Het kiezen van de juiste pomp kan lastig zijn, vooral als je moet kiezen tussen centrifugaalpompen en verdringerpompen. Deze twee soorten pompen dienen verschillende functies en hebben unieke operationele kenmerken. Dit artikel leidt je door de essentiële factoren waarmee je rekening moet houden, waaronder de eigenschappen van de vloeistof die wordt verpompt en de specifieke eisen van je systeem. Aan het eind zult u de belangrijkste verschillen begrijpen en een weloverwogen beslissing kunnen nemen die zowel de efficiëntie als de kosteneffectiviteit in uw industriële toepassingen optimaliseert.
Pompen zijn na motoren de meest gebruikte industriële apparatuur. Momenteel zijn er wereldwijd miljoenen pompen in bedrijf die duizenden verschillende soorten vloeistoffen verpompen.
Het selecteren van de juiste pomp uit de talloze beschikbare opties is een complexe taak. Voor een groot deel bestaat de pompkeuze uit het afstemmen van de capaciteiten van een specifieke pomp op de systeemvereisten en de eigenschappen van de vloeistof die wordt verpompt.
In dit artikel beginnen we met de eigenschappen van de verpompte vloeistof, vanuit het perspectief van de gebruikerseisen, om vervolgens in te gaan op de specifieke kenmerken van de pompselectie.
Bij elke toepassing is de eerste stap het begrijpen van de basiseisen die de gebruiker aan de pomp stelt. Bijvoorbeeld: inlaatvoorwaarden, vereist debiet, drukverschil, temperatuur en vloeistofeigenschappen zoals viscositeit, abrasiviteit, afschuifgevoeligheid en corrosiviteit. Al deze voorwaarden moeten worden bepaald voordat een pomp kan worden geselecteerd.
Pompen moeten onder de juiste zuigomstandigheden werken om goed te kunnen functioneren. Het grootste probleem waar pompen mee te maken krijgen, is te wijten aan slechte zuigomstandigheden. Omdat het vermogen van de pomp om vloeistof te verplaatsen veel groter is dan het vermogen om vloeistof aan te zuigen, moeten de aanzuigomstandigheden binnen de capaciteit van de pomp blijven.
Drukverschil is ook een kritieke factor, vooral als het gaat om energiebesparing en de levensduur van de pomp. Het gebruik van kleinere leidingdiameters en langere leidinglengtes kan de initiële systeemkosten verlagen, maar kan ook resulteren in een hoger drukverschil voor de pomp.
Dit hogere drukverschil kan zich vertalen in energieverbruik en mogelijk de levensduur van de pomp verkorten, wat hogere bedrijfskosten en een lagere efficiëntie betekent.
De vereiste vloeistofeigenschappen zijn meestal bekend en het belangrijkste is om te begrijpen hoe een bepaalde pomp deze eigenschappen beïnvloedt. De meeste gebruikers geven er de voorkeur aan dat de vloeistof die door de pomp wordt afgevoerd in dezelfde toestand is als toen deze de pomp inging. Voor de juiste pompselectie zijn materiaalcompatibiliteit, viscositeit, afschuifgevoeligheid en de aanwezigheid van specifieke stoffen of vaste deeltjes van het grootste belang.
Zodra aan de basiseisen is voldaan en de eigenschappen van de vloeistof bekend zijn, kan de selectie van de pomp beginnen. Pompen worden over het algemeen onderverdeeld in twee basiscategorieën: kinetische pompen (waarvan de grootste soort centrifugaalpompen zijn) en verdringerpompen (PD-pompen).
Volgens gegevens van het Amerikaanse Ministerie van Handel zijn ongeveer 70% van alle verkochte pompen kinetische pompen, terwijl de overige 30% verdringerpompen zijn. De eerste stap bij het kiezen van een pomp is bepalen welke van de centrifugaalpompen of verdringerpompen het meest geschikt is voor jouw behoeften.
Omdat de meeste industriële pompen centrifugaal zijn, zullen veel mensen eerst aan centrifugaalpompen denken. De kosten van centrifugaalpompen zijn meestal lager dan die van verdringerpompen en ze zijn ook het juiste type pomp om te gebruiken in veel situaties.
