AM kordamiskusimused lopueksamiks ( vastused) (0)

Küsimus 1.
1. Pumpade kasutusalad
Pümba tööd iseloomustavad järgmised parameetrid :
M – manomeeter näitab rõhku selles paigas, kus ta ise on (sest
manomeetri toru on vett täis)
Rõhk pumba survetorus p = M+ zm , kus zm on kõrgusvahest
põhjustatud rõhk.
V – vaakum ehk rõhk imitoru selles punktis kuhu vaakummeeter on
ühendatud.
Pumpade tööparameetrid.
Pumba tööd iseloomustavad järgmised parameetrid:
1. Imemiskõrgus hi (m),
2. Kavitatsioon ja kavitatsioonivaru ∆ h (m) - ingliskeelses kirjanduses
NPSH - net positive suction head ehk lubatav vaakum pumba
Tööpiirkonnas, H lub/vac(m),
3. Tõstekõrgus e. surve ( H - m veesammast ),
4. Tootlikkus (jõudlus , vooluhulk )
5. Tarbitav võimsus P (kW),
6. Kasutegur ŋ ( absoluutarv või % ),
7. Tööorgani liikumissagedus n ( pöörlemis-või käigusagedus p /min
või käiku/ minutis ).
Küsimus 2. Pumba imemiskõrgus ja selle avaldamine Bernoulli võrrandi kaudu
Kui oleks võimalik tekitada pumbas absoluutne vaakum , siis vesi , mille tihedus on 1000 kg/m3 tõuseks imiktorus 10,33 m. Teiste vedelike imemiskõrgus, mille tihedus on veest väiksem , on vee teoreetiliselt imemiskõrgusest suurem.
Kui tsentrifugaalpump on täidetud veega , siis tema tegelik imemiskõrgus on umbes 7-8 m . Pumba imemiskõrgus oleneb temperatuurist . Vee 700C juures on tsentrifugaalpumba imemiskõrgus null.
Imemiskõrgus (m) 7,0 5,8 4,7 2,3 0
Vee temperatuur (0C ) 0 20 40 60 70
Vastavalt Bernoulli võrrandile on vedeliku voolu erienergia (potensiaalse ja kineetilise energia summa ) erinevates vedeliku voolu ristlõigetes (nn. elavlõikes) on võrdsed.
E= Epot.+Ekin.
Voolavas reaalvedelikus see nii ei ole . Ristlõikest I ristlõikeni II kulub voolutakistuste ületamiseks energiat (survekadu hti).
Vedeliku potensiaalne energia kujutab endast vedeliku asendienergia (e.kõrgussurve ) z ja rõhuenergia (e. piesomeetersurve) p/(rg) summat .
Kui vedelik liigub lisandub potensiaalsele energiale kineetiline energia
Ekin = v2/(2g).
Seega võib avaldada Bernoulli võrrandi voolu erienergia kohta pumba veevõtukoha veepinna ja pumba imiava ristlõigete (I – II) jaoks :
z + p0 /(r g) + v0/(2g) = z+ pi /(r g) + vi /(2g) + hti , kus

• z0 on vedeliku asendienergia veepinnal ,
  

- p0 = põ õhurõhk veevõtukoha pinnal (1,03 kgf/ cm2),

• v0 on vedeliku voo kiirus veepinnal ,
  
• z1= hi on vedeliku asendienergia imikavas (staatiline imemiskõrgus),
  
• pi ja vi rõhk ja kiirus imiavas ,
  
• hti , rõhukadu takistustest imitorus
  

Oletame , et pump töötab teoreetiliselt ideaalsetes tingimustes:

• z0 = 0 s.o. vedeliku potensiaalse energia asendienergia veepinnal on null
  
• v0 = 0 , voolukiirus veepinnal on null
  
• pi /( ρ g) = 0 st. pump tekitab absoluutse vaakumi (rõhuenergia on null)
  
• vedelik imiktorus liigub väga aeglaselt vi/ 2g = 0 ,
  
• imiktorus pole vedelikul takistust hti= 0,
  

Siis z1 = hi = põ/(rg)
Ehk teoreetiliselt ideaalsetes tingimustes vedeliku imemiskõrgus võrduks keskkonna rõhu poolt tekitatud surve kõrgusega .
Kui põ = 760 mmHg = 101325 Pa ja vee tihedus
1000kg / m, siis pumba teoreetiline maksimaalne imemiskõrgus :
z1 = hi = põ /(ρg)= 101325 /(1000 x 9,81) =10,33 mH2O
Reaalses olukorras ükski pump ei suuda tekitada absoluutset vaakumit , vedelik voolab teatud kiirusega veetorus , mille tulemusena esinevad imitorus rõhukaod.
Reaalses olukorras võib lugeda, et veepinnal vedeliku asendienergia ja vee kiirus on null st. z0= 0 ja v0=0 , siis
põ/(rg) =z1 + pi/(rg) + vi2 /(2g) + hti , siit tegelik imikõrgus
z1 = hi = põ/rg – ( pi /(rg) + vi2 /(2g) +hti)
Järeldame , et tegelik imemiskõrgus on vähem kui 10,33 saadud valemi sulgudes esitatud avaldise võrra.
pi /(rg) > 0 – on absoluutsurve pumpa sisenemisel
vi2 /(2g) – kineetiline energia pumpa sisenemisel
Tegelikus pumbas imemiskõrgus teoreetilisest on alati väiksem , sest:

• reaalses pumbas pump ei suuda tekitada imitorus absoluutset vaakumit,
  
• osa õhurõhust vedeliku ülessurumiseks kulutatakse hüdrauliste takistuste ületamiseks ( sisehõõrdumine ja keerised),
  
• osa staatilisest õhurõhust kulutatakse vedeliku liikuma panemiseks s.o. kineetiliseks energiaks.
  

Peale vaadeldud tegurite mõjutab pumba imemiskõrgust pumba tehniline korrasolek ja vedeliku temperatuur. Vedeliku keemistemperatuur oleneb rõhust. Mida kõrgem on õhu rõhk , seda kõrgem on vedeliku keemistemperatuur . Rõhu langemisel keemistemperatuur langeb. Kuna imitorus vedeliku rõhk langeb, võib vedelik imitorus hakata keema . Pump hakkab pumpama auru ja vedeliku segu , millega imikõrgus väheneb .
Vee imikõrgus atmosfääri rõhul on praktiliselt juba 70oC juures nulli lähedane ja pump lakkab pumpamast. Kõrge temperatuuriga vedeliku pumpamiseks tuleb pumba imikõrgus muuta negatiivseks st. pump tuleb paigutada pumbatava vedeliku nivoost allapoole .
Küsimus 3. Kavitatsioon pumbas, selle tekkimise tingimused, kavitatsiooni varu ja kaviteerimisohu vähendamise võimalused .
Kui vedelik süsteemis liigub kiirelt, võib vedeliku rõhk mingis süsteemi osas langeda alla tema aurumise kriitilist rõhku, mis on ligikaudu võrdne küllastunud auru rõhuga.
( Küllastunud auru rõhk on rõhk, mil vedelik kuumutamisel antud temperatuuril aurustub ,s.t. hakkab keema.)
Vedeliku aurustumine alarõhu osas toimub normaalsest keemistemperatuurist palju madalamal temperatuuril. Vedelikus tekivad auru mullid , mis segunevad vedelikuga. Samuti võib madalal rõhul vedelikust eralduda temas lahustunud õhk. Vedeliku homogeensus kaob ning tavalised hüdraulikaseadused tema kohta enam ei kehti. Vedeliku voolu pidevus katkeb, tekib nn. kavitatsioon.
Kavitatsiooni tingimustes võivad õhu- ja aurumullid kanduda koos vedelikuga kõrgema rõhu piirkonda, kus need kondenseeruvad. Kondenseerumisel tekivad tühikud. Ümbritsevad vedelikuosakesed paiskuvad moodustuvatesse tühikutesse (lad. cavitas ’õõs’) ning tekivad löögid. Mullide tekkimine ja kadumine toimub suure sagedusega kuni kümnete tuhandeteni sekundis. Põrkepunktides vastu pumba detailide pindu võib rõhk mulli täitva vedeliku servas tõusta 104 kuni 105 bar. Suure kiiruse ja jõuga vedeliku osakesed põrkudes metalli pinnaga , löövad nad sealt lahti väikeseid metalli osakesi, mida tuntakse kavitatsioonerosiooni nime all.
Kõrge vaakumi korral imitorus võib tekkida ka pumba imitorus ja tööratta imipinna lähedal kavitatsiooni olukord.
Kavitatsiooniga kaasneb müra pumbas , pump vibreerib , jõudlus ja surve väheneb , kasutegur langeb. Metalli pinnaga kokku puutudes tekitab kavitatsioon metalli pinnakihis ka pulseerivaid pingeid, mis põhjustavad metalli väsimust ja kulumist. Pumba tööratta pinna mehaanilise lõhkumisega kaasneb keemiline erosioon, sest auru tekkimisel veest vabanev hapnik on väga aktiivne.
Tugev kavitatsioonerosioon murendab kiiresti tööratta põrkepinna ja võib muuta pumba tööratta kõlbmatuks.
Et ei tekiks kavitatsiooni, peab kogusurve pumba imiavas olema suurem küllastunud auru survest vajaliku survevaru võrra. Seda suurust nimetatakse kavitatsioonivaruks ( h) [m].
pi /(rg) + vi2 /(2g) = hka + ( h)
Küllastanud auru rõhk pka [kPa] st. rõhk, millal vedelik antud temperatuuril aurustub ja hakkab keema. Selle rõhu väärtus nagu ka küllastunud auru energia ehk surve hka [mH2O] väärtus (hka = pka /( g) ) sõltuvad vedelikust ja selle temperatuurist (vt. tabel 1).
Temperatuur t 0C
0
10
20
50
70
80
100
125
150
pka
0,61
1,23
2.33
12,3
31,2
47,4
101,3
232
476
hka
0,06
0,12
0,24
1,26
3,17
4,82
10,33
23,9
48,1
Kavitatsioonivaru ligikaudse väärtuse võib leida arvutuslikult pumba tootlikkuse [m3/s], pöörete [p/ min] ja pumba eripöörlemissageduse ns järgi. Tavaliselt antakse pumba passis antud pumba tüübile katseliselt määratud kavitatsioonivaru , mis sõltub pumba sissevoolu kujust ja vooluhulgast.
Kuna kavitatsiooni mittetekkimise eeltingimuseks on, et kogusurve pumba imiavas peab olema suurem küllastunud auru survest st.
pi /(rg) + vi2 /(2g) = hka + ( h) , siis viies selle tingimuse Bernoulli võrrani järgi saadud imikõrguse valemisse
hi = põ/rg – ( pi /(rg) + vi2 /(2g) +hti)) saame , et pumba kavitatsiooniohuta tööks tuleb vähendada tema arvestuslikku staatilist imemiskõrgust (hi [m]) pumba passis antud kavitatsioonivaru ( h [m] ) võrra.
hi = põ/rg – (hka + hti ) -  h ) [m]
Pumba kaviteerimisohtu saab vähendada :

• jõudluse vähendamisega ( vooluhulga vähenedes väheneb ka kavitatsioonivaru vastavalt pumba karakteristikale - vt. graafik pumba põhiparameetrid).
  
• pöörlemissageduse muutmisega , mida võib arvutada valemiga
  

hn2 = hn1( n2 /n1)2

• survekao vähendamisega imitorus (vt. imikõrguse valem):
  

hi = põ/g – ( pi /(g) + vi2 /(2g) +hti)
Selleks tehakse imitoru survetorust tunduvalt jämedam ,
et voolukiirus ei oleks suur. Soovitatav voolukiirus imitorus on
(0,88….1,0) m/s .

• imemiskõrguse vähendamisega ( pump viiakse veevõtukoha veepinnale lähemale ) ,
  
• imitoru sissevooluotsa seatud jugapump .
  

