Ghidul meu practic pentru rotoare și statori în pompele cu cavitate progresivă

După ani de muncă în sectorul industrial, pot spune cu certitudine căpompe cu cavitate progresivă(cunoscute și sub denumirea de pompe rotor-stator, pompe cu șuruburi excentrice) sunt „capse” absolute pentru transferul fluidului. Ca pompe cu deplasare pozitivă, acestea sunt proiectate special pentru a gestiona fluide vâscoase, substanțe corozive și medii care conțin particule solide - sunt indispensabile în extracția petrolului, uzinele chimice, instalațiile de tratare a apelor uzate și liniile de producție de alimente.

În opinia mea, performanța lor excelentă provine din colaborarea strânsă dintre rotor și stator. Pentru a înțelege cu adevărat principiul de funcționare, performanța și funcționarea stabilă pe termen lung a pompelor cu cavitate progresivă, trebuie să înțelegeți temeinic aceste două componente de bază. Aceasta nu este doar cunoștințe teoretice; este o experiență câștigată cu greu pe care am acumulat-o de-a lungul anilor.

I. Rotor și Stator

În ochii mei, „linia de viață” a fiecărei pompe cu cavitate progresivă constă în combinația dintre rotor și stator - cu cât potrivirea lor este mai precisă, cu atât eficiența pompei este mai mare.

Rotorul este un arbore metalic în formă de elicoidal, de obicei realizat din oțel inoxidabil de înaltă rezistență, oțel aliat pentru scule sau chiar titan. Ca componentă activă instalată în interiorul carcasei pompei, nu numai că antrenează fluxul de fluid atunci când se rotește, dar generează și forța de compresie necesară pentru transfer. Am văzut multe rotoare supuse cromării sau altor tratamente de întărire a suprafeței și, sincer, acest lucru le sporește semnificativ rezistența la uzură. Omiterea acestui pas va duce la o rată de uzură enervant de rapidă a rotorului.

Statorul, pe de altă parte, este un tub metalic cu o cavitate interioară turnată, căptușit cu materiale elastice precum cauciucul nitrilic (NBR), cauciucul fluor (FKM) sau EPDM. Forma sa internă se potrivește perfect rotorului, iar diametrul rotorului este puțin mai mare decât diametrul interior al statorului. Această „potrivire prin interferență” asigură că camerele formate sunt etanșe; dacă etanșarea se defectează, pompa este practic inutilă.

Fie că este vorba de o pompă cu un singur șurub (rotor cu un singur filet asociat cu un stator cu filet dublu), o pompă cu două șuruburi (două șuruburi contrarotative și care se încrucișează) sau o pompă cu trei șuruburi (un șurub de antrenare cu două șuruburi antrenate), am învățat la greu că precizia de potrivire între rotor și stator poate determina în mod direct dacă pompa poate funcționa în mod fiabil. Chiar și o mică abatere poate duce la debit redus, scurgeri sau oprire completă.

II. Principiu de lucru: „Transport prin cavitate” simplu, dar eficient

Nu am înțeles pe deplin principiul de funcționare al pompelor cu cavitate progresivă până când nu am dezasamblat două pompe vechi - de fapt este foarte ușor de înțeles.

Când rotorul se rotește excentric în interiorul statorului, structurile lor elicoidale care se întrepătrund formează o serie de cavități etanșe. Pe măsură ce rotorul se rotește, aceste cavități se deplasează constant spre capătul de descărcare, în esență „transportând” fluidul înainte. Este ca și cum ai avea o bandă transportoare invizibilă în interiorul pompei, special concepută pentru transferul fluidului.

La orificiul de aspirație, volumul cavității se extinde, reducând presiunea internă, iar fluidul este extras din rezervor prin presiunea atmosferică; pe măsură ce rotorul continuă să se rotească, cavitatea umplută cu fluid este împinsă către orificiul de descărcare, unde volumul cavității se contractă, strângând fluidul pentru a crește presiunea, permițând fluidului să fie descărcat fără probleme.

Ceea ce îmi place în mod deosebit la acest design este că nu necesită deloc supape de admisie sau de presiune. Acest lucru nu numai că realizează un transfer stabil, cu pulsații scăzute - esențial pentru procesele sensibile - dar și manevrează cu blândețe acele materiale „delicate” sensibile la forfecare, cum ar fi materiile prime biofarmaceutice care pot eșua dacă sunt supuse unei forțe necorespunzătoare. Iată un sfat practic pentru tine: inversarea direcției rotorului poate schimba direcția de aspirație și de refulare. Această mică operațiune m-a scutit de problemele de a reconfigura întregul echipament de mai multe ori.