Elk type pomp brengt de vloeistof op zijn eigen unieke manier in beweging en elke pomp heeft zijn eigen operationele kenmerken en krommingen. Belangrijk is dat centrifugaalpompen het debiet van de vloeistof beïnvloeden, wat resulteert in een bepaalde druk bij de uitlaatpoort.
Een verdringerpomp daarentegen stuwt de vloeistof door eerst een specifieke hoeveelheid vloeistof op te pompen en die van de aanzuigpoort naar de perspoort te brengen.
Bij centrifugaalpompen wordt er eerst druk gevormd, gevolgd door het genereren van flow. Bij verdringerpompen wordt er eerst stroming gevormd, gevolgd door het ontstaan van druk.
Om uit de verschillende pompen het meest geschikte type te kiezen, is het cruciaal om de verschillen in de werkingskenmerken van deze twee soorten pompen te begrijpen. Als je hun prestatietabellen bekijkt (Figuur 1a), zie je hoe verschillend hun werkingsprincipes zijn.
Centrifugaalpompen hebben een variabel debiet dat afhankelijk is van de druk (of opvoerhoogte), terwijl verdringerpompen een min of meer constant debiet hebben dat onafhankelijk is van de druk.
Viscositeit speelt een belangrijke rol in de mechanische efficiëntie van een pomp. Als centrifugaalpompen op motorsnelheid werken, neemt hun efficiëntie af naarmate de viscositeit toeneemt, veroorzaakt door grotere wrijvingsverliezen in de pomp. Merk op dat het rendement van centrifugaalpompen snel afneemt met toenemende viscositeit (Figuur 1b).
Een ander belangrijk onderscheid is het effect van viscositeit op de pompcapaciteit. In de debietgrafiek (Afbeelding 1c) zie je bij centrifugaalpompen een afname van het debiet als de viscositeit toeneemt, terwijl bij verdringerpompen het debiet juist toeneemt.
Dit komt doordat de vloeistof met een hogere viscositeit de holtes in de verdringerpomp vult, wat resulteert in een hoger volumetrisch rendement. Figuur 1c geeft alleen de invloed van viscositeit op het pompdebiet weer.
Houd er rekening mee dat het leidingverlies in het systeem ook zal toenemen. Dit betekent dat het debiet in de centrifugaalpomp verder afneemt naarmate het drukverschil in de pomp toeneemt.
Wanneer het effect van verschildruk op de mechanische efficiëntie van pompen wordt bekeken, vertonen kinetische en verdringerpompen verschillende kenmerken. Figuur 1d laat zien hoe de pompefficiëntie wordt beïnvloed door toenemende druk.
Bij verdringerpompen neemt de efficiëntie toe naarmate de druk toeneemt, terwijl centrifugaalpompen een Best Efficiency Point (BEP) hebben. Aan weerszijden van dit punt is de algehele pompefficiëntie daalt aanzienlijk.
Deze twee soorten pompen stellen heel andere eisen aan de inlaatcondities. Centrifugaalpompen hebben een bepaalde hoeveelheid vloeistof in de pomp nodig om een drukverschil te creëren. Een droge pomp zonder vloeistof kan niet uit zichzelf starten.
Eenmaal opgestart moeten centrifugaalpompen voldoen aan specifieke inlaatdrukvereisten die worden aanbevolen door de fabrikant.
Omdat verdringerpompen vloeistof in beweging brengen door het volume uit te zetten en in te krimpen, wordt er negatieve druk gecreëerd bij de inlaat, waardoor de pomp zichzelf kan prepareren.
In sommige gevallen is dit de enige bepalende factor bij de keuze tussen een verdringerpomp of een centrifugaalpomp.
Samengevat kan een verdringerpomp worden overwogen wanneer de viscositeit hoger is dan 150 cP en het nodig is om stroomsnelheden over een groot bereik te voorspellen, of wanneer zelfaanzuigend vermogen gewenst is. Bij de keuze tussen centrifugaalpompen en verdringerpompen moet ook rekening worden gehouden met het energieverbruik, omdat er aanzienlijke verschillen kunnen zijn tussen het energieverbruik van de twee.