Küsimus 4. Pumba staatiline ja dünaamiline tõstekõrgus. Rõhk survetorus
ja dünaamilise rõhu avaldamine mõõteriistade kaudu.
Uue pumba valikul on tähtis teada tema võimaliku surve poolt tekitatud tõstekõrgust ehk kui kõrgele pumbast või pumbatava vee tasapinnast valitud pump on võimeline vedelikku tõstma. Pumba passis võib olla antud pumba staatiline või dünaamiline tõstekõrgus ehk pumba täissurve.
Pumba staatiliseks survekõrguseks (Hst) nimetatakse pumbatava vedeliku alumise ja ülemise veepinna (nivoo )vahet (joon. 12).
Joonis 12
Pumba poolt tekitatud surve kulub staatilise surve (kõrguste vahe) Hst ning võrgu survekao ( ht = hs +hi ) ületamiseks.
Arvuliselt on staatiline surve pumba imemiskõrguse ja pumbatava vedeliku veesamba kõrguse summa Hst = hi + hs . Staatiline tõstekõrgus näitab kui kõrgele tegelikult tõuseb veesammas survetorus pumbatava vee nivoost.
Pumba staatilise surve väärtus oleneb pumba asukohast veevõtukoha veenivoo suhtes st. kas pump asub pumbatava vee nivoost kõrgemal või madalamal. Näiteks laeva masinaruumis asuvad merevee pumbad allpool veeliini .
Pumbates merevett läbi kingstoni veeliinist kõrgemale paaki võrdub pumba staatiline tõstekõrgus Hst = hs - hi
Pumbates vett põhjatangist üle parda Hst = hs + hi , kus
hs
- on pumba poolt tekitatud veesamba kõrgus
hi – on pumba imemiskõrgus
Pumbast läbiminekul saab vedelik pumbalt energiat juurde ja selle energia arvel võib vesi tõusta survetorus teatud kõrguseni (hs). Seega konkreetse pumba maksimaalne survekõrgus oleneb sellest kui palju pumba tööorgan suudab vedelikule energiat juurde anda.
Et veesammas tõuseks survetorus vajaliku kõrgusele peab pumba tekitatav täissurve (H) staatilisest tõstekõrgusest (Hst) olema suurem survetorus esinevate survekadude ht võrra.
Staatilise tõstekõrguse ja survekadude summat nimetatakse dünaamiliseks tõstekõrguseks ehk pumba täissurveks: H = Hst + ht
Arvutuslikult võib leida pumba dünaamilise tõstekõrguse pumbast väljuva (Es) ja pumpa siseneva (Ei ) vedeliku erienergia vahega:
H = Es - Ei , kus
Vedeliku erieenergia surveavas pumbast väljumisel Es = hi + ps/(ρg) + vs2/(2g) ja erienergia pumpa sisenemisel Ei = hi + pi /(r g)+ vi/(2g), kus
hi - pumba staatiline imemiskõrgus;
pi – absoluutrõhk pumpa sisenemisel,
pi/(r g) – on absoluutsurve pumpa sisenemisel;
vi – voolukiirus pumba imiavas
r – vedeliku tihedus
ps – absoluutrõhk pumba surveavas
ps/(ρg) – absoluutsurve pumbast väljumisel
vs – voolukiirus pumba surveavas,
vs2/(2g) ja vi/(2g) – on vedeliku kineetiline energia pumbast väljumisel ja pumpa sisenemisel.
Olemasoleval pumbal määratakse dünaamiline tõstekõrgus imi- ja survetorule seatud mõõteriistade (vaakummeetri ja manomeetrite )näitude kaudu .
Rõhku imitorus mõõdetakse pumba imiavaga ühendatud vaakummeetriga. Kuna ühendustoru on veest tühi, siis mõõdab vaakummeeter vaakumit selles punktis kuhu ta o ühendatud olenemata mõõteriista kõrhusest pumba suhtes.
Mõõdetava vaakumi saab avaldada vedelikusamba kõrgusena pi /(r g) [ m] imitorus:
pi /(r g) = põ /(r g) – V - zv, kus
põ – on õhurõhk
põ /(r g) – absoluutrõhk pumpa sisenemisel
V – on vaakummeetri näit,
zv - on kõrgusvahest põhjustatud rõhk
Manomeetri ühendustoru on vett täis ning manomeeter näitab hüdrostaatilist rõhku selles paigas , kus ta ise on (joonis 12).
Et saada rõhku pumba surveavas, tuleb liita juurde kõrgusvahest zm põhjustatud rõhk.
ps/(ρg) = põ /(r g) + M + zm, kus
ps – on absoluutrõhk
ps/(ρg) [m] – on absoluutsurve pumbast väljumisel
zm – on kõrgusvhest põhjustatud rõhk
Eespooltoodud ja dünaamilise tõstekõrguse valemit H = Es – Ei arendades saab valemi pumba dünaamilise tõstejkõrguse määramiseks mõõteriistade kaudu:
H = M + V + zm + zv + (vs2 – vi2 ) / 2g , kus
zm ja zv on manomeetri ja vaakummeetri kõrgusvahest põhjustatud rõhk (vt joonis 2)
vs ja vi - on veevoolu kiirus pumba surveava ja imikavas, mis annab vedelikule kineetilise energia.
Pumba kogusurve e. dünaamiline tõstekõrgus (H) antakse pumbakataloogides vedelikusambakõrgusena (meetrites), mitte rõhuühikutes.
Küsimus 5. Pumba tootlikkus, võimsus ja kasutegur – nende arvutus.
Tootlikkus (e. jõudlus)
Eristatakse :
- mahulist tootlikkust Q ( m3 / s ; m 3/ h; l / s; l/ min,)
- massilist tootlikkust G ( kg/ s ; kg/ h, t/ h )
Seos mahulise ja massilise tootlikkuse vahel : G =  Q , kus  on vedeliku tihedus.
Teoreetiline tootlikkus on see vedeliku hulk , mida pump peaks andma arvutuste järgi vastavalt oma mõõtmetele ja töökiirusele.
Tegelik tootlikkus on teoreetilisest alati väiksem pumba sisemiste ja väliste lekete (kadude ) võrra.
Sisemised lekked esinevad pumba tööorgani ja kere vahel ( ka klappide vahel). Nende lekete suurus sõltub pumba tüübist ja tööparameetritest.
Sisemise lekete suurust iseloomustab pumba mahuline kasutegur 0
0 = Gteg/ Gteor = Qteg/ Qteor.
Pumba võimsus .
Pumba tarbitav võimsus (P) on ajaühikus pumpa läbivale keskkonnale antud energia hulk.
Pumba hüdrauliliselt kasulik võimsus (Phk ) on võimsus , mis kulutatakse vedeliku tõstmiseks iminivoolt survenivooni.
Pumba kasuliku võimsuse vattides ( W) avaldada järgmiselt:
Pumbast läbiminekul saab iga vedeliku massihulk pumbalt energia (tehtud töö):
A= FS = mg S = mg H (J/kg) , kus H on pumba staatiline tõstekõrgus.
Ühes ajaühikus läbib pumpa vedeliku mass G = Q (kg/s)
Seega pumba hüdrauline võimsus on Phk = Q g H (W) =  g Q H / 1000 (kW) , kus  on vedeliku tihedus kg / m 3 , Q pumba jõudlus m 3/ s ja
H tõstekõrgus m.
Pumba poolt tarbitav(üldine ) võimsus (P) on hüdraulisest võimsusest suurem pumba liikuvate detailide ( laagrid , tihendid jne.) hõõrdejõudude ületamiseks kuluva võimsuse kadude võrra .
Pumba kasutegur.
Pumba hüdraulilise (kasuliku) võimsuse suhet tarbitavasse võimsusse nimetatakse pumba täiskasuteguriks.
 = Phk / P.
Täiskasutegur koosneb kolmest järgmisest komponendist :
1) mahukasutegur v arvestab tagasivoolu läbi pumba tööorgani ja kere vaheliste pilude ja ebatiheduste :
v = Q / Q + q , kus Q + q on pumba teoreetiline jõudlus , Q tegelik jõudlus ning q tagasivooluhulk ;
Mahukasutegur väheneb vedeliku tiheduse vähenemisega .
Pumpade mahuline kasutegur on vahemikus: v = 0,5… 0,98
2) hüdrauline kasutegur arvestab survekadu pumbas htp .
Tegeliku ja täistõstekõrguse (dünaamilise tõstekõrguse) suhet nimetatakse pumba hüdrauliseks kasuteguriks . h = H / Hd
h = H / (H + htp) = H / Hteor. ;
Hüdrauliline kasutegur oleneb pumba tüübist ja konstruktsioonist. Survekadusid tekitavad näiteks kolbpumba klapid . Rotatsioonpumpadel klapid puuduvad ja hüdrauline kasutegur on lähedane ühele.
3) pumba mehaaniline kasutegur võtab arvesse energiakulu mehaanilisele hõõrdele .
Pumba konstantsel rõhul (p= const = 200) pöörete arvu suurenemisega mehaaniline kasutegur väheneb, sest vooluhulga suurenemisel läbi pumba suureneb vedeliku voolukiirus pumbas ja sellega rõhukaod;
Pumba konstantsetel pööretel (n = const = 1500 min-1) rõhu tõusuga mehaaniline kasutegur suureneb, sest ülekantava võimsuse suurenemisel kaod takistustele oluliselt ei muutu.
m = Pi / P , kus Pi on pumba indikaatorvõimsus ,
P on võimsus , mida ajam peab pumbale andma .
Pumba indikaatorvõimsus Pi( kW ) , võib leida indikaatordiagrammi järgi või arvutuslikult :
Pi =  g ( Q + q ) Hteor / 1000
Täiskasutegur
 = v h m , ehk
= Q / ( Q + q )  H / Hteor   g ( Q + q ) Hteor / 1000 P = Phk / P.
Tänapäeva pumpade üldine kasutegur on piirides  = 0,6 …0,9
Pumba ajami võimsus peab olema pumba võimsusest suurem ajamis kulutatava võimsuse võrra .
Ajami kasutegur a = P / Pa , kus

P – on pumba võimsus ja Pa - on ajami võimsus.

Küsimus 6. Kolbpumpade tootlikkus: üksik-ja mitmekordse tegevusega pumpade tootlikkuse graafikud ja ebaühtlusaste, selle tuletamine .
Kui on tegemist ühekordse pumbaga st. pump töötab ainult kolvi ühe poolega, võrdub pumba poolt antava vedeliku hulk
( m3/h)
n - väntvõlli pöörete arv minutis
D - silindri sisemine diameeter
S - kolvi käik
- pumba mahukasutegur.
Kui kolb liigub äärmisest vasakust asendist paremale ,läbib ta teekonna x, mis on funktsioon vända pöördenurgast.
Avaldame x- sõltuvalt vända pöördenurgast x= f().
x = R - R cos  = R ( 1 - cos ).
x - kolvi tee pikkus
R - vända raadius
 - vända pöördenurk
Kolvi liikumise kiiruse saab avaldada kolvi teekonna valemist (x) võttes sellest esimese tuletise ajas t. c = dx/dt.
Vända pöördenurga võib asendada vända nurkkiiruse ja aja korrutisega:
 = t , siis dx =d[R(1-cos t)] ;
Kui liikumise kiiruse valemis c = dx/dt ja üheaegselt jagame ja korrutame murru nimetaja ja lugeja d -ga saame ,
c = dx/dt =dx  d /dt d ,
ehk : c= d [R(1-cos t)] / d  (d/dt) = R sin t.
Asendades  = t ,saame
c= R  sin . kus  =2n /60 = n/30 [1/s].
Kolvi kiirus vastavalt väntvõlli pöördenurgale:
 = 0 , siis c= 0
 = 900 , c= R,
 = 1800 , c=0,
 = 2700 , c = R,
 = 3600 , c = 0
Seega kolvi kiirus muutub sinusoidaalselt , kusjuures väntvõlli ühe täispöörde jooksul kaks kord suureneb maksimuni ja kaks korda läheneb nullile .
Arvestades reaalset pumpa , kus pumba keps ei ole lõpmata pikk , siis kiiruse maksimum saabub mitte 90 ja 2700 juures vaid enne 900 ja peale 2700.
Kuna pumba kolb liigub pidevalt muutuva kiirusega , siis ka vastavalt kiirusele muutub pumba tootlikkus .
Tootlikkus pumba kolvi kiiruse kaudu avalduna
Q = Fc , kus F- on kolvi põhja pindala (määrab pumba mõõtmed)
Q= F R sin = F R (n/30) sin  .
Nagu näha muutub pumba tootlikkus väntvõlli iga pöörde jooksu samuti sinusoidaalselt.
Kasutades saadud tootlikkuse valemit võib ehitada erinevate pumpade tootlikkuse graafikud.

