Progresserande kavitetspump

Pcp-thumb.gif

En fortskridande kavitetspump är en typ av positiv deplacementpump och är också känd som en progressiv kavitetspump , progg kavitetspump , excentrisk skruvpump eller kavitetspump . Den överför vätska med hjälp av en sekvens av små diskreta kaviteter med fast form genom pumpen när dess rotor vrids. Detta leder till att den volymetriska flödeshastigheten är proportionell mot rotationshastigheten (dubbelriktad) och att låga nivåer av skjuvning appliceras på den pumpade vätskan.

Dessa pumpar kan användas vid vätskemätning och pumpning av viskösa eller skjuvkänsliga material. Kaviteterna smalnar av mot sina ändar och överlappar varandra. När en kavitet minskar en annan ökar, har nettoflödesmängden minimal variation eftersom den totala förskjutningen är lika. Denna design resulterar i ett flöde med liten eller ingen puls.

Det är vanligt att utrustning hänvisas till av den specifika tillverkaren eller produktnamnen. Därför kan namnen variera från bransch till bransch och även regionalt; exempel inkluderar: Moineau (efter uppfinnaren, René Moineau ). De ursprungliga 4 tillverkningslicenserna utfärdades till; MOYNO pump [Americas], Mono pump [UK, Europe], Gardier [Belgien] och PCM.

En fortskridande kavitetsrotor och stator kan också fungera som en motor ( lermotor ) när vätska pumpas genom dess inre. Tillämpningar inkluderar riktad brunnsborrning.

Teori

drivmekanismens två universalleder .
En utskuren ritning av gummistatorn.
Formen på hålrummen mellan rotorn och statorn.

Den fortskridande kavitetspumpen består normalt av en spiralformad rötor och en dubbelspiral, två gånger det våglängds spiralformade hålet i en stator. Rotorn tätar tätt mot statorn när den roterar och bildar en uppsättning hålrum av fast storlek däremellan. Kaviteterna rör sig när rotorn roteras men deras form eller volym ändras inte. Det pumpade materialet flyttas in i hålrummen.

Principen för denna pumpteknik missförstås ofta. Ofta tros det uppstå på grund av en dynamisk effekt som orsakas av motstånd eller friktion mot skruvrotorns rörliga tänder. I verkligheten beror det på de förseglade hålrummen, som en kolvpump , och har därför liknande funktionsegenskaper, som att kunna pumpa med extremt låga hastigheter, även vid högt tryck, vilket visar att effekten är rent positiv deplacement. Rotorn "klättrar" i det inre hålrummet på ett orbitalt sätt (se pump ).

Vid tillräckligt högt tryck kommer de glidande tätningarna mellan kaviteterna att läcka en del vätska snarare än att pumpa den, så vid pumpning mot höga tryck är en längre pump med fler kaviteter mer effektiv, eftersom varje tätning bara behöver hantera tryckskillnaden mellan intilliggande kaviteter. Pumpkonstruktionen börjar med två (till tre) hålrum per steg. Antalet steg (för närvarande upp till 24) begränsas endast av möjligheten att bearbeta verktyget.

När rotorn roteras rullar/klättrar den runt hålets insida. Rotorns rörelse är densamma som planetväxlarna i ett planetväxelsystem . När rotorn samtidigt roterar och rör sig runt, är den kombinerade rörelsen av den excentriskt monterade drivaxeln i form av en hypocykloid . I det typiska fallet med enkelhelixrotor och dubbelhelixstator är hypocykloiden bara en rak linje. Rotorn måste drivas genom en uppsättning universalleder eller andra mekanismer för att tillåta excentriciteten.

Rotorn har en form som liknar en korkskruv , och detta, i kombination med den off-center roterande rörelsen, leder till det alternativa namnet: excentrisk skruvpump.