Dit is vooral belangrijk voor debieten onder 100 gallons per minuut, waar de afname in efficiëntie meer uitgesproken is voor centrifugaalpompen.
Zelfs nadat je hebt besloten om een volumetrische pomp te gebruiken, zijn er nog veel opties die je moet overwegen. Voordat we ingaan op de specifieke kenmerken van elke pompoperatie, zullen we eerst een aantal algemene operationele kenmerken van volumetrische pompen bespreken.
Zoals hierboven vermeld, voert een roterende volumetrische pomp hetzelfde volume vloeistof af bij elke omwenteling van de as. Dit betekent dat het debiet van de afgevoerde vloeistof evenredig is met de draaisnelheid.
Met andere woorden, het debiet kan eenvoudig worden geregeld door de snelheid van de pomp te veranderen. Voor meer viskeuze vloeistoffen kan de pomp worden gedoseerd door alleen het aantal asomwentelingen te meten.
De structuur van een volumetrische pomp vereist nauw aansluitende interne componenten en een bepaalde werkingsspeling. Door deze speling stroomt er wat vloeistof terug van de drukzijde naar de zuigzijde.
Dit fenomeen staat bekend als "slippen". De hoeveelheid vloeistof die wegglijdt hangt af van de viscositeit van de vloeistof, het drukverschil en de interne speling van de pomp. Een lagere viscositeit resulteert meestal in meer slip, terwijl dikkere vloeistoffen minder slippen.
Omdat een volumetrische pomp altijd dezelfde hoeveelheid vloeistof probeert af te voeren, is het belangrijk om de nodige overdrukbeveiligingen in het systeem te hebben. Wanneer een verstopping optreedt in de pompafvoer, resulteert dit meestal in een drukstijging die pas stopt wanneer: de belasting de limiet van de motor overschrijdt; sommige onderdelen in het systeem breken en de druk vrijkomt; of de pomp het begeeft. Al deze situaties zijn onveilig. Een volumetrische pomp heeft een manier nodig om de druk te ontlasten.
Om drukontlasting te bereiken, zijn er verschillende methoden waaruit gekozen kan worden. Het gebruik van een overdrukventiel is de meest gebruikelijke, maar een breekplaat in de persleiding kan ook worden gebruikt.
Aangezien het aandrijfkoppel rechtstreeks verband houdt met het drukverschil in de volumetrische pomp, kan ook een koppeling met koppelbegrenzing worden gebruikt. Het belangrijkste is om te onthouden dat er zeer hoge drukken kunnen ontstaan in de volumetrische pomp en dat deze moeten worden beperkt in het geval van een blokkering of gedeeltelijke blokkering van het debiet.
Volumetrische pompen kunnen worden onderverdeeld in vele typen. Het American Hydraulics Institute, een organisatie die is opgericht door pompfabrikanten, heeft verschillende publicaties uitgegeven over pomptypen en normen. Ze categoriseren roterende volumetrische pompen als: waaier, zuiger, nok, tandwiel, ringzuiger en schroef.
Bovendien zijn er subcategorieën voor elk type pomp, wat betekent dat er veel soorten volumetrische pompen zijn. Al deze pompen hebben dezelfde functie, namelijk het transporteren van vloeistof, dus hoe kiezen we de juiste?
Hoewel de meeste volumetrische pompen kunnen worden aangepast voor een breed scala aan toepassingen, zijn sommige typen beter dan andere voor een bepaalde omgeving. Gelukkig hebben een paar pompen bewezen superieur te zijn voor elementair vloeistoftransport. In de volgende paragrafen bespreken we de prestatiekenmerken van interne tandwielpompen, externe tandwielpompen en waaierpompen.
De pomp met inwendig tandwiel bestaat uit een externe tandwielcomponent, de rotor, die verantwoordelijk is voor de aandrijving van het inwendige tandwiel, ook wel het loopwiel genoemd (Figuur 2). Het loopwiel is iets kleiner dan de rotor en draait rond een stationaire pen terwijl het binnen de rotor werkt.