Ühekordse lihtkolbpumba tootlikkuse graafik.
Q max 900 = F c = F R sin  = [( D2 )/4] R (n/30) ,
sest F= ( D2 )/4; sin 900 =1 ja  =n/30
Väntvõlli pöördenurgal 180 kuni 3600 ühekordse pumba tootlikkus on null , kuna sellel käigul toimub ainult silindri täitmine keskkonnaga (imemine) , siis keskmine pumba tootlikkus võime avaldada :
Qkesk.= (F Sn) /60 = [( D2 )/4  2Rn ] / 60 = [( D2 )/4]  (Rn / 30) [m3/s] . kus kolvikäik S=2R
Pumba maksimaalse tootlikkuse suhet keskmise tootlikkusse nimetatakse pumba tootlikkuse ebaühtluse astmeks .
Siit lihtpumba ebaühtluse aste :
= Qmax /Qkesk. = [( D2 )/4 R(n/30)] / [( D2 )/4]  (Rn / 30) =3,14.
2.kordse tegevusega kolbpumba tootlikkuse graafik ja ebaühtluse aste:
Q max (900 ja 2700) = F c = F R sin  = FR(n/30), sin(900 ja 2700) = 1
Qkesk = 2FSn /60 = F R n / 15.
= Qmax/Qkesk. = [( D2 )/4 R(n/30)] / [( D2 )/4]  Rn / 15] =  /2 = = 1,57.
3-kordse tegevusega pump koosneb kolmest ühekordse tegevusega
Küsimus 7. Staatilise rõhu pumpade karakteristikud , rõhu ja jõudluse reguleerimine.
Kolbpumba karakteristik :
Kolbpumba teoreetiline tootlikkus (Qteor) ja tõstekõrgus (Hteor) pole omavahel seotud. Teoreetiline survekarakteristik H1,2(teor) = f(Q) on ordinaatteljega paralleelsirge (joon. 13).
Reaalsel pumbal rõhu suurenemisel lekked pumba sees suurenevad, mahuline kasutegur väheneb ja vooluhulga kõver kaldub ordinaattelje suunas (H1,2 (teg) ).
Pumba tootlikkus oleneb pumba pöörete arvust (n). Pumba veovõlli pöörete arvu suurendamisel suureneb tema minutitootlikkus, lekete suurus aga oluliselt ei muutu. Kolbpumba pöörete arvu muutusega n1- n2 –le (joon. 13), muutub tootlikkus proportsionaalselt pöörete arvu muutumisega, H1,2(teg) karaktristikud on paralleelsed kõverad. .
Joonis 13
Kui pumba rõhk tõuseb lubatust kõrgemaks (punkt a), siis rakendub kaitse- või ülelaskeklapp ja vedelik voolab kas imipoolele või pumbast välja. Rõhk langeb.
Mahtpumba üldkasutegur pumba tööpiirkonnas on konstantne . Kasutegur võib väheneda kui ekspluatatsioonis pump kulub, suurenevad lekked (millega väheneb mahukasutegur).
Ekspluatatsioonis saab tehase poolt antud pumba karakteristiku järgi valida pumbale antud vedeliku pumpamiseks optimaalse tööreziimi (tööpiirkonna).
Joonis 14.
Staatiliserõhupumba kasutegur on seotud pumba tootlikkuse ja survega .
Pumba tühikäigul (H = 0 ja Q = 0) on kasutegur (joon. 14) lähedane nullile.
Pumba nimitööreziim valitakse reeglina pumba maksimaalse kasuteguri järgi. Kõrgetel rõhkudel hakkab kasutegur järsult langema seoses mahukasuteguri vähenemisega lekete suurenemisel.
Hammasrataspumba karakteristik :
Hammasrataspumba kasutegur on madala tootlikkuse juures väike nagu kõigil mahtpumpadel ja hakkab järsult langema mahuliste lekete suurenemisel.
Pumba võimsus on lineaarne nii tootlikkuse kui ka rõhu muutusega. Tarbitava võimsuse P tõusu nurk (joon. 15) oleneb rõhust süsteemis. Pumba tarbitav võimsus P = f(H) lubatud rõhu piires (Hlub) tõuseb lineaarselt rõhu tõusuga. Rõhu suurenemisel karakteristiku P=f(Q) tõusunurk suureneb st. Tarbimisvoolu järsku suurenemist .
Q = f(H)
H (surve) – var.
n (p/min) – const.
Joonis 15
Karakteristika Q= f (H) rõhu tõusuga tootlikkus süsteemis langeb, mis tuleneb pumba mahulise kasuteguri vähenemisest.
Tehase poolt antud lubatud töörõhust (Hlub.) kõrgema rõhuga pikaajaline töö suurendab hammasrataspumba detailide kulumist, väheneb kasutegur ja jõudlus, suureneb ajami tarbitav võimsus.
Kruvipumba karakteristik :
Kruvipumba karakteristik Q = f(H) ja H= f(Q) kaldenurk oleneb pumba hermeetilisuse astmest .
Joonis 16 Joonis 17
Mittehermeetilistel kruvipumpadel on sisemised rõhukaod kõigil tööreziimidel. Seepärast karakteristikad Q(H) (joon 16) ja H(Q) (joon 17) ei ole absisteljega paralleelsed sirgjooned .
Vesirõngaspumba karakteristik :
Vesirõngaspumpa võib kasutada vaakumpumbana (joon.18) või madalarõhu kompressorina (joon. 19).
Kuni 60…70% vaakumi korral muutub tootlikkus vähe, kuid peale seda hakkab järsult langema. Vaakumil 90% võib tootlikkus muutuda nulliks. Koos tootlikkuse vähenemisega hakkab peale 60% vähenema ka tarbitav võimsus.
Joonis 18 Joonis 19
Kompressorina töötades tõuseb vesirõngaspumba tarbitav võimsus lineaarselt rõhu tõusuga. Rõhu piirväärtusel (≈ 2bar ) tootlikkus (Q) langeb järsult.
Mahtpumba kavitatsiooni karakteristik :
Praktilist tähtsust omavad mahtpupade kavitatsiooni karakteristikud, mis võimaldavad määrata antud pumba konstantsetl pööretel maksimaalse lubatud vaakumi ilma kavitatsiooni tekkimise ja tootlikkuse languseta. Katsetused on näidanud , et konstantsetel pööretel vaakumi suurenemisega kuni kavitatsiooni tekkimiseni pumba tootlikkus praktiliselt ei lange (joon20). Pöörete suurenemisega kavitatsioon pumbas ja tootlikkuse langus tekib varem.
Q1 – pööretel 500 p/min
Q2 – pööretel 1500 p/min
Q3 – pööretel 2000 p/min
Joonis 20
Kavitatsiooni tekke kolbpumbas võib jagada kahte faasi. Esimesel faasil võib kolvi imikäigu algul kõrge vaakumi ja voo kiiruse tõttu tekkida vedelikuvoo katkemini ja küllastunud auru mullid. Kui imikäigu teisel poolel katkenud vedeliku voog jõuab kolvile järele tekitades kerge hüdraulilise löögi, kuid pumba tootlikkusele erilist mõju avaldamata. Juhul kui vedeliku voog kohtub kolviga alles survekäigu ajal, võib tekkida väga tugev hüdraliline löök kolvile, imiklapile ja tootlikkus väheneb järsult.
Küsimus 8. Kolbpumpade indikaatordiagramm, indikaatorlik võimsus ja kasutegur.
Pumpamishäirete diagnoosimine indikaatordiagrammi järgi.
Kolbpumba indikaatordiagramm annab sõltuvuse kolvi (joon 9) edasi-tagasi käigu (2S) jooksul kolbpumba silindris valitseva rõhu ja ruumala vahel p=f(Vs) = f() ehk surve muutust ühe töötsükli jooksul.
Joonis 9
Silindris oleva rõhu määramiseks on hakatud kasutama mõõteriista, mida nimetatakse indikaatoriks. Siit ka nimetus indikaatordiagramm.
Indigaatordiagramm võib olla arvutuslik (arvjoonis) või reaalselt pumbalt võetud tegelik p=f(V) = f() diagramm.
Tegelik pumba indikaatordiagramm võetakse reeglina tehases mudelpumba katsetustel või enne ja peale tehase remonti pumba tehnilise seisukorra määramisel spetsiaalse mõõteriista, mehaanilise indikaatori abil. Indikaatoriga saadud diagrammi pindala kujutab endast pumba kolvi poolt tehtud tööd kolvi ühe edasi-tagasi käigu ehk imemis - ja survekäigu jooksul.
Arvutuslik ehk teoreetiline indikaatordiagrammi ehitamisel (joon. 10) võetakse aluseks ideaalne mittekokkusurutav vedelik ja ei arvestata pumba klappide avamise - sulgumisel tekkivaid rõhu kõikumisi.
Teoreetilise diagrammi imemiskäigu ajal tehtud töö Limi = pimi×Vs , kus
pimi = Hi – on pumba kolvi poolt vedelikule tekitatud rõhk ja
Vs – pumba kolvi põhja ja silindri kaane vaheline ruumala.
Tehtud töö Limi on võrdeline diagrammil pumba imemistakti joone aluse pindalaga.
See töö tehakse õhurõhu poolt surumisel vedeliku kaudu kolvi põhja pinnale.
Survekäigu ajal tehtud töö Lsurve = psurv ×Vs mis on võrdeline pumba surveprotsessi joone aluse pindalaga ja tehakse pumba ajami (jõumasina) energia arvelt ,( psurv = Hs).
Tsükli jooksul teoreetiliselt tehtud töö Lt = Limi + Lsurve
Indikaatordiagrammil (joonis 2) pumba surverõhu ja imirõhu vahe kujutab endast pumba keskmist indikaatorrõhku, mis on pumba töö keskmine sisemine rõhk
pi = psurv - pimi
Indikaatorrõhu ja pumba silindri ruumala korrutis annab pumba indikaatortöö.
Li= pi Vs ehk pumba sisemise töö
Joonis 10
Ajaühikus tehtud indikaatortöö järgi saab leida pumba indikaatorvõimsuse ehk pumba sisemise võimsuse.
Ni =
[kW].
Osa pumba indikaatorlikust võimsusest kulub pumbasiseste lekete ja hüdrauliliste takistuste ületamiseks. Seega pumba kasulik võimsus, mida kasutatakse vedeliku tõstmiseks vajaliku nivooni on indikaatorvõimsusest väiksem hüdrauliliste ja mahuliste takistustele kulutatud võimsuse võrra. Neid kadusid arvestab pumba indikaatorlik kasutegur, mis on kolbpumba kasuliku võimsuse ja indikaatorvõimsuse suhe ehk pumba mahulise ja hüdraulilise kasuteguri korrutis Nk= i Ni
ehk
, kus - on mahuline kasutegur ja
- on hüdrauliline kasutegur.
Pumba mahuline kasutegur arvestab lekkeid kolvi ja silindri , kolvisääre tihendite vahel ja klappide ebatihedust .
Hüdrauliline kasutegur arvestab vedeliku voolamise kohalikke ja hõõrdetakistusi.
Vedeliku voolamisel vedeliku kihid nihkuvad üksteise suhtes, tekib sisehõõrdumine ja osa võimsusest kulub sisehõõrumise ületamiseks (vedeliku viskoossuse ületamiseks )
Kolbpumba üldkasutegur :
Kolbpumba üldine kasutegur on vahemikus 0,65 - 0,85.
Kolbpumba ajami võimsus (Ne) peab olema suurem kui pumba indikaatorlik võimsus , sest osa ajami võimsusest kulutatakse mehaaniliste hõõrdumiste ületamiseks. Neid kadusid arvestab pumba mehaaniline kasutegur.
Kolvi liikumine ühest surnud seisust teise toimub enamvähem stabiilse hõrenduse ja survega. Seepärast võib rõhud imemisel ja surve käigu ajal kujutada mööda diagrammi teljestikuga paralleelset sirget .
Rõhu kõikumised toimuvad ainult imemise ja survetaktide algul. See on seotud ime -ja surveklappide inertsiga ja nende tiheda istega oma pesas. Surveklapi avamiseks oma pesalt on vaja kõrgemat rõhku, mis suudaks klapi oma pesalt tõsta. Peale klapi avanemist rõhk klapikarbis järsult langeb. Klapi avanemine tekitab vedeliku voo liikumisele kiire võnkumise, vedeliku voo drosseleerimine sisenemisel kutsub esile lühiajalise rõhu kõikumise klapikarbis, mis kiiresti stabiliseerub.
Ekspluatatsioonis on võimalik tegeliku indikaatordiagrammi järgi diagnoosida pumpamishäireid, hinnata pumba tööd ja kolbpumba klappide tihedust ning klappide-klapivedrude tehnilist seisukorda.
Normaalse tegeliku indikaatordiagrammi korral (joon.11) kolvi liikumisel vasakult paremale, on silindris hõrendus ( graafikul alumine rõhtsirge ). Surve ei muutu enne, kui kolb jõuab parempoolsesse surnud punkti. Kolvi tagasiliikumise algusega imiklapp sulgub ja surve silindris suureneb (graafikul parempoolne kaldjoon ). Surveklapi avanemiseks peab surve silindris mõnevõrra (hi ) ületama survet survetorus Hs. Siis klapp avaneb ja surved ühtlustuvad (graafikul ülemine rõhtsirge ). Survetakt kestab seni , kuni kolb jõuab vasakpoolsesse surnud punkti.
Joonis 11
Kolvi liikumisel paremale, surveklapp sulgub ja surve silindris väheneb (graafikul vasakpoolne kaldjoon ). Imiklapp avaneb (selleks vajalik lisavaakum on h2 ja algab uus imitakt.
Graafikule võib kanda ka pumba staatilised (Hst ) ja dünaamilised (Hd) tõstekõrgused ning staaatilised ja dünaamilised (hi, Hi )imemis- ja survekõrgused (hs, ja Hs ). Nende järgi saab graafiliselt määrata survekao imi- ja survetorustikus hti ja hts.
Suurim surve pumbas Hmax = Hs + hi ning suurim vaakum
Hvac. max = Hi + h2 (vt. joon.10 ).

Kolbpumbarikke diagnoosimine pumbalt võetud tegeliku indikaatordiagrammi järgi

Omades mudelpumba ( kataloogi ) indikaatordiagrammi (joon.12) võib selle võrdlemisel pumpamishäiretega pumbalt võetud diagrammiga teha järeldused pumba võimalike rikete kohta.
1. Kataloogpumba indikaatordiagramm
Joonis 1
2. Vigastustega pumba indikaatordiagrammid:
Diagramm a- õhk silindris, vee kokkusurumisele enne klapi avanemist kulub osa survetaktist (s1); surveklapp avaneb raskesti ( h1 );
Diagramm b - imiklapp sulgub aeglaselt, milleks kulub osa töökäigust (s2) ning avaneb raskesti,
on vaja suurt lisahõrendust (h 2);
Diagramm c- surveklapp sulgub halvasti, mistõttu osa imemistaktist (s3) läheb kaduma
Diagramm d - imiklapp on ebatihe ning kolvikäigu otstes läheb osa vedelikku
tagasi imitorru ( s4 , s5 ),
Diagramm e - surveklapp on ebatihe, tagasivoolav vedelik aeglustab vaakumi teket (s6 )
Küsimus 9. Eripöörlemissagedus, labapumpade liigitus ja tööparameetrite olenevus eripöörlemissagedusest.

Labapumba pöörlemissagedust iseloomustab tema eripöörlemissagedus, mis on määratud temaga geomeetriliselt sarnase mudelpumba järgi st. mudeli ja selle üksikosade kuju peab valitud mõõtkavas väga täpselt kopeerima täismõõdus pumpa.

Olenevalt pöörlemissagedusest ja töörata välis- ning siselämõõdu suhtest (D2/ D1) jagunevad tsentrifugaalpumbad aeglasteks, normaalseteks ja kiirekäigulisteks pumpadeks.

Matemaatiliselt võib antud pumba eripöörlemissageduse arvutada järgmise valemiga:

kus n – on antud pumba pöörlemissagedus

Q – tootlikkus ;

H – tõstekõrgus.

Eripöörlemissagedus kujutab endast mudelpumba pöörete arvu, mille mõõtmed on valitud sellised , et tema tootlikkus on Q =75 l/s ja surve

Hs = 1 m ja mille hüdrauliline ja mahuline kasutegur on võrdsed vaadeldava pumbaga. Tegemist on geomeetriliselt sarnaste pumpadega, millede vooluosa mõõtmed on saadud teise pumba vooluosa mõõtmete korrutamisel ühe ja sama arvuga.

Vastavalt pumba tööratta geomeetriline kujule ja mõõtmetele muutuvad tööparameetrid sh. ka tema eripöörlemissagedus (joonis 6).

Eripöörlemissageduse ja geomeetrilise kuju järgi jagatakse labapumbad aeglasekäigulisteks, normaalse käiguga ja kiirekäigulisteks tsentrifugaalpumpadeks (joon.6), diagonaalpumpadeks (joon. 7) ja

propellerpumpadeks (joon. 7).

Tsentrifugaalpumbad:

Joonis 6

Aeglasekäigupumbad ns = 50 kuni 70 ; D2 /D1 = 3,0...2,5

Normaalse käiguga ns = 70 kuni 150; D2 /D1 = 2,5...1,8

Kiirekäigulised ns = 150 kuni 300; D2 /D1 = 1,8...1,2

Diagonaalpumbad

Joonis 7

ns = 300 kuni 600; D2 /D1 = 1,2...1,1

Propellerpumbad ns = 600 kuni 2000; D2 /D1 = 1

Joonis 8

Väikese eripöörlemissagedusga pumpadel on väike jõudlus ja suur tõstekõrgus . Eripöörlemiskiiruse suurenemisega tootlikkus suureneb ja tõstekõrgus väheneb.

Eripöörlemissageduse järgi on võimalik valida optimaalsete mõõtmetega pump antud rõhu , jõudluse ja pumba pöörete arvu korral, mis kindlustab pumba kõige suurema kasuteguri.

Reaalse pumba pöörlemiskiiruse muutmisel muutuvad ka kõik tema tööparameetrid . Kuna sel juhul pumpade geomeetrilise sarnasuse tingimused ei muutu st. pikkusmõõtkava ml = 1 , siis

vedeliku osakeste tangensiaalkiirused u1/ u2 = n1/ n2,

pumba tootlikkus Q1/ Q2 = n1/ n2 ,

pumba surve H1/ H2 = (n1/ n2)2 ,

pumba võimsus P1/ P2 = (n1/ n2)3
, ehk

n1/ n2 = Q1/ Q2 = √H1/ H2 = 3√P1/ P2

Antud tingimustest järeldub,et kui näiteks n suureneb 2 korda , siis tootlikkus kasvab 2, surve 4 ja vajalik võimsus 8 korda.

Küdsimus 10. Tsentrifugaalpump: tööpõhimõte, imemisvõime, telje- ja
radiaalsuunaline jõud, nende mõju ja tasakaalustamise võimalused.
Tsentrifugaalpumbad kuuluvad dünaamiliste pumpade klassi , kus mehaaniline energia ajamilt (näit. elektrimootor ) antakse labade kaudu keskkonnale, mis pannakse pöörlema ümber tööratta telje . Pumba tööratas annab pöörlevale pumbatavale keskkonnale kiiruse (kineetilise energia – v2/2g). Pumbas muudetakse keskkonna kineetiline energia vedeliku potensiaalseks energiaks (p/ρ g).
Bernoulli võrrandist on teada, et voolav vedeliku erienergia
E = z + p/ρ g + v2/2g , kus
z – on potentsiaalne asendi-erienergia,
p/ρ g – potentsiaalne erienergia vedeliku rõhust,
v2/2g - on kineetiline energia ( v - on voolu keskmine kiirus ristlõikes).
Pts= mv2/R= m Rw2 teades, et joonkiirus v=RW (raadiuse ja nurkkiiruse korrutis) ning nurkkiirus w2 = ( n/30 )2, siis
Pts= mR2w2/R= m Rw2 .
Selleks, et voolukiirus oleks kambris ühesugune (v= const. on vajalik radiaaljõu vältimiseks ) on suurendatud spiraalkambri ristlõiget vee liikumise suunas . Spiraalkambrist suundub vesi laienevasse koonusjätku - difuusorisse (7 ). Difuusoris vedeliku kiirus langeb ja rõhk tõuseb : osa kineetilisest energiast muutub potensiaalseks (rõhu) energiaks. Difuusorist voolab vesi läbi siibri (8 ) survetorru (9).
Teljesuunaline ehk nn. telgjõud tekib rõhkude pi ja ps vahest tööratta ees ja taga.
Pi – rõhk tööratta ees imipoolel
Ps - rõhk tööratta taga survepoolel
Tööratta külgpindadele ( s.o. rõngaspinnale laiusega D - d1 ) mõjub mõlemalt poolt rõhk ps.
Imitroru poolt mõjub töörattale suhteliselt madal rõhk pi, mis põhjustab tööratta sissevooluava poolt mõjuva jõu .
F1= pi ( π d1 / 4 ), kus d1 on pumba imiava ristlõige.
Tööratta taga on rõhk ps hoopis suurem ning ratta keskosale mõjub sissevooluava poole jõud :
F2 = ps ( πd12 / 4 – π d /4 ) , kus d on pumba võlli läbimõõt.
Summaarne teljesihiline jõud F on seega
F = F2 - F 1 .
See jõud on üsna suur . Telgjõu vastuvõtmiseks on tarvis erilaagreid , mis muudavad pumba keerukaks ja kalliks . Telgjõust vabanemiseks kasutatakse mitmesuguseid võtteid:
Küsimus 11. Ühe- ja mitmeastmelised tsentrifugaalpumbad. Töörataste ühendamise skeemid ; ehitus - töörattad, kere, võllid, laagrid, võlli- ja sisetihendid, valmistamise materjalid.
Kere kuju ja konstruktsioon oleneb tsentrifugaalpumba tüübist. Kere võib olla vertikaalse või horisontaalse lahtivõtmisega. Kere on tavaliselt valatud malmist , pronksist või roostevabaterasest. Kere kaaned koos imi- ja surveääriku, laagri- ja tihendipuksidega valatakse samast materjalist ja kinnitakse poltidega kere külge. Pumba laagrite surveõlituse korral on kere külge kinnitatud õlivann. Mitmeastmelise pumba kere koosneb sektsioonidest, mille sees paiknevad töörattad. Sektsioonid on eraldatud tihendite ja vaheseintega, millede sees asuvad kanalid vedeliku juhtimiseks ühest astmest teise. Sektsioonid on ühendatud nn ankurpoltidega. Vajaduse korral võib sektsioone vahetada või võtta mõni sektsioon vahelt ära. Suunaaparaat (spiraalselt laienev kanal ) võidakse valada kere sisse.
Tootja VERSAPUMP roostevabast materjalist detailidega sööbivate ning viskoossete keskkondade pumpamiseks väljatöötatud tsentrifugaalpump

Vertikaaltasapinnas lahtivõetav pumba korpus. Survepool suunatud üles, pump on võimeline tookambrist ilma abita õhu eraldama .