Olika rotorformer och rotor/stator-stigningsförhållanden finns, men är specialiserade på att de i allmänhet inte tillåter fullständig tätning, vilket reducerar låghastighetstryck och flödeshastighetslinjäritet, men förbättrar faktiska flödeshastigheter, för en given pumpstorlek, och/eller pumpens förmåga att hantera fasta partiklar. [ citat behövs ]

Drift

I drift är progredierande kavitetspumpar i grunden pumpar med fast flöde, som kolvpumpar och peristaltiska pumpar , och den här typen av pumpar behöver en fundamentalt annorlunda förståelse än de typer av pumpar som människor oftare introduceras till, nämligen sådana som kan tänkas som genererar tryck. Detta kan leda till det felaktiga antagandet att alla pumpar kan få sina flödeshastigheter justerade genom att använda en ventil kopplad till deras utlopp, men med denna typ av pump är detta antagande ett problem, eftersom en sådan ventil praktiskt taget inte kommer att ha någon effekt på flödeshastigheten och att helt stänga den kommer att innebära att mycket höga tryck genereras. För att förhindra detta är pumpar ofta utrustade med avstängda tryckbrytare, sprängskivor (avsiktligt svaga och lätta att byta ut) eller ett bypassrör som tillåter en varierande mängd av en vätska att återvända till inloppet. Med en bypass monterad omvandlas en pump med fast flöde effektivt till en pump med fast tryck.

Vid de punkter där rotorn berör statorn rör sig ytorna i allmänhet tvärs, så små ytor med glidkontakt uppstår. Dessa områden måste smörjas av vätskan som pumpas ( hydrodynamisk smörjning) . Detta kan innebära att mer vridmoment krävs för att starta, och om den tillåts arbeta utan vätska, så kallad "run dry", kan snabb försämring av statorn resultera.

Även om fortskridande kavitetspumpar erbjuder lång livslängd och tillförlitlig service för att transportera tjocka eller klumpiga vätskor, kommer abrasiva vätskor att avsevärt förkorta statorns livslängd. Uppslamningar (partiklar i ett medium) kan dock pumpas tillförlitligt om mediet är tillräckligt viskös för att upprätthålla ett smörjskikt runt partiklarna och på så sätt skydda statorn.

Typisk design

Specifika konstruktioner innebär att pumpens rotor är gjord av stål, belagd med en slät hård yta, normalt krom , med kroppen (statorn) gjord av en gjuten elastomer inuti en metallrörkropp. Elastomerkärnan i statorn bildar de erforderliga komplexa kaviteterna. Rotorn hålls mot statorns insida av vinklade länkarmar, lager (nedsänkta i vätskan) som gör att den kan rulla runt den inre ytan (odriven). Elastomer används för statorn för att förenkla skapandet av den komplexa inre formen, skapad med hjälp av gjutning , vilket också förbättrar tätningarnas kvalitet och livslängd genom att gradvis svälla på grund av absorption av vatten och/eller andra vanliga beståndsdelar i pumpade vätskor. Kompatibilitet mellan elastomer och pumpad vätska måste därför beaktas.

Två vanliga utformningar av stator är den "lika väggen" och den "ojämnväggiga". Den senare, som har större elastomerväggtjocklek vid topparna, tillåter större fasta ämnen att passera igenom på grund av dess ökade förmåga att deformeras under tryck. De förra har en konstant elastomerväggtjocklek och överstiger därför i de flesta andra aspekter såsom tryck per steg, precision, värmeöverföring, slitage och vikt. De är dyrare på grund av ytterrörets komplexa form.

Historia

1930 upptäckte René Moineau , en pionjär inom flyget, när han uppfann en kompressor för jetmotorer, att denna princip också kunde fungera som ett pumpsystem. Universitetet i Paris tilldelade René Moineau en doktorsexamen i vetenskap för hans avhandling om "En ny kapsulism". Hans banbrytande avhandling lade grunden för den fortskridande kavitetspumpen.

Typiska användningsområden

Specifika användningsområden

  • Injekteringsbruk eller cementpumpning
  • Smörjolja pumpning
  • Marin dieselpumpning
  • Gruvslampumpning
  • Oljefälts lermotorer

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Progressing_cavity_pump&oldid=1134046951 "