III. Avantajele de bază (și dezavantajele imperfecte)

De-a lungul anilor, am văzut pompele cu cavitate progresivă depășind alte tipuri de pompe în multe scenarii, dar nu sunt omnipotente. Să discutăm în mod obiectiv avantajele și dezavantajele lor.

(I) Avantajele de bază indispensabile

• Debit stabil și reglare ușoară:Potrivirea strânsă între rotor și stator asigură modificări extrem de uniforme ale volumului cavității, cu fluctuații aproape neglijabile ale debitului. Spre deosebire de pompele centrifuge, nu necesită supape suplimentare pentru a oferi un debit liniar stabil, ceea ce o face deosebit de potrivită pentru scenarii care necesită precizie, cum ar fi producția chimică. Mai mult, debitul este direct legat de viteza rotorului - reglarea ieșirii este la fel de simplă ca rotirea unui buton. L-am folosit pentru a controla fluxul în timpul producției în lot și nu am avut niciodată produse defecte din cauza abaterilor de flux.
• Ieșire uniformă de presiune:Fluidul este stors ușor și continuu în timpul transferului, fără vârfuri bruște de presiune. Nu am avut niciodată probleme când îl folosesc pentru a transporta medii sensibile la presiune „sensibile”, cum ar fi soluțiile polimerice de înaltă vâscozitate.
• Superba capacitate de autoamorsare:Nu este nevoie de preamorsare - odată pornit, poate extrage direct fluidul din recipient, cu o înălțime maximă de aspirație de până la 8,5 metri de coloană de apă. Acest lucru este cu mult superior pompelor cu piston, în special în stațiile de tratare a apelor uzate unde pornim și oprim pompele frecvent. După trecerea la pompe cu cavitate progresivă, timpul de pregătire al echipei noastre a fost redus la jumătate.
• Manipulare versatilă a fluidelor:Poate manipula cu ușurință fluide cu vâscozitate mare (am transportat gem și sirop de ciocolată), țiței încărcat cu nisip, șlamuri abrazive și substanțe chimice corozive. Depășește pompele cu diafragmă în manipularea amestecurilor gaz-solid și nu se potrivește cu pompele cu angrenaje în transportul fluidelor vâscoase. L-am folosit odată pentru a transporta nămol care conținea particule de dimensiunea unei mingi de golf, fără un singur înfundat.
• Transfer cu forfecare scăzută pentru protejarea materialelor:Designul său minimizează forța de forfecare, ceea ce este un „salvator” pentru industria biofarmaceutică. L-am folosit pentru a transporta soluții de proteine ​​și substanțe bioactive, iar performanța materialului nu a fost afectată deloc - ceva ce majoritatea pompelor nu pot realiza.
• Structură compactă și eficiență energetică:Ocupă o amprentă mică, făcând instalarea și întreținerea convenabile. În plus, este foarte eficient din punct de vedere energetic; după înlocuirea pompelor vechi cu el în fabrica noastră chimică, costurile cu electricitatea au scăzut cu 15%.
• Dublu scop ca pompa de dozare:Spre deosebire de pompele cu piston, pompele cu diafragmă sau pompele cu angrenaje, precizia sa este suficientă pentru dozarea și umplerea cu substanțe chimice. L-am folosit anterior pentru a transporta reactivi într-un laborator, cu o precizie controlată de 1%, eliminând nevoia de echipamente suplimentare de măsurare.