Avatud konstruktsiooniga tööratas. Sobilik erinevate kemikaalide pumpamiseks.

Võll koos mehaanilse võllitihendiga.

Võll, disainitud vastu võtma eriti suuri jõumomente. Laagrid on ettenähtud 10 aastaseks ekspluatatsiooniks.

Võlli otsa tihend , mis takistab õlivannist (karterist) õli väljavoolamist – labürinttüüpi.

Laagrikorpuse otsakaan.

Laagrikorpus.

Magnetkorki õlivanni tühjendamiseks.

Vaateklaas õlitaseme kontrollimiseks.
Töörattad:
Tsentrifugaalpumpadel on kolmesuguseid töörattaid - kinnised, poollahtised ja lahtised .
1. Kinnised töörattad. Rattal on nii esimene kui tagumine ketas . Tööratta ketaste vahel on labad . Töörattad valatakse või needitakse kettad labade külge.
2. Poollahtised ehk avatud tüüpi töörattad (esiketas puudub).
3. Lahtised töörattad (tööratta labad ilma esimese ja tagumise kettata).
Tööratta labad vedelike pumpamiseks on tavaliselt painutatud tööratta pöörlemisele vastassuunas , esineb ka sirgete labadega pumpasid. Seda tuleb silmas pidada ka tsentrifugaalpumba monteerimisel.
Õhupumpades ( ventilaatorid ) on labad sirged või painutatud veidi ettepoole . Tööratta ehitus sõltub pumba otstarbest (puhastamise vajadusest jne).
Tööratta materjal

Malm .

Roostevabateras.

Pronks.

Alumiiniumi sulam .

Plastik.
Tööratta materjal valitakse vastavalt pumba parameetritele:

Malmtöörattaga pumbad survega kuni 0,5 Mpa (u

Pronkstöörattaga kuni 1 Mpa (u

Terastöörattaga H>1Mpa (u
Suure joonkiiruse korral suurenevad ka hüdraulilised takistused ja väheneb hüdrauliline kasutegur - suureneb kavitatsiooni oht.
Tavaliselt on tööratas ühepoolse imemisega, mõnikord tehakse ka kahepoolse imemisega töörattaid.
Tööratas kinnitatakse võlli peale liistu abil ja fikseeritakse mutriga võlli otsas.
Tsentrifugaalpumba võllid
Tavaliselt valmistatakse võllid kvaliteet süsinikterasest. Mõnikord pannakse korrosiooni vähendamiseks võllile tihendite kohale pronkshülss. Agressiivsete keskondade korral kasutatakse võllide valmistamisel roostevaba terast.

Pumba laagrid

1.Veerelaagrid (kuullaagrid pannakse väiksema tootlikkusega pumpadele, kus aksiaal ja radiaaljõud on taskaalustud või ei ole suured. Veerelaagrite õlitamiseks kasutatakse õlitoose või karteriõlitust.
2. Liuglaagrid , suurematel pumpadel. Liuglaagrid on paksuseinalised ja liud on valatud B83. Liugrlaagrite õlitamisks kasutatakse tavaliselt surveõlitust. Liuglaagrid vajavad pidevat hooldamist.
3. Mõnikord pronkspukse.
Laagrid asetatakse pumba kerekaane või kronsteini pesadesse.
Üheastmelise pumba puuduseks on, et tema tööparameetrite (surve ja tootlikkus) suurendamiseks peab suurendama pumba mõõtmeid, ratta ja kere läbimõõtu (R) ja andma töörattale suur joonkiirus (u).
(Pts= m Rw2 , u = Rw ja w = n/30;
Tööratta suure joonkiiruse korral, mis annab vedelikule voolule kiiruse võib vesi pumba imipoolel ja tööratta labade vahel keema hahata, tekib kavitatsioonioht.
Joonkiiruse suurendamist piirab ka pumba tööratta materjali vastupidavus.
Lähtuvalt eeltoodust on suure surve ja jõudlusega pumbad tehtud mitmeastmelised . Mitmeastmelistes pumpades on vedeliku voolu kiirused väiksemad kui samade parameetritega üheastmelistes pumpades ja üldkasutegur on suurem.
Mitmeastmeliste pumpade arendatav surve võib küündida 1000 ja enam meetrini.
Sissevoolutingimuste parandamiseks ja pumba imemiskõrguse suurendamiseks on paljude mitmeastmeliste pumpade esimese astme tööratas kahepoolse sissevooluga .

Suuremate tõstekõrguste saamiseks ühendatakse pumba töörattad järjestikku.
qüld = q , q on ühe astme tootlikkus ja
püld = np , kus n on astmete arv ja p on ühe astme surve.

Suuremate vooluhulkade saamiseks rakendatakse pumba töörattad paralleeltööle, kus mõlemast töörattast suunatakse vesi ühisesse spiraalkambrisse.
qüld = n Q ja püld = p
Sektsioonpumbas on kõik töörattad ühtepidi ning töörattast paiskuv vesi juhitakse järgmisse juhtaparaadi kaudu. Juhtaparaadil on töörattaga võrreldes vastassuunalised labad , mis vähendavad keeriseid töörattasse voolus.
Küsimus 12. Tsentrifugaalpumpade ekspluatatsioon : käivitamine, teenindamine
tööajal, reguleerimise võimalused, pumba põhilised rikked ja nende
kõrvaldamine. Pumba töö analüüs karakteristikute järgi.
Pumpamisel süsteemi võib pumbatava keskkonna parameetrei reguleerida kolmel viisil:

Drosseldamisega,

Tööratta pöörlemissageduse või läbimõõdu muutmisega,

Ülelaske- ehk baipasslkapiga.
Drosseldamise korral kulutatakse kasutult osa rõhuenergiat siibritakistuse ületamiseks. Samuti muutub voolu reziim töörattas ja difuusoris , mis võib esile kutsuda pumba täiendava kulumise. Eriti kahjulik on jõudluse reguleerimine pumba imevklapi osalise kinnikeeramisega. Kuna hüdraulilise takistuse ja vaakumi suurendamine vedeliku voolamisel töörattasse kutsub seal esile gaaside ja auru eraldumise, kavitatsiooni võimaluse suurendamise .
Pumbatunnusjoont on võimalik muuta ka pöörlemissageduse muutmise või töötatta läbimõõdu vähendamisega.
Pumba pöörlemissageduse sujuv muutmine pumba töö ajal tuleb tegelikku kasutusse alles viimasel uusimatel pumpadel seoses mitmesuguste pooljuht -sagedusmuundurite kasutusele võtmisega .
Mõnikord kasutatakse pumba pöörete astmelist muutmist, kasutades mitmeastmelise kiirusega elektrimootoreid.
Laevasüsteemides küllalt levinud pumpade jõudluse reguleerimise mooduseks on süsteemis reguleerimine ülelaske e. baipass klapiga, mis on samuti ebaõkonoomne meetod ,väheneb pumba kasutegur ja suureneb tarbitav võimsus . Ülelaskeklapiga võib süsteemi jõudlust ja survet reguleerida vähenemise suunas kuni nullini.
Tsentrifugaalpumpade põhilised rikked:

Pump ei ime vett üles, tootlikkus on null Q= 0
- pump on veest tühi,
- pump on liiga kõrgel veepinna suhtes
- imitoru ventiil on kinni
- pumba täitmine ei õnnestunud ( näiteks põhjaklapp laseb läbi )
- torud või imikurn on ummistunud
- imitorus on suur takistus , ventiil ei ole täielikult lahti
- imitorusse satub õhku ( läbi võlli või torutihendite)
- vee temperatuur on liiga kõrge
- pöörete arv on liiga väike.
- pöörlemissuund on vale
- pumbatavas vees palju sodi, võõrkehasid
2. Pump ei arenda täielikku tootlikkust QQnor
- pumba rootor on vigastatud või nihkunud telje suunas
- pöörete arv ei ole õige ,liiga suur kavitatsioon )või liiga väike.
- imitoru osaliselt ummistunud ,või ventiil vähe lahti.
- tööratas vigastatud
- õhk pumbas
3. Pump ei arenda täielikku survet HHnorm
- pöörete arv on väike
- tööratas või tihendid on kulunud
- pumpa satub õhku
- pumbatavas vees palju võõriseid
4. Pumba tegelik tunnusjoone kõver Q(H) on ebanormaalne
- tagasivool pumbas suur
- pump ummistunud
- tööratta pinnakaredus suur (pind puhastamata9
- tööratas kulunud,ebanormaalne kuju
- tööratas tagurpdi paigaldatud
- tihendtopend kehv , vahed sees ,kulunud
5. Pumba võimsustarve normaalsest suurem P >P norm
- pump ummistunud
- tööratas vigastatud vöi puhastamata
- võll või võllilaagrid vigastatud
- tihendid liig tugevasti pealetõmmatud
6. Suur müra
- tööratas või laagrid vigastatud
- võll kõver
- kinnituspoldid lahti
7. Suur vibratsioon
- pumba või torustiku kinnituspoldid lahti
- pump ummistunud
- tööratas kulunud või vigastatud
- võll kõver
8. Tihend peab vähe vastu
- vees palju abrassivosakesi
- võll vigastatud
- tihend kuiv
9. Laagrid kuluvad ruttu
- tööratas või võll vigastatud ,võll kõver
- pump ja mootor tsentreerimata
- pump ummistunud,töötab ülekoormusel
- tööratas tagurpidi paigaldatud
- laagrid määrimata
- laagrites vesi
- vale määre
10. Pump kuumeneb
- tööratas valest paigaldatud,tööratas surub vastu keret
- laagrid kulunud või viltu paigaldatud
- toru valesti paigaldatud, toru surub vastu keret
- laagrid kuivad
- tihendid palju peale tõmmatud
- surveventiil kinni

Labapumpade töö diagnoosimine mõõdetud karakteristikute järgi :

Pumbarikete diagnoosimisel saab kasutada pumbalt võetud karakteristikute võrdlemist antud pumba kataloogikarakteristikuga.
Karakteristikutel (joon. 26 kuni 31) on toodud näitena järgmised kataloogi ja katsekarakteristikud:
Kataloogikarakteristikud:
Katsekarakteristik :

Pumba surve on normaalsest

väiksem ja ta vajab vähem võimsust

Võimalik põhjus:

- tööratas on deformeerunud või

arvutuslikust väiksem;

- pöörlemissagedus arvutuslikust

väiksem;

Joonis 26

Survekarakteristik langeb

normaalsest järsemalt

Võimalik põhjus:

- pumbas või torustikus suur

takistus;

- toru sisepinnad

ebanormaalselt karedad;

Joonis 27

Katsejõudlus on

kataloogiväärtusest püsiva

suuruse (a) võrra väiksem.

Võimalik põhjus:

- pumba tihendusrõngad

on kulunud, mistõttu

tagasivool on suur;

Joonis 28

Surve-, kasuteguri- ja

võimsuskõverad on allpool

kataloogikarakteristikuid

Põhjus: tihendusrõngad on

väga kulunud

Joonis 29

Surve- ja kasutegur on

kataloogiandmetest

väiksemad, võimsus aga

suurem

Võimalik põhjus: tööratta,

pumba sisepinna või

torustiku suur karedus (rooste

jne.)

Joonis 30

Surve H(Q) kõver on normaalne,

madal kasutegur põhjustab

aga suurema võimsustarbe.

Võimalik põhjus: suur hõõrdumine

pumbas;

Joonis 31
Küsimus 13.
Tsentrifugaalpumba poolt arendatav rõhk: rõhu valemi ( Euleri võrrand) tuletamine, labade profiili mõju pumba rõhule, tegelik rõhk pumbas
Leonhard Euler (1707…1783) Šveitsist pärinev mitmekülgne teadlane , kes teiste teaduste hulgas pani aluse analüütilisele mehaanikale ja hüdrodünaamikale. Mõningate vaheaegadega aastast 1927 kuni surmani elas ja töötas L .Euler Venemaal, Sankt -Peterburis. Sel ajaperioodil külastas ta Tallinna ja Tartut.Tsentrifugaalpumba põhivõrrandi järgi võib leida tsentrifugaalpumba teoreetilise surve (H) ja analüüsida pumba labade kuju mõju tsentrifugaalpumba tööle.

Põhivõrrandi tuletamisel tehti kaks põhilist lihtsustust:

Voolu vaadeldi ühesuguste elementaarjugade kogumina st., et töörattal on lõpmata arv labasid, mille tulemusena keskkonna osakesed liiguvad mööda trajektoori, mis ühtib labade profiiliga .

Ei arvestatud pumbas tekkivat survekadu st. pumbatav keskkond on ideaalne vedelik (puudub viskoossus) .

Vastavalt tsentrifugaalpumba tööpõhimõttele tööratta pöörlemise tõttu saadud tsentrifugaaljõud paiskab vedeliku tööratta labade vahelt välja survega H (joonis 3 ), mis oleneb vedelikule antud energia poolt tekitatud vedeliku kiirusest Vedeliku voo osakeste kiiruse võib jagada suhteliseks ja absoluutseks kiiruseks.

Pumba tööratta pöörlemisel (joonis 3) pumbatava vedeliku osakesed pööreldes koos töörattaga liiguvad pumba tööratta liikumiskiirusega (u), mille vektor langeb kokku tööratta pöörlemise trajektoori puutujaga antud punktis.

Samal ajal liikudes pikki töölabasid töörattalt väljumise suunas liiguvad vedeliku osakesed suhtelise kiirusega tööratta suhtes (w), mille vektor on töölaba puutujasuunaline. Vedeliku osakestele liikumisele antud summaarne ehk absoluutkiirus pumba kere suhtes võrdub töörattaga vedeliku kaasaliikumise kiiruse (u) ja tööratta suhtes vedeliku kiiruse (w) geomeetrilise summaga.

Vedeliku osakeste liikumisel töölabale sisenemisel absoluutkiirusega c1 kuni pumbast väljumiseni toimub absoluutse kiiruse suurenemine (c2).

Joonis 3
Pumba teoreetilise rõhu väärtuse tuletus põhineb mehaanika seaduspärasusele vedeliku impulsi kohta: Sekundis läbivoolava vedeliku massi liikumishulga (impulsi) momendi muutus lõigete 1 ja 2 vahel on võrdne sellele vedelikumassile mõjuvate välisjõudude momendiga (impulsi sünonüüm on vedeliku liikumisehulk, mis on vedeliku massi ja liikumise kiiruse korrutis).