Wanneer deze onderdelen loskomen, wordt er een bepaalde tussenruimte gevormd, waardoor de vloeistof in de pomp kan stromen. Als deze onderdelen in elkaar grijpen, neemt het volume van de ruimte geleidelijk af, waardoor de vloeistof uit de uitlaatpoort stroomt.
De vloeistof kan in de uitzettende holte stromen via de tandwielen van de rotor en de uitsparing onder de pompkop. Het laatste sleutelelement van dit type pompontwerp is de halvemaanvormige barrière, die geïntegreerd is in de pompkop.
De halvemaanvormige barrière sluit het vloeistofvolume tussen het loopwiel en het tandwiel af en dient als afdichting tussen de inlaat- en uitlaatpoorten.
Het rotortandwiel is bevestigd op een tandwielas en wordt ondersteund door een askraag of wentellager (Figuur 3). Het rondsel bevat ook een kraaglager dat zich in de verpompte vloeistof bevindt en rond een vaste pen draait.
Afhankelijk van de plaatsing van de asafdichting kan het rotoraslager in de verpompte vloeistof werken. Dit aspect moet worden benadrukt bij het transporteren van corrosieve vloeistoffen, omdat deze het draaglager kunnen aantasten.
De werkelijke druklimiet van dergelijke pompen hangt af van de werking van het rotoraslager. Het drukverschil van de meeste inwendige tandwielpompen is 200 psi, hoewel ze onder de juiste toepassingsomstandigheden voor hogere drukken kunnen worden gebruikt.
Het toerental van inwendige tandwielpompen is relatief lager in vergelijking met centrifugaalpompen. Over het algemeen is het maximum 1150 tpm, maar sommige kleine ontwerpen kunnen 3450 tpm halen. Omdat inwendige tandwielpompen met lage toerentallen kunnen draaien, zijn ze zeer geschikt voor het verpompen van vloeistoffen met een hoge viscositeit, hoewel ze ook succesvol kunnen worden toegepast op dunne vloeistoffen. Inwendige tandwielpompen hebben met succes vloeistoffen verpompt met een viscositeit van meer dan 1.000.000 cSt en vloeistoffen met een zeer lage viscositeit, zoals vloeibaar propaan en ammoniak.
Het debietbereik van dit type pomp loopt van 0,5 gallon/minuut tot 1500 gallon/minuut. Tot de materialen behoren gietijzer en verschillende corrosiebestendige legeringen, waaronder Hastelloy.
Interne tandwielpompen hebben een ontwerp met kleine toleranties tijdens de fabricage, waardoor ze beschadigd kunnen raken bij het verpompen van grotere vaste deeltjes. Dit type pomp kan kleine zwevende deeltjes transporteren in corrosieve toepassingen, maar zal slijten en geleidelijk aan minder goed gaan presteren.
In corrosieve toepassingen kan de levensduur van de pomp aanzienlijk worden verlengd door corrosiebestendige materialen te kiezen. In dit geval kunnen wolfraamcarbide, gehard staal of verschillende coatings uitstekende resultaten opleveren.
Inwendige tandwielpompen hebben een zeer breed toepassingsgebied en kunnen zelfs effectief worden gebruikt voor sheargevoelige vloeistoffen. Toepassingsgebieden zijn onder andere afvalwater, polymeren, sheargevoelige verven, asfaltemulsies en bepaalde voedingsmiddelen, zoals mayonaise.
Bij dit type pomp wordt slechts een zeer kleine hoeveelheid vloeistof blootgesteld aan schuifkrachten. Bovendien kunnen, indien nodig, de speling en de snelheid worden aangepast om de invloed van schuifkrachten te minimaliseren.
Externe tandwielpompen werken op dezelfde manier als interne tandwielpompen wat betreft de pompwerking, namelijk door twee tandwielen in en uit te schakelen om de vloeistofstroom aan te drijven (Figuur 4).
Externe tandwielpompen gebruiken echter twee volledig identieke tandwielen die in elkaar grijpen en met elkaar draaien. Elk tandwiel wordt ondersteund door een tandwielas en aan beide zijden van elk tandwiel zit een lager. Normaal gesproken werken alle vier de lagers in de verpompte vloeistof.