(II) Dezavantaje la care trebuie să aveți grijă

• Cost ridicat:Sincer, prețul său de achiziție și costurile de întreținere sunt mai mari decât cele ale pompelor mai simple. Atelierele mici pot considera că este neeconomic, dar pentru condiții de lucru grele, durabilitatea acestuia poate face ca investiția inițială să merite.
• Sensibilitate la particule solide excesive:Prea multe particule solide în mediu vor cauza uzura rapidă a rotorului și a statorului. L-am folosit odată pentru a transporta țiței cu conținut excesiv de nisip, iar statorul s-a defectat după șase luni. Lecția: verificați întotdeauna conținutul de particule solide și instalați un filtru dacă nu sunteți sigur.
• Strict fără funcționare uscată:Chiar și un minut de funcționare uscată poate cauza supraîncălzirea și deteriorarea rotorului și a statorului. Un coleg de-al meu a făcut această greșeală – nu a verificat nivelul lichidului înainte de a porni – și a ars rotorul, rezultând o zi întreagă de nefuncționare și costuri semnificative pentru piesele de schimb.
• Modificare necesară pentru scenariile de înaltă presiune:Este alegerea de top pentru condiții de lucru cu presiune joasă până la medie, dar sunt necesare modificări suplimentare pentru transferul la presiune înaltă. Am încercat odată să-l folosesc pentru transfer de înaltă presiune, dar s-a scurs grav până când am modernizat garniturile și carcasa.
• Risc de cavitație:Dacă presiunea fluidului este mai mică decât presiunea sa de vapori, va apărea cavitația - bule minuscule izbucnesc și deteriorează părțile interne. Am întâlnit asta într-un scenariu cu debit scăzut, iar rotorul a fost înțepat. Mai târziu, instalarea unei supape de limitare a presiunii a rezolvat problema, dar a fost o lecție costisitoare.

IV. Cum afectează geometria rotorului și a statorului performanța (criteriile mele de selecție)

După ani de selecție a pompelor, am constatat că geometria rotorului și a statorului este cheia adaptării la condițiile de lucru.

Clasificarea tipului de pompă (Ghidul meu de potrivire rapidă)

• Pompe cu un singur șurub:Rotor cu un singur filet împerecheat cu un stator cu filet dublu — acord prioritate acestui lucru pentru transportul fluidelor cu vâscozitate ridicată sau medii care conțin particule solide. De exemplu, transferul nămolului în stațiile de tratare a apelor uzate, unde capacitatea sa anti-înfundare este excelentă.
• Pompe cu două șuruburi:Două șuruburi care se rotesc în sens invers și care se încadrează — funcționează extrem de ușor, cu zgomot redus. Îl folosesc pentru a transporta uleiuri și substanțe chimice curate sau ușor contaminate, asigurând puritatea materialului, care este crucială pentru aplicațiile farmaceutice sau alimentare.
• Pompe cu trei șuruburi:Un șurub de antrenare cu două șuruburi antrenate — debitul este la fel de uniform ca o pompă de dozare. Este deosebit de potrivit pentru transportul fluidelor curate cu vâscozitate scăzută, cum ar fi uleiul hidraulic și uleiul de lubrifiere; Îl folosesc adesea în sistemele de lubrifiere a mașinilor-unelte și nu am avut niciodată probleme cu lubrifierea insuficientă.

Subtipuri de geometrie (mici detalii care influențează performanța)

Pe lângă tipurile de pompe de bază, ajustările subtile ale geometriei rotorului și statorului pot aduce modificări semnificative:

• Tip S: transfer ultra-stabil, admisie compactă a rotorului și cerințe reduse pentru capul net pozitiv de aspirație (NPSH). Întotdeauna aleg acest lucru atunci când transportul materiale vâscoase sau medii cu particule mari - nu mai lupt cu cavitația și înfundarea.

• Tip L: linie de etanșare mai lungă între rotor și stator, rezultând o eficiență mai mare și o durată de viață mai lungă. Are o structură compactă, dar o capacitate mare de curgere, potrivită pentru scenarii cu randament ridicat, în care costurile de oprire sunt mari.

• Tip D: Structură compactă, transfer aproape fără pulsații și precizie de măsurare extrem de ridicată. Îl folosesc în scenarii de dozare chimică de precizie — setați parametrii și lăsați-l cu încredere, fără a vă face griji cu privire la fluctuațiile debitului.

• Tip P: Combină o capacitate mare de curgere cu o structură compactă și moștenește linia lungă de etanșare a tipului L. Este „pompa mea universală” – capabilă atât de transfer cu debit mare, cât și de dozare precisă.

În plus, parametri precum unghiul spiralei, plumbul și profilul dintelui nu pot fi ignorați. Din experiența mea: cu cât unghiul spiralei este mai mare, cu atât debitul este mai mare, dar presiunea este mai mică; cu cât unghiul spiralei este mai mic, cu atât presiunea este mai mare, dar debitul este mai mic. Acesta este un compromis care depinde de prioritatea condițiilor de muncă. Trebuie să transportați o cantitate mare de lichid vâscos? Alegeți un unghi de spirală mare; aveți nevoie de transfer de înaltă presiune pe distanțe lungi? Alegeți un unghi mic de spirală.

