczyszczonych.
Do przykładowych typów agregatów pompowych, w których stosuje się wirniki zamknięte można zaliczyć pompy spalinowe wysokiej wydajności Global Pump (serie GST , GHT , pompy wysokiego podnoszenia GHH) i pompy Pioneer Pump (np. seria PP).
Wirniki typu vortex
Agregaty pompowe do ścieków z wirnikami niezatykającymi się typu vortex
Wirnik typu otwartego – vortex, można określić jako specyficzny przypadek wirnika półotwartego posiadającego tylną tarczę wzmacniającą z którą połączone są łopatki, natomiast odległośc między łopatkami a tarczą przednią (lub korpusem) jest duża (np. 40-200mm). Stosunkowo duża wolna przestrzeń między łopatkami a korpusem pozwala na transport cieczy zawierających nawet duże części stałe. Dlatego też tego typu wirniki, z powodzeniem stosowane są do pompowania ścieków, szlamów. Możliwość ich zatkania jest niezmiernie ograniczona.
Agregaty pompowe z wirnikiem typu vortex, stosowane są przede wszystkim w tych zastosowaniach, gdzie konieczne jest pompowanie cieczy zawierających duże części stałe i substancje włókniste które owijałyby się wokół klasycznych wirników półotwartych czy zamkniętych. Tego typu pompy bardzo cenione są przy pompowaniu ścieków i projektach typu „bypass ściekowy”.
W zakresie stosowanych do wykonania wirników materiałów , najczęściej spotykane jest żeliwo szare, żeliwo utwardzone (w tym sferoidalne). Szybkość zużycia wirnika typu vortex jest znacznie mniejsza niż innych typów wirników. Dzieje się tak dlatego, że tylko 20-30 % przepływającej cieczy ma kontakt z wirnikiem.
Główną wadą tego typu wirników, jest obniżona sprawność hydrauliczna , co przekłada się na większe zużycie paliwa (czasami 70-100% wyższe niż przy innych typach wirników). Jednak przy pompowaniu ścieków, nieraz mogą być najlepszym rozwiązaniem. Co z tego że wirnik półotwarty/zamknięty teoretycznie da o połowę mniejsze zapotrzebowanie na moc/energię/paliwo jeśli przy pompowaniu ścieków po częściowym zapchaniu jego efektywność w zakresie przepływu będzie istotnie niższa. Dlatego też w zastosowaniach w pompowaniu ścieków, należy brać pod uwagę wiele kryteriów, nie tylko teoretyczne spalanie (wyznaczane przy pompowaniu wody czystej).
Agregaty pompowe do ścieków z wirnikami typu Vortex posiadają także z reguły niższe maksymalne wysokości podnoszenia w porównaniu do pomp z wirnikami zamkniętymi/półotwartymi.
Przy pompowaniu ścieków, bardzo często linia ssawna agregatu pompowego z wirnikiem typu vortex, może być pozbawiona kosza ssawnego, z racji niezatykającej się konstrukcji, podczas gdy dla pomp z innymi typami wirników, filtr ssawny jest zdecydowanie rekomendowany.
Do przykładowych znanych na rynku typów agregatów pompowych, w których stosuje się wirniki typu vortex można zaliczyć pompy spalinowe Flygt DWV , a także agregaty pompowe Selwood serii S. W naszej ofercie wynajmu pomp do ścieków posiadamy kilka modeli pomp spalinowych do ścieków Flygt DWV (DWV100, DWV125, DWV150,DWV200).
Wirniki śrubowo-odśrodkowe
Bardzo specyficznym i dość unikalnym rozwiązaniem stosowanym w niektórych typach agregatów pompowych, są pompy z wirnikami śrubowo-odśrodkowymi. Pompy wyposażone w typ wirnika łączą w sobie cechy pomp wirowych i wyporowych. Z tego też powodu krzywe charakterystyki są dość strome, a pompy są w stanie pompować medium o podwyższonej lepkości.
Specjalny kształt wirnika, przypominający śrubę, w trakcie pompowania minimalizuje zjawisko owijania się części włóknistych , a spore przeloty kulowe nie pozwolą na szybkie zatkanie się pompy.Zamiaast klasycznej płyty ciernej, czy pierścienia ssawnnego, zastosowano tzw. „stożek ssawny”
Pompy z wirnikami śrubowo-odśrodkowymi są cenione przede wszystkim przy pompowaniu ścieków, gdzie uzyskujemy zbliżony brak zatykania pompy jak przy wirnikach vortex przy dużo większej sprawności więc mniejszym zapotrzebowaniem na moc/energię/paliwo.
Przeloty zanieczyszczeń wirników śrubowo-odśrodkowych w agregatach pompowych do odwadniania i ścieków, z reguły mieszczą się w granicy 75-120mm.
Tego typu wirniki nie są także niestety pozbawione wad. Specyficzny, niesymetryczny kształt wirnika, powoduje że jest on trudny do wyważenia (i „gubi” wyważenie w czasie), a dodatkowo już niewielkie zużycie powierzchni wirnika czy stożka ssawnego powoduje gwałtowne pogorszenie się charakterystyki pompy.
Wirniki śrubowo-odśrodkowe stosowane są przede wszystkim w pompach produkcji Hidrostal, które można znaleźć w kilku markach agregatów pompowych. W naszej ofercie wynajmu posiadamy m.in. specjalne wersje pomp DWV E125 z pompami Hidrostal oraz pompy Betsy 125H.
Wirniki kanałowe
Jeszcze jednym typem wirników, które możemy spotkać w agregatach pompowych do wody zanieczyszczonej i ścieków, jest wirnik kanałowy. Jest to typ wirnika w którym ciecz przechodzi całkowicie przez niego (w przeciwieństwie np. to vortex). Wirnik tego typu posiada jeden lub więcej kanałów pozwalających na transport cieczy z elementami stałymi.
Wirniki kanałowe można spotkać w niektórych pompach do ścieków produkcji BBA (np. BA100K).
Inne wirniki specjalne
Ostatnim typem wirników, o których chcielibyśmy wspomnieć są specjalnie projektowane wirniki poszczególnych producentów, często patentowane. Jednym z przykładów może być niezatykający się wirnik marki Flygt typu N. Wygląda on jak na rysunku poniżej.
Wirniki Flygt N są znane przede wszystkim z pomp zatapialnych i elektrycznych suchostojących do ścieków, można jednak znaleźć ich implementacje w agregatach pompowych. Zostały zaimplementowane w ostatnich latach w kilku modelach agregatów pompowych Godwin Dri Prime, seria NC.