Omdat het tandwiel aan beide zijden wordt ondersteund, kan de externe tandwielpomp worden gebruikt in toepassingen met hoge druk, zoals in hydraulische apparaten.
Pompen die zijn ontworpen voor hydraulische toevoer kunnen een druk van duizenden ponden per vierkante inch weerstaan. Industriële transportpompen kunnen zelfs nog hogere drukken weerstaan, maar de eigenschappen van de vloeistof kunnen het drukbereik beperken.
Dunnere vloeistoffen kunnen honderden psi bereiken, terwijl meer viskeuze vloeistoffen de druk van hydraulische pompen kunnen benaderen. Gewoonlijk moeten kleinere externe tandwielpompen werken binnen een bereik van 1750 tot 3450 tpm, terwijl grotere externe tandwielpompen werken met een maximumsnelheid van 640 tpm.
Het debietbereik van de externe tandwielpomp varieert van zeer laag (een paar druppels per minuut) tot vrij hoog (1500 gallons per minuut). Externe tandwielpompen kunnen worden gemaakt van verschillende grondstoffen, waaronder hoogwaardige legeringen.
Externe tandwielpompontwerpen kunnen nauwere toleranties hanteren dan interne tandwielpompen. Externe tandwielpompen tolereren echter geen deeltjes in de verpompte vloeistof. Omdat er een spleet is aan beide uiteinden van het tandwiel, is het niet mogelijk om de spleet aan het uiteinde af te stellen op slijtage. Als de externe tandwielpomp versleten is, moet deze opnieuw worden gemonteerd of worden vervangen.
Zolang het toerental correct is ingesteld, vooral voor vloeistoffen met een hogere viscositeit, kan de externe tandwielpomp zowel viskeuze als waterige vloeistoffen verpompen. Omdat viskeuze vloeistoffen enige tijd nodig hebben om de ruimten tussen de tandwieltanden te vullen, moet het toerental van de pomp aanzienlijk worden verlaagd bij het verpompen van viskeuze vloeistoffen. De viscositeitslimiet is in feite dezelfde als die van een interne tandwielpomp, beide op 1.000.000 cSt.
De prestaties van de externe tandwielpomp onder kritieke zuigomstandigheden zijn niet ideaal, vooral niet voor vluchtige vloeistoffen. Vluchtige vloeistoffen ondergaan vaak gedeeltelijke verdamping wanneer de ruimte tussen de tanden snel uitzet.
Het werkingsprincipe van de schottenpomp is theoretisch gelijk aan andere volumetrische pompen met uitzettende en inkrimpende volumes, maar hij maakt gebruik van een ander mechanisme om deze theorie te realiseren (Figuur 6). Interessant is dat de schottenpomp in wezen twee pompen in één is.
De eerste pompactie wordt gegenereerd door de volume-uitzetting tussen de waaier, rotor en pomphuis, terwijl een minder merkbare pompactie optreedt in het gebied onder de waaier.
In dit gebied, of de waaier nu de rotorsleuf in of uit gaat, wordt een pompwerking gevormd die in feite goed is voor ongeveer 15% van de totale pompverplaatsing.
Gewoonlijk wordt dit gebied geventileerd via de gleuven in de waaier of de rotor. Het is cruciaal om dit te begrijpen, vooral als je te maken hebt met meer viskeuze vloeistoffen, omdat de stroming van viskeuze vloeistof in en uit het gebied tussen de waaiers een grotere uitdaging kan zijn.
Daarom is de aanbevolen maximale mediumviscositeit voor dit type pomp ongeveer 25.000 cSt.
De waaier, die het belangrijkste afdichtingsonderdeel is tussen de inlaat- en uitlaatpoorten, is meestal gemaakt van niet-metalen composietmaterialen. Omdat er geen contact is tussen metaal en metaal, worden waaierpompen vaak gebruikt voor vloeistoffen met lage viscositeit zonder smeringseffecten, zoals propaan en ammoniak. Omdat de waaier direct contact maakt met het pomphuis en de interne speling minimaal is, kunnen de glij-eigenschappen van dunne vloeistoffen worden geoptimaliseerd.