V. Sfaturi de selecție și întreținere („Ghidul meu de evitare a capcanelor” din experiență)

(I) Alegeți pompa potrivită pentru a evita ocolirile

Selectarea unei pompe (inclusiv rotorul și statorul potrivite) este esențială pentru potrivirea condițiilor de lucru. Aceasta este experiența pe care am câștigat-o după ce am căzut în nenumărate capcane:

• Medii cu vâscozitate ridicată:Alegeți o pompă cu un singur șurub, iar rotorul trebuie să fie din oțel inoxidabil cromat sau aliaj rezistent la uzură. Credeți-mă, alegerea materialelor obișnuite pentru a economisi bani va avea ca rezultat înlocuirea frecventă a pieselor mai târziu, ceea ce va fi o durere de cap.
• Medii care conțin particule solide:Pompă cu un singur șurub asociată cu un stator special din cauciuc (rezistent la uzură și rezistent la coroziune). Am folosit anterior un stator obișnuit de cauciuc pentru transferul nămolului, care a eșuat în 3 săptămâni; trecerea la o formulă specială 1 a durat 8 luni înainte de înlocuire.
• Cerințe ridicate pentru stabilitatea debitului/presiunii:Alegeți o pompă cu două șuruburi sau o pompă cu trei șuruburi. Pentru procesele sensibile, avantajul pulsației scăzute merită costul suplimentar.

Alegerea materialului statorului este, de asemenea, crucială: cauciuc nitrilic (NBR) pentru medii pe bază de ulei, EPDM pentru medii cu temperaturi ridicate și cauciuc fluor (FKM) pentru medii corozive. Dacă transportați fluide extrem de corozive, cum ar fi acizi sau solvenți puternici, nu ezitați să alegeți un rotor Hastelloy - deși scump, este mult mai durabil decât metalele obișnuite, rezistând cu câțiva ani mai mult.

(II) Întreținere corespunzătoare pentru o durată de viață mai lungă

Întreținerea adecvată este cheia longevității unei pompe. Aceasta este rutina mea zilnică de întreținere:

• Inspecție regulată de uzură:Statorii sunt predispuși la oboseală elastică în timp. Dacă observați o aspirație redusă a pompei, o scurgere crescută sau o funcționare mai puternică, înlocuiți imediat statorul - nu așteptați să se defecteze complet, deoarece rotorul poate fi și el afectat până atunci. Pentru pompe de înaltă frecvență, inspectez statorul lunar.
• Interziceți strict funcționarea uscată și supraîncărcarea:Pornirea și oprirea trebuie să urmeze proceduri. Am instalat dispozitive de interblocare pe pompe, care se opresc automat atunci când nivelul lichidului este prea scăzut și nu au mai existat cazuri de ardere a rotorului.
• Păstrați mediile curate:Instalați un filtru de cel puțin 20 de ochiuri la intrare și curățați-l săptămânal. Chiar și particulele fine pot uza rotorul și statorul în timp.
• Reduceți viteza la transportul fluidelor vâscoase:Folosirea vitezei mari pentru a transporta medii cu vâscozitate mare „strica” statorul. În general, reduc viteza cu 30%-40% - deși mai lent, economisesc mulți bani la înlocuirea pieselor.
• Instalați dispozitive de protecție:Întrerupătoarele de presiune, senzorii de nivel al lichidului și monitoarele de vibrații merită instalate. Am avut odată o pompă cu vibrații anormale; monitorul m-a alertat din timp, iar rotorul uzat l-am inlocuit la timp, evitand deteriorari mai grave.

VI.Teffiko: O marcă de pompe de încredere în care am încredere

După toți acești ani, înțeleg profund că rotorul și statorul sunt nucleul pompelor cu cavitate progresivă - iar Teffiko înțelege acest lucru mai bine decât majoritatea mărcilor.

În calitate de furnizor de încredere de produse industriale și servicii de inginerie, aceștia se concentrează exclusiv pe componentele centrale ale pompei. Dacă sunteți în căutarea unei pompe cu cavitate progresivă care să nu vă dezamăgească, vă recomand cu sinceritate Teffiko.Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre seria lor de pompe cu cavitate progresivă