Võtame 1 kg vedelikku ja oletame , et ta läbib tööratta esimesest ringjoonest R1 teise ringjooneni R2 (joonis ) ühe sekundi jooksul.

Pumba võimsus vedeliku selle teekonna läbimiseks, mis oleneb pumbatava vedeliku erikaalust (ρ g) , tootlikkusest ja tõstekõrgusest:

P= ρ g Q Hteor.

Teiselt võrdub pumba tarbitav võimsus tema võllile mõjuva välisjõudude

momendi (M [N m] ) ja tööratta nurkkiiruse ( [radiaanides sekundis] ) korrutisega::

P = M 

Siit M  =  g Q Hteor , kust leiame teoreetiline surve pumbast väljumisel Hteor. = M / ρ g Q.

Leiame liikumishulga momendid (M1 ja M2 ) vedeliku sisenemisel tööratta labale ja väljumisel tööratta labalt vastavalt punktides 1 ja 2:

Kui sekundis läbib pumpa vedeliku mass m= ρ Q ja

l – on jõuõla pikkus (joonisel ristsirge pumba telgjoonest vedeliku absoluutkiiruse “c” vektori pikenduseni), siis:

M1 = m c1l1 ja M2 = m c2 l2 ning liikumishulga momendi muutus üleminekul punktist 1 punkti 2 :

M = M2 - M1 = m ( c2 l2 - c1 l1 ) .

Arvestades , et jõuõla pikkus l = R cos α ja asendades massi m väärtuse avaldisega m= ρQ võib kirjutada liikumishulga momendi muutuse valemina:

M = ρ Q ( c2 R2 cos α2 - c 1R 1 cos α1)

Valemis Hteor.= M /gQ võime asendada välisjõudude momendi M saadud liikumishulga momendi muutuse väärtusega (M ) ,

Vaadeldavaks nurkkiiruseks võime võtta =1[ rad/s] ,

siis joonkiirus u = R (joonkiirus võrdub nurkkiiruse ja raadiuse korrutisega  R1 = u1 ja  R2 = u2 ) .

Asendades valemis M = ρ Q ( c2 R2 cos α2 - c 1R 1 cos α1)

R1 = u1
ja R2 = u2, saame tsentrifugaalpumba teoreetiliseks survekõrguseks:

Hteor. = Q ( c2 u2 cos 2 – c1u1cos 1) / g Q , ehk

(Euleri võrrand)

See on tsentrifugaalpumba põhivõrrandi üldkuju ehk Euleri võrrand.

Nüüdisaegsed pumbad on ehitatud nii, et vedelik voolab töörattasse raadiuse suunas . Seega 90 ja cos = 0 ja võrrandi võib kirjutada

Vastavalt Euleri võrrandile on tsentrifugaalpumba rõhk H võrdeline vedeliku osakeste liikumise absoluutkiiruse, joonkiirusega (ringkiirusega) ja absoluutkiiruse väljumisnurgaga pumba tööratta välisläbimõõdul.

Pumba tegelik surve on teoreetilisest väiksem , sest tsentrifugaalpumba põhivõrrandi tuletamisel tehti kaks põhilist lihtsustust :

- teoreetilisaevoolu vaadeldi ühesuguste elementaarjugade kogumina

- ei arvestatud pumbas tekkivat survekadu .

Tegelikult on tsentrifugaalpumba töörattal reeglina kuni 12 laba mistõttu vedeliku voolupilt labade vahel on ideaalsest erinev, laba kumeral küljel on vedeliku voo kiirus väiksem kui nõgusal (joon. 4).

Joonis 4 Joonis 5
Labade nõgusal pinnal a – b (joon. 5 ) vedeliku voo kiirus langeb kokku suhtelise voo kiirusega (w), kumeral pinnal (c – d) on suund vastupidine . Labade vahel tekivad vedeliku keerised. Keerisele kuluv energia vähendab pumba tekitatud survet.
Nüüdisaegsed pumbad on ehitatud nii, et vedelik voolab töörattasse raadiuse suunas . Seega 90 ja cos = 0 ja võrrandi võib kirjutada
Vastavalt Euleri võrrandile on tsentrifugaalpumba rõhk võrdeline vedeliku osakeste liikumise absoluutkiiruse , joonkiirusega (ringkiirusega) ja absoluutkiiruse väljumisnurgaga pumba tööratta välisläbimõõdul.
Pumba tegelik surve on teoreetilisest väiksem , sest tsentrifugaalpumba põhivõrrandi tuletamisel tehti kaks põhilist lihtsustust :
- voolu vaadeldi ühesuguste elementaarjugade kogumina
- ei arvestatud pumbas tekkivat survekadu .

Analüüsides tsentrifugaalpumbas vedeliku voolu liikumise kiiruste diagrammi võib anda hinnangu tööratta labade kuju ja paigutuse mõjule pumba tõstekõrguse arvestamisel.

Vastavalt töölaba paigutusele (joon. 9) kas need paigutatud radiaalsuunaliselt, pööratud liikumise suunas või on painutatud tööratta pöörlemiseleti vastasuunas, oleneb pumbatava vedeliku voolule antud absoluutkiirus c2 ja sellega ka pumba tõstekõrgus.

β2 = 900 (radiaalsuunaline laba )
β2˂ 900 (labad painutatud tööratta
pöörlemisele vastassuunas)
β2> 900 (labad painutatud tööratta
pöörlemise suunas)
Joonis 9.
Vooluhulga liikumise absoluutkiiruse c2 ja tööratta joonkiiruse u2 vaheline nurk α2 vedeliku pumbast väljumisel oleneb pumba tööratta laba suuna ja tööratta välisläbimõõdu perimeetri vahelise nurga 2 suurusest ehk töölaba pöörlemise suunast .
Pumba rattalt väljuva veevoo kiiruskolmnurgast ( joon. 10) võime arvutada kiirusvektorite ja nende projektsioonide suurused : Joonis 10.
Vastavalt cos – teoreemile ω2 2 = c22 + u22 – 2c2u2cosα2

cp = c2 sin α2

cr = c2 cosα2 = u2 - cp ctg β2 , kus

cp – on absoluutkiiruse c2 trajektoori normaalsuunaline (trajektooriga risti) komponent ja

cr – trajektoori puutujasuunaline component

Asendades tsentrifugaalpumba teoreetilise tõstekõrguse (Euleri v.) võrrandis

c2 cosα2 = u2 - cp ctg β2 , saame

Hteor = u2/g (u2 – cpctg β2 ) , siit

Kui β2 = 900 (radiaalsuunaline laba) Hteor = u22/ g

β2˂ 900 (labad painutatud tööratta pöörlemisele vastassuunas) , Hteor ˂ u22/ g

β2> 900 (labad painutatud tööratta pöörlemise suunas), Hteor > u22/ g

Eeltoodust on näha, et võrdsete sagedustega pöörlevate ja võrdset vooluhulka andvate (= const , Q = const ) töörataste laba suuna ja tööratta välisläbimõõdu perimeetri vahelise nurga 2 suurenemisega α2 väheneb, absoluutkiirus c2 suureneb , seega ka vastavalt Euleri võrrandile suureneb teoreetiline tõstekõrgus ( H).

Siit selgub, et tsentrifugaalpumba surve suurendamise huvides peaksid tööratta labad olema pööratud liikumise suunda . Sellega kaasneks aga suur absoluutkiiruse “c2” kasv ja hüdraulilised takistused vedeliku pulseerimisest töölabadel. Difuusoris tuleks muuta suur kineetiline energia hulk potensiaalseks rõhuenergiaks ja kulutada sellele palju energiat, millega suureneb pumba tarbitav võimsus, väheneb kasutegur.

Tarbitava energia kulu optimiseerimiseks valmistatakse tsentrifugaalpumba töörattad tagasipööratud labadega (β2˂ 900).

Küsimus 14. Tsentrifugaalpumba võrgukarakteristik , tööpunkt. Tsentrifugaalpumba tootlikkuse ja rõhu reguleerimisvõimalused.

Pumba võrgukarakteristik.

Reaalses pumplas on pump (pumbad) ühendatud torustiku süsteemi tarbijate võrguga. Pumba dünaamiline surve peab tagama torustikku (süsteemi ) kaudu vedeliku transportimise võrgu lõpppunkti. Lõpppunkti kaugusest, kõrgusest ja võrgu konfiguratsioonist olenevad pumba töö parameetrid sh. dünaamiline surve ja tootlikkus. Reaalse pumba ja võrgu karakteristiku (tunnusjoone) järgi saab leida pumba tööpunkti parameetrid (joon.21).

Pumba valimisel on vaja teada milliseid parameetrid pumbalt nõutakse st. milliste parameetritega peab vedelik jõudma antud võrgu lõpppunkti. Seetõttu on vaja teada kui suuri survekadusid tekitavad voolutakistused võrgus.

Võrgu takistuste (survekadu) alusel veevõtukohast kuni lõpppunktini koostatakse antud võrgu tunnusjoon (karakteristika), mis näitab kui suurt survet on vaja torustiku (võrgu ) alguses , et nõutud kaugusele ja kõrgusele (võrgu lõppu) jõuaks nõutud survel (H) vajalik veehulk (Q).

H(Q) – pumba survekarakteristika
H(Q)võrk - võrgukarakteristik
P – tarbitav võimsus
η – kasutegur
Δh – kavitatsiooni varu
Joonis 21
Vooluhulk (pumpa ajaühikus läbiva vedeliku math) Q = F×v, kus
F on toru ristlõige ja v – vedeliku kiirus.
Surukõrgus H = v2 /2g , kus raskuskiirendus g – 9,81 m/s2
Vajalik mootori võimsus P = QHgρ/ ηpump , kus
ρ – on vedeliku tihedus kg/dm3 ja ηpump – pumba kasutegur.
Võrgukarakteristiku kuju oleneb survekadudest süsteemis, sest pumba surve kulub staatiline surve (kõrguste vahe ) Hst ning võrgu survekao ht ületamiseks. Survekadu (ht) on võrdeline vooluhulga ruuduga .
ht = kQ2 , kus k voolutakistust iseloomustav kordaja, mis sõltub torustiku materjalist (sisepinna töötlusest), läbimõõdust, pikkusest ja kohttakistustest (klapid, ristlõikõike muutus jne.).
Võrgukarakteristiku kuju väljendub seega parabooli võrrandiga:
H = Hst + kQ2
Pumba tööpunkti parameetrid erineva staatilise tõstekõrguse puhul:
Kui pumba- ja võrgutunnusjooned ühes ja samas mõõtkavas paigutada ühele ja samale graafikule, siis nende tunnusjoonte lõikepunkt määrab pumba tööpunkti parameetrid antud hetkel ((joonis 22).

Jõudlusel Q = 0, surukõrgus H = Hst. Pumba tööpunkti (vooluhulgale vastava surukõrguse) ühisdiagrammil määrab pumba ja võrgukarakteristiku lõikepunkt.

Tööpunkt A määrab vajaliku võimsuse (punkt D) ja pumba kasuteguri (punkt E).
Vooluhulga muutmiseks on vaja muuta üht neist karakteristikuist. Võrgukarakteristikut saab muuta vaid takistuse suurendamise suunas, tööpunkt nihkub siis punktist A punkti B ja vooluhulk (Q) väheneb.

H – pumba surukõrgus
P – tarbitav võimsus
Q – pumba jõudlus
η - pumba kasutegur
Joonis 22.

Pumbakarakteristikut saab muuta pöörlemissageduse muutmise või tööratta läbimõõdu vähendamisega. Pöörlemissageduse tõus (n1 n2) annab
tööpunkti C. Tööparameetrid muutuvadjärgmiselt:
Q’1 = Q1(n2/n1) ,
H’1= H1(n2/n1)2 ,
P’1= P1 (n2/n1)3 .
Kui ühe ja sama pumbaga on vaja pumbata vedelikku erinevatele kõrgustele muutub võrgu karakteristik vastavalt kõrguse survekadudele muutusele torustikus (joon 23). Uue tööpunkti saamiseks tuleb võrgukarakteristikut nihutada või leida antud võrgu jaoks parandatud pumbakarakteristik Hst(Q). Selleks tuleb lahutada pumbakarakteristiku ordinaatidest muutuva statistilise tõstekõrgusega seotud survekadu ht . Pumba uued tööpunktid on pumbakarakteristiku Hst(Q) ja staatilise tõstekõrguse joonte H’st ja H’’st lõikumise punktid A’ ja A’’. Pumba jõudlused vastavalt Q’ ja Q’’.
Joonis 23
Küsimus 15.
Tsentrifugaalpumpade rööp- ja jadaühenduse karakteristikud.

Pumpade rööpühendus

Pumpade kogujõudlus võrdub ühe ja sama surve juures töötavate pumpade jõudluse summaga .
Pumpade koostöökõvera H(Q)I+II saamiseks tuleb üksikpumpade
H(Q) -tunnusjooned H(Q)I ja H (Q)II rõhtsuunas liita (s.t. liita samale ordinaadile H vastavad abstsissid Q ).
Ühiskõvera ja võrgutunnusjoone lõikumispunkt määrab pumbasüsteemi tööpunkti ja jõudluse H(Q)I+II.
Pumpla kasuteguri määramiseks on tarvis leida iga pumba kasuteguri väärtus . Selleks tõmmatakse ühistööpunktist rõhtjoon lõikumiseni pumpade H( Q) - kõveratega . Nii saab kummagi pumba jõudluse ühistöös - QI ja QII
QI ja QII läbivate vertikaalide ja kasutegurijoonte lõikumispunktid määravad kummagi pumba kasuteguri I ja ηII.
Kahe pumba kasuteguri saab arvutada valemiga :
Pumpade jadaühendus.
Kui ühe pumbaga pole võimalik saada vajalikku survet ,võib ühendada kaks pumpa järjestikku .
Jadaühenduse korra läbib pumpa üks ja sama vedeliku hulk.
Üksikpumpade surved on HI ja HII . Kahe pumba surved koostöö korral liituvad.
Pumpade ühistunnusjoone H(Q)I+II - kõvera saamiseks tuleb liita üksikpumpade kõverate ordinaadid (H):
H = HI + HII
Pumpade ühistunnusjoone ja võrgutunnusjoone lõikumiskohas on jadamisi ühendatud pumpade tööpunkt. Kõik teised pumbaparameetrid määratakse kummagi pumba tunnusjoonelt.
Pumpade vähim kõrgusvahe jadaühenduse korral ei ole piiratud . Suurim vahekõrgus võrdub esimese pumba survekõrguse ja teise pumba imemiskõrguse summaga.
Kahe jadaühenduses pumba ühiskasutegur
Reeglina pumpade jadaühenduse korral summaarne tootlikkus võrku ei muutu.
Küsimus 16.
Tsentrifugaalpumba karakteristikute ümberarvutamine viskoosse vedeliku jaoks.
Veest suurema viskoossusega vedelike pumpamisel pumba tõstekõrgus (H) ja jõudlus (Q) vähenevad ning tarbitav võimsus suureneb.
Pumba jõudluse (Q) , surve (H) ja kasuteguri (η ) leidmiseks veest suurema viskoossusega vedeliku pumpamiseks on antud katseliselt määratud nomogrammid (joonis 1), mille järgi saab leida
üleminekutegurid (kH , kQ ja k).
Joonis 1.
Üleminekutegurite kH , kQ ja k väärtus oleneb pumbatava vedeliku viskoossusest ja pumba tööreziimist, mida arvestab Reynoldsi arv (Re).
, kus c- on pumba töörattast vedeliku väljavoolu kiirus , R väljavoolutoru ristlõike hüdrauliline raadius ja - pumbatava vedeliku kinemaatiline viskoossus .
Väljavoolukiiruse c saab arvutada valemist :
, kus Qarv on pumba jõudlus suurima kasuteguri juures,
D on pumba tööratta välisläbimõõt, b tööratta väljavooluava laius, z ja
tööratta labade arv ja paksus.
Väljavooluristlõike hüdrauliline raadius arvutatakse valemist:
Kui Qarv on võetud liitr /s, kõik mõõtmed on võetud sentimeetrites ning  (kineetiline viskoossus) cm2 /s , siis
Reynoldsi arvu (Re) järgi ülemikutegurite leidmisel on eeldatud, et:
1. Pumba algsurve , mis vastab vooluhulgale Q = 0, ei olene pumbatava vedeliku viskoossusest
2. Katseliselt saadud üleminekutegurid jäävad vooluhulga muutumise piirides [Q = 0,8…1,2) Qarv ] konstantseks (Qarv – on pumba jõudlus maksimaalse kasuteguri juures).
Ülemineku tegurite järgi arvutame vastavatele vedelikele (näiteks vesi - nafta – masuut ) jõudluse (Q), tõstekõrguse (H) ja kasuteguri (η )
väärtused (tabel 1).
Saadud tulemuste järgi võime joonistada konkreetsele pumbale tema töökarakteristikud erineva viskoossusega vedelike
pumpamiseks (joonis 2).
Joonis 2.
Küsimus 17. Propellerpumba ehitus, tööpõhimõte, põhiparameetrid,
eelisd, puudused ja ekspluatatsioon .
Propellerpumba tööratas on kolme kuni kuue labaga propeller , mille välimise ja sisemise (rummu) diameetri suhe D2 /D1 = 1,2…1,0 st., et propellerpump on eriti suure pöörlemise eripöörlemissagedusega
(ns = 300…2000) pump. . Sellised pumbad tagavad suhteliselt väikeste gabariitide juures suure jõudluse.
Üldjuhul arendavad propellerpumbad väga suurt jõudlust ja väikest rõhku. Qs = 0,1- 30 m/ s; Hs= 8 - 12 m H2O.
1. Tööratas
2. Juhtaparaat
Suure läbimõõduga rummu külge kinnituvad labad (1). Tööratta taga asub kere külge kinnitatud profiilsete labadega juhtaparaat ( 2), mille ülesandeks on vältida pumba telje suunas liikuva vee kruvijoonelist liikumist. Juhtaparaat võib olla paigutatud ka sisendtorusse enne tööratast.
Propellerpumpades nagu kõigis aksiaalpumpades, liigub vedelik pikki tööratta telge . Nendes pumpades puudub vedeliku radiaalliikumine, järelikult ei teki ka liikuvate osakeste tsentrifugaaljõudu. Rõhuenergia suurenemine toimub täielikult vedeliku kineetilise energia muutmisel potensiaalseks energiaks.
Propellerpumba tööratta labade profiil sarnaneb lennuki tiiva profiiliga, mistõttu tööratta pöörlemisel labade vahel liikuvale vedelikule tekitatakse
tõstejõud F (ρ, ω ), mis oleneb vedeliku tihedusest (ρ) ja laba profiilil liikuva vedeliku nurkkiirusest.
Propelleri töötamisel paiskavad labad vett välja jõuga F risti labade profiiliga (normaali suunas ). Kui jõud F jagada kaheks komponendiks siis, komponent F0 annab vedelikule teljesuunalise liikumise kiiruse (vs ) ja Fz püüab vedeliku osakestel tekitada pöörleva liikumise.
Pöörlemise energia on praktiliselt kasutu energia, mis survetorus juhtaparaadi sfäärilistel labadel neutraliseeritakse, pöörlev liikumine muudetakse teljesuunaliseks ja kiirusenergia muudetakse rõhuenergiaks.
Propellerpumpa käitab elektrimootor, mille võll ühendatakse pumba võlliga kas otse või sobiv pikkusega vahevõlli kaudu. Pöörlevate osade raskuse ja töörattale mõjuva telgjõu võtab vastu elektrimootori tugilaager .
Propellerpumbad võivad olla valmistatud vertikaal- või horisontaalvõlliga. Sageli on propellerpumbad ehituselt standardsed st. ühte ja samasse keresse võidakse paigaldada erisuguseid töörattaid ja juhtaparaate. Sellega saab muuta sama gabariitidega pumba eripöörlemissagedust ja karakteristikut .
Propellerpumpade karakteristikuid iseloomustab võimsustarbe (N) järsk suurenemine vooluhulga vähenemisel alla 0,5 Q arv . Seda seletatakse radiaalvoolude ja keeriste tekkega töörattas väikeste vooluhulkade puhul ja rõhu järsu kasvuga. Kui pumba tööajal surveventiil sulgeda võib pumba kiiresti üle koormata. Propellerpumba käivitamine peab toimuma täielikult avatud imi- ja surve klapiga. See tagab minimaalse minimaalse käivitusvoolu.
Pumba jõudluse reguleerimine on võimalik ajamimootori pöörete arvu reguleerimisega või pööratava labade nurga muutmisega. Laba nurga muutmisel muutub vedelikuvoo liikumise nurk tööratta labal, mis tingib vedeliku teljesuunalise kiiruse (vs) muutumise.
Kõige suurem kasutegur on propellerpumpadel samuti 0,5 Qarv juures, väiksema ja suurema jõudluse juures kasutegur langeb.
Propellerpumbal puudub kuiva ülesimemise omadus.
Küsimus 18. Tsentrifugaal -, diagonaal - ja aksiaalpumpade surve (H), võimsuse (P), kasuteguri (η), ja jõudluse (Q) karakteristikute võrdlemine ja nende
praktikas kasutamine.
Diagonaal ja propellerpumpade tööratas erineb suuresti tavalise tsentrifugaalpumba töörattast
Kui tavalise tsentrifugaalpumba tööratta välisläbimõõdu ja siseläbimõõdu suhe on 3 ….1,2 vastavalt kiirekäigulisusele , siis diagonaalpumpadel on vastav suhe 1,2…1,1 ja propellerpumpadel on diameetrite suhe 1,0.
Diagonaalpumpades teostatkse vedeliku pumpamine tööratta labade tõukejõu mõjul.Väikestel eripöörlemissagedusega pumpadel on väike jõudlus ja suur tõstekõrgus , suure eripöörlemissagedusega pumpadel (propellerpumpadel ) on jõudlus suur ja tõstekõrgus väike.
Diagonaal ja propellerpumbad on suure jõudluse ja madala rõhu pumbad.
Küsimus 19. Keerispumbad: tööpõhimõte, ehitus, tööparameetrid, eelised , puudused, kasutusalad.

• suletud kanaliga keerispumbal on ühtlase paksusega tööratas, mille perifeeris on vaheseinaga eraldatud lühikesed töölabad. Tööratas on ümbritsetus ühtlase ringkanaliga.
  
• avatud kanaliga , see on pikkade radiaalsete töölabadega keerispump, kus labad moodustavad omavahel ühendatud avatud kere sees olevad kanalid ja tööratast ümbritseb radiaalkanal.
  

Suletud kanaliga keerispumbas antakse kineetiline energia veeosakestele nende keeriselise liikumapanekuga tööratast ümbritsevas kanalis . Tööprintsiip erineb tunduvalt tsentrifugaalpumba omast . Tööratta välisserva ümbritseb ühtlase ristlõikega kanal. Selle kanali üks ots on ühendatud imi- , teine survetoruga. Tööratta välisserva moodustab hulk väikesi labasid . Kanalisse jõudnud vedelikuosake satub kiiresti pöörleva tööratta labade vahele , paisatakse tsentrifugaaljõu mõjul sealt välja ja vedelik saab juurde energiat.
Edasiliikumisel satub osake uuesti labade vahele , paisatakse uuesti välja jne. See protsess jätkub kogu tööratta perimeetril, vedelikule antakse pidevalt energiat juurde, rõhk tõuseb. Suur osa vedelikule antud energiast kulub tööratta hüdrauliliste takistuste vedeliku hõõrdejõu ületamiseks. Seepärast on keerispumba kasutegur väiksem kui 50%.
Suletud kanaliga keerispumpades liigub vedelik töörattal suure suhtelise ja joonkiirusega , mis vähendab tema kavitatsioonivaru. Selliste pumpade imikõrgus ei ületa reeglina 4…5 m.
Avatud keerispumbas pöörleb pikkade töölabadega tööratas pumba korpuses, mille otsakaandes on mõlemal või ühel pool tööratast sirbikujulised imi- ja surveavad . Imi ja surveavade vahel on esialgu laienevad ja enne surveava ahenevad ringkanalid. Keskosas on kanalid ühtlase läbilõikega. Imi-ja surveavade raadius on ringkanali raadiusest väiksem.
Tööratta pöörlemisel vedelik sattudes imiavast laienevasse ringkanalisse paisatakse tööratta labadega keskosast väljapoole tekitades vedelikule keerisliikumise. Edasisel liikumisel ringkanalis vedeliku rõhk tõuseb proportsionaalselt kanali pikkusega kuni kanali aheneva osani ja kanali ahenevas lõpuosas surutakse vedelik surveavasse.
Avatud kanaliga keerispumbad on võrreldes sama näitajatega suletud kanalitega pumpadest gabariitidelt suuremad, kuid tema üks iseärasusi on kuiv iseimemisvõime Keerispumba tootlikkus:
Q = 0,5u2F , kus
u2 – tööratta välisdiameetri joonkiirus , F- ringkanali pindala ;
u2 = 0,5 D2 ;  = 2n/60 = n / 30 ; u2 = n D2 / 60 ,
kus  on tööratta nurkkiirus.
Siit:
Q = F  n D2 / 120
Keeripumpade põhiparameetrid on : Q = 0,15 - 100 m/ h ,
p = 5,5 Mpa. ( minimaalne 2 Mpa )
N= 1440 - 2800 p /min.
Küsimus 20. Jugapumbad: ehitus tööpõhimõte, põhiparameetrid, eelised ja puudused , kasutusalad.
Kaks erineva surve all olevat ainevoolu saavad jugapumbas kokku , segunevad ja liiguvad koos edasi . Segunevateks keskkondadeks võivad olla gaas ja vedelik, vedelik vedelikuga , gaas vedelikuga või gaas (näiteks suruõhk ) või vesi puistmaterjaliga . Pumbatav keskkond võib sisaldada ka tahkeid lisandeid.
Tööpõhimõte:
Surve all voolav toitejuga paiskub suure kiirusega pumba aheneva ristlõikega düüsist difuusori ees olevasse laienevasse kokkuvoolukambrisse. Vastavalt Bernoulli võrrandile voolujoa ristlõike ahenemisest põhjustatud voolukiiruse suurenemisega kaasneb rõhu alanemine . Jugapumba kokkuvoolu kambris alaneb rõhk sedavõrd, et sellega ühendatud imitorus tekib hõrendus.
Osa toitejoa kineetilisest energiast kandub üle imitorust kaasahaaaratavale vedelikule . Enne difuusori laienevat osa , segunemiskambris, voolud segunevad ja nende kiirused ühtlustuvad . Pumba difuusori laienevas osas vool aeglustub ning kineetiline energia muutub potensiaalseks energiaks. Difuusorile järgnevas survetorus tõuseb rõhk kõrgemaks imivoo rõhust , kuid jääb madalamaks toitejoa rõhust (H1 > H).
Jugapumba alaliigid on ejektor e. jugaimipump ja injektor e. jugasurupump. Puistmaterjali pumpavat jugapumpa tuntakse hüdroelevaatori nime all.
Puudused:
Kasutegur on madal.

Käitamiseks on vaja suure survega tööjuga. Jugapumba tõstekõrgus (H) väheneb proportsionaalselt toitejoa vooluhulga ja rõhu (p) vähenemisega.
Küsimus 21. Kolbpumpade liigitus: üksiktoimekolbpump, varbpump,
kaksiktoimekolbpump, diferentsiaalkolbpump – nende tööpõhimõte,
tööskeemid , töötsükkel, tööparmeetrid.
Üksiktoimepump
Selle pumba eritunnuseks on ,et pumba tootlikkus on väga ebaühtlane. Imitakti ajal survetoruuse vett ei anta ja ka survetakti ajal on pumba tootlikkus ebaühtlane (oleneb kolvi liikumise kiirusest)
Q= max .kui kolvi kiirus on max. so. kolvi käigu keskosas.
Reaalse üksiktoimega kolbpumba tootlikkus oleneb pumba silindri mõõtmetest , kolvikäigust , pöörete arvust ja pumba mahukasutegurist.
Q = (D2/4) S 60 n v [m3/h] , kui on vaja üle minna kaalulisele tootlikkusele ,tuleb see pumbatava keskkonna tihedusega.
Q = (D2/4) S 60 nv  [t/h].
Kolbpumba mahuline kasutegur v = 0,85…0,99 ja oleneb :

• mahuliste kadude suurusest läbi kolvigrupi ebatiheduste,
  
• kadudest läbi kolvisääre tihendite,
  
• kadudest läbi imi-ja surveklappide ebatiheduste,
  
• kadudest silindri mittetäielikust täitumisest pumbatava keskkonnaga.
  

Silindri mittetäielik täitumine oleneb suurel määral pumba käigukiirusest ja pumbatava keskkonna temperatuurist.
Imikäigu ajal suure kiirusega liikuv kolb “rebib” ennast vedelikust lahti, vedeliku ja kolvi vahele jääb õhutühi ruum (hõrendus) ja vedelik võib hakata keema. Survekäigu ajal surub kolb algul auru ,mis rõhu tõusul kondenseerub ,millega pumbatava vedeliku hulk jääb silindri töömahust väiksemaks.

Kaksiktoime –kolbpump.

Võrreldes üksiktoimekolbpumbaga on kaksiktoimekolbpumpade jõudlus (e. tootlikkus) suurem ja vooluhulk ühtlasem .
Ühesilindrilistel kaksiktoimekolbpumpadel on kaks töökambrit, üks kummalgipool kolbi. Kui ühes kambris on surve ,siis teises on imitakt. Kolvi liikumissuuna muutumisel imi- ja survepool muutuvad vastupidiseks.
Et kolvivars vähendab ühe töökambri mahtu,siis surutakse sellest kambrist survetorruka vähem vedelikku.
Silindrite töömahud :
Vvas= (D2/4) S , Vpar= /4( D2 – d2) S , kus d on kolvivarre läbimõõt.
Kaksiktoimepumba jõudlus :
Q = (2 D2/4 - d2/4) 60 S n v [m3/h ]
Kuna kaksiktoimepumpadel toimub mõlema käigu ajal imemine ja surumine on pumba tootllikkus ühtlasem , kuid kolvi surnud seisudes on tootlikkus null. Tootlikkus on kõige suurem kolvi käigu keskosas ,sest kolvi liikumise kiirus on seal kõige suurem.
Kaksiktoimepumpasid kasutatakse laevadel kuivendus käsipumpadena.
Kahesilindriline pump.
Kahesilindrilises pumbas kumbki silinder töötab nagu ühesilindrilisel lihtpumbal st. töötavad ainult ühed kolvipooled. Pumba klapid on koondatud ühisesse klapikarpi.
Kahesilindrilise kolbpumba tootlikkus võrdub kahekordse lihttoimega kolbpumba tootlikkusega:
Q = 2 D2/4 S 60 n v [m3/h ]
Mitrmekordse tegevusega (mitmesilindrilised kolbpumbad).
Pumba jõudlust saab saab suurendada ja vooluhulga muuta üsna ühtlaseks kui ühelt väntvõllilt käitada kolme (triplekspump) või enamat
üksikpumpa või kaksiktoimepumpa ,mille töötaktid jagunevad väntvõlli täispöördele ühtlaselt.
Mitmesilindristel pumpadel 0-tootlikkuse momendid väntvõlli ühe pöörde jooksul puuduvad.
Kolmesilindrilisel e. triplekspumpadel asetsevad väntvõlli kaelad 1200 nurga all . Väntvõlli ühtlasel pöörlemisel sellisel pumbal Q=0 puudub , sest kolbide surnud seisud ei kattu.
Neljakordse tegevusega pump koosneb tavaliselt kahest kahekordse tegevusega silindrist . Silindrite kolbide käik on nihutatud 900 ,mistõttu kolvid ei ole kunagi korraga surnud seisudes. Imi-ja survetorustikud on ühised , klapikambrid võivad olla eraldi või lahutatud vaheseinaga.

Diferentsaalkolbpumbad.

Diferentsiaalkolbpumbad on ühe silindriga nagu ühekordsed pumbad, kuid tööprotsess on erinev. Diferentsiaalpumadel toimub ühe kolvi käigu ajal imemine ja imikäigu ajal ühe silindrimahu vedeliku väljasurumine pumbast toimub kahe käigu jooksul. Sellega jääb pumba jõudlus võrdseks ühekordse tegevusega pumbaga aga vooluhulk on palju ühtlasem.
Kui kolb liigub paremalt vasakule , siis surutakse töökambritäis vedelikku surveklapi kaudu survetorru. Osa sellest mahub kolvitagusesse kambrisse, ülejäänud liigub edasi torustikku. Kolvi tagasikäigul surutakse ka talletatud vedelik edasi. Seega on väntvõlli täispöörde jooksul üks imi- ja kaks survetakti. Vooluhulga ühtlustamiseks võivad diferentsiaalkolbpumbad olla valmistatud ka nii ,et neil on ühe väntvõllipöörde jooksul üks survetakt ja kaks imitakti .
Selleks ,et mõlema töötakti ajal liiguks edasi ühepalju vedelikku , peab kolvivars võtma enda alla poole silindri mahust. Seega tehakse kolvisäär tavalisest suurema läbimõõduga.
Diferentsiaalpumba konstruktsiooniliseks erinevuseks ongi ,et neil on jäme kolvisäär.
½D2/4 S= d2/4 S , seega on vaja kolvivars valmistada läbimõõduga
d= D2 = 0,7D , d on kolvisääre läbmõõt.
Q = (D2/4) S 60 n v [m3/h]
Laevades kasutatakse diferentsiaalpumpasid näiteks kütusesüsteemi etteandepumpadena.
Küsimus 22.
Kolbpumpade ehitus: silindrid, klapikarbid , õhukuplid , kolvid, klapid,
kolvisääre tihendid , osade valmistamise materjalid.
Raam:
Raam võib olla valatud või keevitatud kokku karp- ja nurkraudadest.
Raamile on kinnitatud tugipostid , milledel paiknevad kolbpumba ajam (elektrimootor, reduktor , ülekanne väntvõllile, ülekandekate jne.), pumba korpus (silinder, väntmehanism, ristpea , klapikarp).
Silindrid:
Silinder koosneb silindri hülsist ja silindri särgist. Hülsid võivad valmistatud eraldi ja pressitud särgi sisse või valatud koos silindri särgiga. Hülsi materjal võib olla malm või pronks. Silinrisärgid valatakse reeglina malmist. Silinder suletakse pealt silindrikaanega, mis valatud silindrisärgiga samast materjalist. Silindri ja kaane vahel on kaanetihend, mis veepumpadel võib olla rasvanöör.
Kolvid:
Kolbpumba kolvi ülesanne on teostada keskkonna imemist st. mootorilt saadava liikumise mõjul hõrenduse tekitamine pumba silindris ja survekäigu ajal keskkonna surumine survetorusse.
Kolbpumba kolvid võib jagada kolme rühma :

• Ketaskolvid
  
• plunzer e, varbkolb
  
• labürintkolvid
  

Ketaskolvide kolvid koosnevad ühest kettast või on koostatud üksikutest ketastest .
Ketas (kettad) on valmistatud malmist või pronksist. Ketas kinnitatakse kolvisääre koonuselisele faasile ja pingutatakse. Kolvisääre otsas on keere kolviketta kinnitamiseks.
Kolvikettas (kolvikehas) on sooned kolvirõngaste jaoks. Kolvirõngad on kolvi ja silindrihülsi omavaheliseks tihendamiseks. Kolvirõngad võivad olla valmistatud malmist, pronksist, tekstoliidist või muust tehismaterjalist. Mõnikord kasutatakse kolvi tihendamiseks mansette.
Mansett on on nahast , kummist või muust materjalist U- kujulise ristlõikega rõngas, mille silinderpinnad surutakse pingutatud kolviketaste kaudu silindrihülsi vastu.
Kolvirõngaste või kolvi tihendusmanseti materjal peab vastama pumbatava keskkonna füüsikalis-keemilistele omadustele. Suures osas sõltub kolvi tihendi materjal pumbatava keskkonna temperatuurist ja rõhust. Viskoossete vedelike pumpamiseks kasutatakse sageli labürüntkolbe, milledel puuduvad kolvirõngad või tihendid. Sellistel kolbidel on kolvikehale treitud rida peeneid pilusid, mis üksteise järel moodustavad keskkonna paisumiskambrid. Kolvi survekäigu ajal satub vedelik töökambrist kolvi ja hülsi vahele asuvatesse piludesse, milles rõhk järk-järgult alaneb.
Kui pilusid on palju, siis viimases pilus vedeliku rõhk on nulli lähedane või null ja kolvi ning hülsi vahelt pääseb läbi väga vähe keskkonda.
Plunzer ehk varbkolvid võivad olla:

• täpse töötlusega mittevahetatavad plunzerpaarid (hülss ja plunzer), kus lõtk plunzeri ja hülsi vahel on 0,001…0,002 mm.
  

Selliseid plunzerkolviga pumpi kasutatakse näiteks diiselmootorite kütuse kõrgsurvepumpades.

• vähemtäpse töötlusega varbkolvid.
  

Nendel on silindri hülsi ja kolvi vahel suurem lõtk, mis tihendatakse topendrõngastega. Tihendamiseks on silindrihülsi ülemises osas silindri läbimõõdust suurema diameetriga topendtihendikarp,kuhu paigutatakse vastava mõõduga rasvanöörrõngad, mis surutakse vastu tihenduspindasid surveäärikuga.
Plunzer e. varbkolvid valmistatakse terasest , malmist või pronksist. Mõnikord võivad olla seest õõnsad. Varbkolbide otsad võivad olla ümarad või tasapinnalised. Mõnikord kinnitatakse varbkolvi külge ka keps.
Kolvisääretihendid:
Vedeliku väljavoolu tõkestamiseks kolvisääre väljumisel silindrist kasutatakse kolvisääre tihendit.
Tihendikarp, mille sisemine läbimõõt on topendi võrra kolvisääre diameetrist suurem, on valatud koos silindriga.
Silindripoolsesse tihendikarbi põhja on paigutatud pronksist aluspuks, mis takistab topendrõngastel väljuda karbist. Väljaspoolt on tihendikarp suletud surveääriku või väiksema diameetriga kolvisääre korral survemutriga. Surveääriku pingutamiseks on pingutustikkpoldid, mis ääriku kiiremaks lahtivõtmiseks võivad olla ka liigendpoldid.
Topend valitakse lähtuvalt pumba parameetritest ja pumbatavast keskkonnast.
Tihendi materjaliks kasutatakse:

Pehmeid rasvanöörrõngaid.

Pooljäiktihendeid

Mansettihendeid.

Babiitrõngastihendeid
Pehmed rasvanöörtihendid on valmistatud kanepikiust või peenvillast, mis on immutatud õli ja grafiidiga. Topendi rõngad asetatakse tihendikarpi selliselt , et rõngalukud ei satu kohakuti. Selliseid tihendeid kasutatakse madalatel rõhkudel ja temperatuuril kuni 45o C . Mõnikord on topendrõnga sees kummirõngas või jäikuse suurendamiseks tinatraat. Topend ehk pehmetihendi puuduseks on kiire kulumine ja tihendkarbi suur pikkus.
Suurematel kiirustel töötavad pikemad topendtihendid jaotatakse mõnikord veejotusrõngaga kaheks osaks. Veejaotusrõngas on valmistatud pronksist, mille sees on veejaotuskanalid. Pumba survepoolt juhitakse rõngasse vett. Vesi määrib ja jahutab tihendit.
Pooljäiktihendid:
Kulumiskindlust saab suurendada kui ümbritseda rasvanöör pehme metallkestaga ( alumiinium ,vask). Kestas olevad pilud on suunatud kolvisääre suunas, milledest ääriku pingutamisel väljub topendist rasvainet, mis suurendab tihenduse efekti. Metallkestaga topendi kasutamine lubab pumbatava keskkonna parameetrid tõsta. Selliseid toppendtihendeid nimetatakse pooljäiktihenditeks.
Mansetttihendid:
Mansetid ,mis paigutatakse tihendikarpi mansetipuksi (mansetikujuline
rakis ) ja kolvisääre vahele, võivad olla valmistatud kummist, plastikust või nahast. Mansetid võivad olla erisugused, nagu V, U, jne. – kujulised . Mansettide tihendusvõime suureneb rõhu suurenemisel.
Babiitrõngastihendid:
Pumbatava keskkonna kõrge temperatuuri ja kolvisääre suure kiiruse korral kasutatkse jäiku metalltihendeid. Sellised tihendid koosnevad välise koonilisusega babiidist poolrõngastest ja sisekoonilistest pronksrõngastest. Surveääriku surumisel suruvad pronksist rõngad babiitrõngastele, mis surutakse kolvisääre vastu.
Klapikarbid.
Kolbpumba imi- ja surveklapid klapid on reeglina paigutatud ühisesse karpi, mis soodustab nende kontrollimist ja remonti. Klapikarbid valatakse koos silindritega või eraldi ja kinnitatakse silindrite külge. Pumba imi- ja surveklapid koos klapisadulatega on pressitud hermeetiliselt klapikarbi sisse. Pealt kaetakse klapikarp tihendatud klapikarbikaanega.
Otsvooluga kolbpumpades, kus keskkond silindris oma suunda ei muuda, asuvad imi-ja surveklapid eraldi. Need pumbad on varustatud peale tavaliste imiklappide veel kolvi sees asuvate lisa vaheklappidega. Sellega saab pumbatav keskkond liikuda silindris ühesuunaliselt imipoolelt läbi kolvi survepoolele ja sealt läbi surveklappide survetorusse. Kasutatakse selliseid kolbpumpi keskondade pumpamiseks kus on palju õhku või gaase . Keskonna liikumissuund on alt üles, gaasid liiguvad silindrist esimesena välja, ei teki õhupatju ja pumbal on parem imemisvõime.
Kolbpumba klapid.
Klappide ülesanne on avada ja sulgeda klapi avad silindrisse ja välja. Kolbpumpades kasutatakse nn. automaatklappe, mis avanevad ja sulguvad rõhuvahede toimel (puudub avamis- sulgemise mehaaniline mehhanism ). Klappide arv oleneb pumba tootlikkusest. Kui pumba tootlikkus on suur pannakse mitu imi- ja srveklappi.
Klapid peavad:

• avanema ja sulguma kiiresti,
  
• omama löögivaba tõusu ja sulgumist,
  
• sulguma hermeetiliselt,
  
• omama väikest voolava keskkonna takistust (väike rõhukadu),
  
• materjal peab olema korrosiooni- ja kulumiskindel.
  

Klappide avamiseks ja sulgemiseks kasutatakse nõrga toimega korrosioonikindlast materjalist klapivedrusid. Kiireks klapi avamiseks ja sulgemiseks peab klapi mass olema väike. Väike mass kindlustab ka klapi löögivaba töö. Klapi löögivaba tõus ja sulgumine sõltub ka klapi tõusu kõrgusest.
Klapi tõusu kõrgus oleneb pumba pöörete arvust.
Tavaliselt on kolbpumba klapitõus on 4…10 mm. Kui üks klapp ei suuda sellise tõusu korral vajalikku kogust keskkonda läbi lasta, siis kasutatakse mitut imi- ja surveklappi. Klapi tõusu piiramiseks kasutatakse tõusupiirajaid.
Hea hermeetilisuse saamiseks klapid soveldatakse klapipesa (klapisadula) järgi. Mõnikord kinnitatakse klapisadula sisse või klapi peale tihendusrõngas ( kumm , nahk jne), millega saadakse ka löögivaba klapi töö. Ebatihe klapp tekitab suuri mahulisi kadusid, tingib pumba mahukasuteguri vähenemise. Klapi hüdrauliline takistus oleneb klapi ja klapipesa voolujoonelisusest.
Kolbpumpades kasutatavad klapid liigitakse :

Taldrikklapid .

Plaatklapid.

Liigendklapid.

Kuulklapid.
Olenevalt klapi tööpinna kujust võivad taldrikklapid olla lameklapid või koonilised taldrikklapid. Klapi liikumise suunamiseks on alumised ja ülemised juhtribid ja juhtpinnad. Klapi tõusu suurust reguleerib tõusu piiraja . Taldrikklapp on suhteliselt jäik ja raske, seepärast peab tema tõus löökide vältimiseks pessa istumisel olema võimalikult väike.
Plaatklapi tihendpinna moodustab rõngasplaat. Rõngasplaadid on tavaliselt tehtud kerged ja õhukesed. Plaatklapi hermeetilisus saadakse plaadi tööpinna ja klapipesa soveldamisega või plaadile kinnitatud tihendusmaterjaliga. Klapivedrudena kasutatakse spiraal-või plaatvedrusid. Plaatklappe kasutatakse laialdaselt kiirekäigulistel pumpadel. Eriliigi moodustavad liigendplaatklapid, kus plaat liigub ümber liigendi. Õhukompressoritel kasutatakse rõngasplaatklappe, milledel on suurem läbilaskevõime.
Kuulklapid:
Kuulklapi kuulid valmistatakse korrosioonikindlast terasest. Kuulklappide ülemine kamber valmistatkse selline, et kuul veereks imikäigu ajal oma raskusega pesasse. Kuulklappidel vedrusid tavaliselt ei kasutata.
Õhukuppel
Sõltumata kolbpumba tegevuskordsusest jääb kolbmpumba vooluhulk ebaühtlaseks. Üks võimalus vooluhulga ühtlustamiseks on varustada pump survepoolse õhukatlaga. Peale vooluhulga ühtlustamise on õhukatlal ka veel teisi ülesandeid - toimida õhueraldajana ja leevendada hüdraulilist lööki.
Õhukuppel kujutab endast silindrilist anumat ,mille 1/3 mahust on täidetud veega ja 2/3 õhuga. Õhukupli põhja jääb nn passiivmaht , mis töömahu määramisel arvesse ei tule. Mõnikord on õhukuplid valatud pumba kere konstruktsiooni sisse.
Survetakti ajal surve survetorus tõuseb mille tõttu surutakse õhk survekuplis kokku. Vedeliku nivoo survekuplis tõuseb.
Imitakti ajal surve survetorus langeb ja osa vett surutakse kõrgema rõhu tõttu survekuplist survetorusse. Selle tulemusena voolab ka imitakti ajal survetorus vedelik – pumba tootlikkus ja surve muutuvad ühtlasemaks.
Õhukupli e. õhukatla võib paigutada ka pumba imipoolele kui tegemist on pika ja peenikese imitoruga.. Imipoolel pannakse õhukuppel töösilindrile võimalikult lähedale.
Imipoole õhukatla puhul koosneb pumba imitoru kahekordsest torust . Lühem toru on ühendatud klapikarbis imiklapiga . Torude vahelises ruumis on vesi ja õhk. Seal oleva õhu surve arvel toimub pumba imipoolel vedeliku ebaühtlasel liikumisel imitorusse vee kiiruse ühtlustamine.
Kui pump seisab , siis vedelik täidab õhukatelt keskmise tasemini.
Pumba töö korral vedeliku tase kõigub maksimaalse ja minimaalse taseme vahel.
Vmin - Vmax . , muutes rõhku katlas vastavalt pmax – pmin.
Imitakti ajal imetakse vesi imikuplist pumba töösilindrisse, mille tulemusena õhurõhk imikuplis langeb. Kuplis tekib tugev hõrendus ja atmosfäri rõhk surub vedeliku imitoru mööda kuplisse. Vedeliku liikumine kuplisse jätkub ka survetakti ajal ,mille tõttu vedeliku liikumine imitorus ühtlustub.
Õhukatla tööd iseloomustab tema ebaühtlusaste.
Mahtude vahe Vmax - Vmin on see vedeliku hulk mis liigub õhukatlast silindrisse pumba väntvõlli pööramise esimese poolpöörde jooksul . Sama kogus vedelikku tuleb tagasi õhukatlasse pumba väntvõlli järgmise poolpöörde jooksul.
Imitoru otsa paigutatud imisõela ülesanne on takistada imitoru ummistumist.
Küsimus 23
Kolbpumpade ekspluatatsioon: käivitamine, tootlikkuse reguleerimise
võimalused, võimalikud rikked, kolbpumpade eelised ja puudused,
kasutusalad. Tööparameetrite karakteristikud.
Kolbpumpade ekspluatatsioon.

Pumba ettevalmistus käivitamiseks:

• pumba visuaalne väline ülevaatus (pumbal ei tohi olla üleliigseid esemeid, kere detailide ja torustiku kinnituse kontroll),
  
• pumba määrdepunktide ja õlituse kontroll (täidetakse õlitoosid ja kontrollitakse õlitaset reduktoris),
  
• võimaluse korral pööratakse pumpa käsitsi,
  
• avatakse pumba surve- ja imiventiil.
  

Käivitamine.

• soovitav on elektrimootor käivitada (võimaluse korral) väikeste pööretega järkjärgult pöördeid tõstes,
  
• käivitamisel jälgida ampermeetri näitu, manomeetri ja vaakummeetri näite surve ja imipoolel (ampermeetri lubatust suurem näitab ülekoormust, võimalikku pumba liikuvate detailide kinnikiilumist või suurt vastusurvet),
  

Teenindamine töö ajal.

• perioodiliselt kontrollida liikuvate sõlmede temperatuure ,
  
• jälgida hõõrduvate sõlmede õlitust,
  
• kontrollida kontrollmõõteriistade näitusid,
  
• pumba jäiga töö korral lisada õhukambrisse õhku,
  
• jälgida, et ei oleks lekkeid,
  
• jälgida kolvisääre tihendi tööd (tihend peab veidi tilkuma ega tohi kuumeneda)
  
• ebanormaalsete helide ja löökide korral tuleb operatiivselt selgitada põhjus, viga kõrvaldada või vajadusel pump seisatada.
  

Kolbpumba seiskamine.

• lülitada välja elektrimootor,
  
• sulgeda imi ja surveklapid (sageli surveklapi sulgemist pumba tööjuhise järgi ei nõuta).
  
• kontrollida pumba üldist ja üksikute sõlmede seisukorda,
  
• kõrvaldada töötamise ajal avastatud rikked
  
• puhastada pump ja pumbaruum.
  

Kolbpumba tootlikkuse määravad pumba töökolvi mõõtmed, väntmehanismi konstruktsioon ja pöörete arv. Kui on tegemist ühekordse pumbaga st. pump töötab ainult kolvi ühe poolega, võrdub pumba poolt antava vedeliku hulk
n - väntvõlli pöörete arv minutis
D - silindri sisemine diameeter
S - kolvi käik
- pumba mahukasutegur.
Kolbpumba karakteristikud (tunnusjooned) ja tootlikkuse reguleerimise võimalused.
Igal pumbal võib graafiliselt määrata tootlikkuse (Q) ja surve H (rõhu) (p) omavahelise seose või tootlikkuse ja rõhu funktsioonina määrata teised parameetrid nagu pumba kasuteguri, võimsuse jne. Saadud kõveraid nimetatakse pumba karakteristikuteks (tunnusjoonteks).
Karakteristiku vastavad punktid võib saada arvestuslikult ja katseliselt. Pumba valmistaja –tehase esimese tüüppumba katsetustel saadud tulemused antakse tabeli kujul ja graafiliselt ja neid võrreldakse arvestuslikega. Ekspluatatsioonis saab tehase poolt antud pumba karakteristikute järgi valida pumbale antud vedeliku pumpamiseks optimaalse tööreziimi. Pumba pöörete arvu muutusega n1- n2 -le, muutub tootlikkus proportsionaalselt pöörete arvu muutumisega. Pumba tunnusjoon võtab asendi paralleelselt tunnusjoonega pööretel n1.
Reaalsed pumba tunnusjooned ei ole sirged, vaid veidi kaldu vähenemise suunas. See on seletatav sellega, et pumbas surve tõusuga väheneb pumba mahuline kasutegur proportsionaalselt lekete suurenemisega. Tunnusjoon H= f(Q) näitab, kolbpump töötades ühel ja samadel pööretel võib anda erinevat survet, tarvitades vastavalt ernevat võimsust st vastavalt pumba survele kulutatakse energiat. Pumba tarbitav võimsus surve tõusuga tõuseb peaaegu lineaarselt. Kolbpumba kasutegur on väike

Q

P

=f(H)
Q=f(H)
tööpiirkond
pumba madalal rõhul, mis on seletatav tühikäigu ligilähedasele reziimile . Põhitööreziimis kasutegur on lähedane konstantsele suurusele. Kõrgetel rõhkudel hakkab kasutegur langema seoses lekete suurenemisele. Praktilist tähtsust omavad kolbpumba nn. kavitatsiooni karakteristikud. Need on katsetustel määratud pumba tootlikkuse sõltuvusel pumba imemiskõrgusest erinevatel konstantsetel pööretel ja konstantsel vedeliku rõhul pumbast väljumisel. Need karakteristikud võimaldavad määrata antud ajami pööretel maksimaalse lubatud vaakumi ilma kavitatsiooni tekkimise ja tootlikkuse languseta. Katsetused on näidanud, et antud konstantsetel pööretel vaakumi suurenemisega kuni kavitatsiooni tekkimiseni pumba tootlikkus praktiliselt ei lange. Pöörete suurenemisega kavitatsioon pumbas ja tootlikkuse langus tekib varem. Kavitatsiooniga kolbpumbas kaasnevad hüdraulised löögid veevoo eraldumisega kolvist imikäigu ajal ja klappide löögid survekäigu ajal.
P=f(H)
Pumba tootlikkuse üldvalemi võib kirjutada kujul , kus k on pumba püsitegur (oleneb pumba tüübist)
Üldkasutegur  = vhm
Praktikas kõige enam levinenud antud mõõtmetega kolbpumba tootlikkuse reguleerimise võimaluseks on ajami mootori pöörete (n) reguleerimine.
Teoreetiliselt võiks kolbpumba tootlikkust reguleerida ka mahukasuteguri (v ) muutmisega või kolvikäigu pikkuse muutmisega. Mahukasutegurit saaks muuta pumba imi ja surveklappide avanemis- ja sulgemismomentide reguleerimisega enne kolvi jõudmist oma äärmistesse surnud seisudesse. Praktiliselt on see võimalik nagu ka kolvi käigu pikkuse muutmine, kuid tehniliselt tülikas.
Vedeliku voo drosseldamine (sulgventiilide reguleerimine imi- ja survetorul) kolbpumba juures ei ole lubatud, see ei anna soovitud tulemust vaid suurendab kavitatsiooniohtu ja tõstab tunduvalt pumba poolt tarbitavat võimsust.
Küsimus 24.
Radiaalkolbrotatsioonpump: skeem ja tööpõhimõte, ehitus, kasutusala,
tootlikkuse reguleerimise konstruktiivsed võimalused , eelised ja
puudused. Tööparameetrid.
Vastavalt konstruktsioonile saab radiaalkolbpumbad jagada

• mittepöörlev silindrite blokiga radiaalkolbpumbad
  
• pöörleva silindrite blokiga radiaalkolbpumbad
  

Mittepöörleva silindrite blokiga pumba (joonis ) teljel pöörleb nukk -(eksentrik) võll, mille tööpinna vastu surutakse vedrude abil kolvid. Pöörleva nuki profiili muutmine kutsub esile kolbide edasi-tagasi liikumise ja vastavalt sellele toimub vedeliku sisseimemine ja väljasurumine. Ringil võib paikneda mitu kolbi ja kolvid võivad olla mitmes reas.
s
Pöörleva silindrite blokiga radiaalkolbpumba skeem (KRRP) ja tööpõhimõte:
Pumba (joonis ) rootor (1) kujutab endast tähekujuliselt ühendatud mitmest silindrist koosnevat silindriplokki, millede telgjooned asetsevad ühel tasapinnal ja lõikuvad ühes punktis.
Rootor paikneb vabalt pumba kere (2) sisse kinnitatud võllil (3), milles on vaheseinaga eraldatud imemis-ja survekanal ning kere suhtes varb (7) abil horisontaalsuunas vasakule-paremale liigutamisvõimalusega silindrilises juhtvõrus (6). Juhtvõru liigutamisega saab muuta silindriblokis asuvate kolbide liikumise ulatust jättes rootori asendi pumba kere suhtes muutmata. Ühel pumbal võib olla mitu rootorit.
Rootor pumba juhtvõrus pannakse pöörlema ühes konstantses suunas. Koos rootoriga pöörlevad juhtvõru sees kolvid (4) ja tsentrifugaaljõul vastu tema sisepinda surutud liugurid (5).
Joonis
1. Pumba rootor 4. Varbkolb (plunzer) 7. Juhtvarb
2. Pumba kere 5. Liugur
3. Imi-ja survekanalitega rootori võll 6. Juhtvõru
Pumba käivitamisel kui juhtvõru telg ühtib pumba kere telgjoonega pöörleb rootor koos silindriplokiga rootori võllil, liugurid libisevad mööda juhtvõru sisepinda aga kolvid silindriplokis seisavad paigal. Pumba arvestuslik „eksentrisiteet“ (e) võrdub nulliga. Kuna kolvid silindris seisavad paigal, ei muutu silindri töökambri maht, ei toimu silindritesse keskkonna imemist ega surumist st. pump töötab tühikäigul.
Joonis 1. Survekanal 5. Jaotusvõll
2. Kere 6. Imikanal
3. Rootor 7. Imikamber
4. Kolb 8. Survekamber
Juhtvõru liigutamisega paremale või vasakule (joonis ), muutes „eksentrisiteeti „+“ või „- “ suunas anname kolbidele radiaalsuunas edasi tagasi liikumise. Silindrite töömaht suureneb kolbide tsentrist kaugenemisel, toimub keskkonna liikumine imikambrist silindrisse ja maht väheneb silindrites, kui kolvid liiguvad tsentri suunas – toimub keskkonna surumine survekambrist läbi jagajavõlli survekanali süsteemi.
Rootori pöörlemissuuna muutmata , „eksentrisiteedi“ muutmisega st. juhtvõru liigutamisega keskasendist vastassuunas vahetuvad võllis asuvad imi- ja survekambrid omavahel – keskkonna liikumine muudab suunda.
Radiaalkolbpumba tootlikkus (Q) oleneb silindrite arvust , mõõtmetest ja „eksentrisiteedi“ suurusest: mida suurem on „eksentrisiteet“, seda suurem on kolvikäik ja seda suurem pumba tootlikkus. Maksimaalne kolvikäik S = 2e.
Tootlikkuse saab arvutada valemiga:
[ m3/ min ], kus
D- rootori diameeter
e- pumba eksentrisiteet ,
n -pumba pöörete arv, p/min
z - silindrite arv,
- mahuline kasutegur
Tootlikkust ja keskkonna voolusuunda on võimalik muuta juhtvõru asendi muutmisega rootori suhtes ilma pumpa peatamata ja rootori pöörlemissuunda muutmata.
Pumba tootlikkuse ühtlus oleneb pumba silindrite arvust. Silindrite arvu suurenemisega suureneb pumba tootlikkus ja väheneb ebaühtlus.
Üherootoriga pumba silindrite arv võib ulatuda 13…15. Hüdroajamites kasutatakse ka kaherootoriga ( rootorid asuvad ühel võllil) radiaalkolbpumpi.
Pumba mahuline kasutegur on vahemikus 0,5 - 0,98 . Mahulist kasutegurit võivad mõjutada kulumisel tekkivad lekked ja pumba mittetäitumine, mis oleneb pumbad on käigukiirest ja pumbatava vedelikuvõivad viskoossusest .
Hüdrauliline kasutegur on ligilähedane ühele.
Mehaaniline kasutegur vahemikus 0,4 - 0,85 arvestab hõõrdumisi plunzeri ja rootori vahel ja liuguri ning juhtvõru vahel.
Toodetakse nii muutuva tootlikkusega kui ka statsionaarse tootlikkusega radiaalkolbpumpi.
Kasutusalad laevadel :

Hüdraulilistes rooliseadmetes (hüdraulilise roolimasinana ).

Hüdroseadmetes õlipumpadena.

Laevapardaseadmete hüdromootoritena.
Pumba tootlikkuse ühtlus oleneb pumbas ilindrite arvust. Silindrite arvu suurenemisega suureneb pumba tootlikkus ja väheneb ebaühtlus.
Üherootoriga pumba silindrite arv võib ulatuda 13…15. Hüdroajamites kasutatakse ka kaherootoriga ( rootorid asuvad ühel võllil) radiaalkolbpumpi.
Radiaalkolbpumba tootlikkus .
( m3/ min), kus
D- rootori diameeter
e- pumba eksentrisiteet ,
n -pumba pöörete arv, p/min
z - silindrite arv,
- mahuline kasutegur
Pumba mahuline kasutegur on vahemikus 0,5 - 0,98 . Mahulist kasutegurit võivad mõjutada kulumisel tekkivad lekked ja pumba mittetäitumine, sest pumbad on kiirekäigulised ja pumbatavad vedelikud võivad olla viskoossed õlid .
Hüdrauliline kasutegur ligilähedane ühele,
Mehaaniline kasutegur vahemikus 0,4 - 0,85 arvestab hõõrdumisi plunzeri ja rootori vahel ja liuguri ning juhtvõru vahel.
Toodetakse nii muutuva tootlikkusega kui ka statsionaarse tootlikkusega radiaalkolbpumpi.
Rootorkolbpumadel võrreldes edasi-tagasi liikuvate kolbidega kolbpumpadega on eelisteks:

• väike kavitatsioonivaru ja suur imemisvõime;
  
• viskoossete vedelike pumpamisel kõrge kasutegur
  
• puuduvad inertsjõud
  
• pumpa on lihtne ühendada elektrimootoriga
  
• surve on püsivalt kõrge suures jõudlusvahemikus
  
• kaalult ja gabariitidelt
  

64