De meeste transportbandwaaierpompen beperken de druk tot 125 psi, hoewel sommige berekend zijn op 200 psi. De druklimiet van de waaierpomp hangt grotendeels af van de sterkte van de waaier.
Dankzij de niet-metalen waaier en de zeer kleine werkingsspeling kunnen waaierpompen zeer goed aanzuigen. Als de pomp begint met aanzuigen moet hij lucht afvoeren en wat er wordt afgevoerd is een zeer dunne vloeistof. Omdat waaierpompen dit goed kunnen, worden ze soms gebruikt als vacuümpompen.
Waaierpompen worden meestal aan beide zijden van de rotor ondersteund door asbussen of wentellagers. Als er aslagers worden gebruikt, werken deze in de vloeistof. Als wentellagers worden gebruikt, moeten de interne afdichtingen van de pomp worden gebruikt om de lagers in smeerolie of vet te laten werken. Dit ontwerp vereist twee mechanische afdichtingen, één aan elke kant van de rotor.
Waaierpompen werken meestal binnen een toerentalbereik van 1000 tot 1750 tpm en het debiet kan oplopen tot 2000 gallons/minuut. Bij vloeistoffen met een hoge viscositeit wordt de vereiste snelheid echter aanzienlijk verlaagd om de vloeistof onder de waaier door te laten stromen.
Bij toepassingen met vloeistoffen met een hoge viscositeit zijn waaiers van sterkere materialen nodig om breuk te voorkomen. De meest voorkomende materialen voor de constructie van waaierpompen zijn gietijzer of nodulair gietijzer. Sommige fabrikanten gebruiken roestvrijstalen materialen in pompen die dunne, corrosieve vloeistoffen moeten verwerken.
Waaierpompen kunnen sommige corrosieve stoffen verpompen, maar geen vaste stoffen. Voor het verpompen van corrosieve stoffen moet voorzichtigheid worden betracht bij het kiezen van de juiste materialen voor de waaier en de afdichting. Net als externe tandwielpompen hebben waaierpompen vaste eindafstanden aan beide uiteinden van de rotor en de waaier.
Als er eenmaal slijtage optreedt, kunnen deze spelingen niet meer worden aangepast, maar sommige fabrikanten bieden nu vervangbare of omkeerbare einddeksels aan. Het gebruik van een casing liner is ook een manier om de prestaties van de pomp te herstellen wanneer slijtage optreedt.
Inzicht in de werkingsprincipes van verschillende pompen is een goede start om een model goed te kunnen selecteren voor een bepaalde toepassingsomgeving. Hoewel het onderscheid tussen de verschillende opties niet altijd even duidelijk is, kunnen basisverschillen in werking en capaciteit worden gebruikt als leidraad bij de selectie.
Interne tandwielpompen kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, maar ze werken meestal langzamer dan andere pompen. In eerste instantie kan de keuze voor een interne tandwielpomp iets hogere kosten met zich meebrengen, maar in vergelijking met langzamer draaiende pompen is de levensduur meestal langer.
Externe tandwielpompen hebben uitstekende drukverwerkingscapaciteiten en nauwkeurige stroomregelingseigenschappen, maar ze kunnen niet worden gebruikt voor vaste of corrosieve media. De productiekosten van externe tandwielpompen zijn lager, dus ze zijn een economische en redelijke keuze in toepassingsgebieden waar minder vraag is.
Waaierpompen presteren goed bij het verpompen van dunne vloeistoffen, maar moeten op lagere snelheden werken bij het verpompen van viskeuze vloeistoffen. Waaierpompen kunnen ook geen vaste materialen verpompen.
Een verkeerde pompselectie leidt vaak tot hogere kosten. Het kan met name een negatieve invloed hebben op stilstandtijd, productieverlies, onderhoudskosten en energieverbruik. Door meer tijd te besteden aan het kiezen van de juiste pomp in het juiste systeem kunnen onnodige kosten worden geminimaliseerd en hogere langetermijnvoordelen worden behaald.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO