Pympiau Dadleoli Cadarnhaol
Rhan I - Pympiau Cyfatebol
Mae yna lawer o ddyluniadau pwmp sy'n dod o fewn y categori dadleoli positif ond, ar y cyfan, gellir eu rhannu'n ddau grŵp sylfaenol. Mae'r grŵp cilyddol yn gweithredu trwy bistonau, plymwyr neu ddiafframau tra bod pympiau cylchdro yn defnyddio gerau, llabedau, sgriwiau, fanes, a gweithredu peristaltig. Eu llinyn dylunio cyffredin yw bod egni'n cael ei ychwanegu at yr hylif pwmpio o bryd i'w gilydd lle mae'n cael ei ychwanegu'n barhaus mewn pympiau deinamig.
PUMPS PISTON & PLUNGER
Y pwmp piston yw un o'r pympiau cilyddol mwyaf cyffredin a, chyn datblygu gyrwyr cyflym a oedd yn gwella poblogrwydd allgyrchol, hwn oedd y pwmp o ddewis ar gyfer ystod eang o gymwysiadau.
Heddiw, fe'u gwelir amlaf mewn cymwysiadau pwysau llif is, cymedrol (i 2000 PSI). Mae ei gefnder agos, y pwmp plymiwr, wedi'i gynllunio ar gyfer pwysau uwch hyd at 40,000 PSI. Y gwahaniaeth mawr rhwng y ddau yw'r dull o selio'r silindrau. Mewn pwmp piston mae'r system selio (modrwyau, pacio ac ati) ynghlwm wrth y piston ac yn symud gydag ef yn ystod ei strôc. Mae'r system selio ar gyfer y pwmp plymiwr yn llonydd ac mae'r plymiwr yn symud trwyddo yn ystod ei strôc.
Mae pympiau dwyochrog yn gweithredu ar yr egwyddor y bydd solid yn dadleoli cyfaint o hylif sy'n hafal i'w gyfaint ei hun. Y ffigur ar y dde yw pwmp piston actio dwbl generig. Pe byddem yn tynnu'r ddwy falf ar ochr chwith y ffigur a rhoi estyniad o'r silindr yn eu lle, byddai gennym bwmp actio sengl. Mae'r pwmp actio sengl yn gollwng dŵr ar ei strôc ymlaen yn unig tra bod y pwmp actio dwbl yn gollwng ar ei strôc dychwelyd hefyd. Yn ystod y strôc sugno (dde i'r chwith) mae falf rhyddhau'r pwmp actio sengl yn cau ac yn caniatáu i hylif fynd i mewn i'r silindr trwy'r falf sugno. Pan fydd y piston yn newid cyfeiriad (cilyddol) mae'r falf sugno yn cau a dŵr yn cael ei ollwng trwy'r falf gollwng. Yn y pwmp actio dwbl, mae'r un dilyniant yn digwydd yn ystod y ddwy strôc a bron i ddwywaith cymaint o hylif yn cael ei ollwng fesul amser uned.
Pwysau
Mae'r pen a grëir gan bwmp allgyrchol yn dibynnu ar y cyflymder y mae'n ei drosglwyddo i'r hylif trwy ei impeller. Felly, ar gyfer unrhyw ddiamedr impeller a chyflymder cylchdro penodol, bydd y pen yn swm uchaf, diguro. Nid felly ar gyfer pympiau cilyddol. Er y bydd ganddyn nhw sgôr pwysau gweithredu uchaf, mae'r pwysau uchaf (P) a geir yn dibynnu ar y cais.
Yn erbyn falf rhyddhau caeedig, mae pwysau'n gyfyngedig yn unig gan allu'r gyrrwr a chryfder y deunyddiau a ddefnyddir. Dim ond “pwynt torri” rhyw gydran fydd yn cyfyngu ar y pwysau gollwng. Felly mae'n rhaid cyflenwi rhyw fath o ryddhad pwysau os yw cais yn gallu mynd y tu hwnt i sgôr pwysau'r pwmp.
Capasiti
Mae cynhwysedd (Q) un piston actio neu bwmp plymiwr yn gymesur â'i ddadleoliad (D) fesul amser uned. Y dadleoliad yw cynhwysedd cyfrifedig y pwmp, gan dybio effeithlonrwydd hydrolig 100%, ac mae'n gymesur ag arwynebedd trawsdoriadol y piston (A), hyd ei strôc (iau), nifer y silindrau (n), a'r cyflymder pwmp yn rpm. Mewn galwyn y funud mae:
D = (A xsxnx rpm) / 231
Yn achos pympiau actio dwbl mae ardal drawsdoriadol y piston neu'r plymiwr yn cael ei dyblu ac mae ardal drawsdoriadol y wialen piston (a) yn cael ei thynnu. Unwaith eto, mewn galwyn y funud D yw:
D = ((2A - a) xsxnx rpm) / 231
Mewn bywyd go iawn mae gallu damcaniaethol piston neu bwmp plymiwr yn cael ei dymheru gan sawl ffactor. Gelwir un yn slip (S). Prif gydran y slip yw gollwng hylif yn ôl trwy'r falf gollwng neu sugno wrth iddo gau (neu eistedd). Gall leihau dadleoliad wedi'i gyfrifo o 2 i 10% yn dibynnu ar ddyluniad a chyflwr y falf. Bydd mwy o gludedd hefyd yn effeithio'n andwyol ar slip.
Ffactor pwysig arall sy'n effeithio ar gapasiti pwmp cilyddol yw rhywbeth o'r enw effeithlonrwydd cyfeintiol (VE). Mynegir VE fel canran ac mae'n gymesur â chymhareb cyfanswm y cyfaint gollwng i'r dadleoliad piston neu blymiwr. Mae'r ffigur ar y dde yn dangos sut rydym yn cyrraedd y gymhareb hon.
Dangosir mai'r gymhareb (r) yw (c + d) / d lle mai d yw'r cyfaint sy'n cael ei dadleoli gan y piston neu'r plymiwr ac c yw'r cyfaint ychwanegol rhwng y falfiau gollwng a sugno. Y lleiaf yw'r gymhareb hon, y gorau yw'r effeithlonrwydd cyfeintiol. Wedi'i fynegi'n fathemategol, mae'n edrych fel hyn:
VE = 1 - (P xbxr) - S.
lle mae P yn bwysedd, b yw ffactor cywasgedd yr hylif, r yw'r gymhareb gyfaint, ac mae S yn slip. Mae'r ffactor cywasgedd ar gyfer dŵr yn eithaf bach (3 X 10-6 modfedd y pwys o bwysau ar dymheredd amgylchynol) ond ar bwysau sy'n fwy na 10,000 PSI mae'n dod yn ffactor.
Mae'r ffigur uchod hefyd yn dangos yn glir egwyddor gweithredu dadleoli cyfeintiol y pympiau hyn. Er nad oes wal silindr o amgylch y plymiwr ar waelod ei strôc, mae'n dal i ddadleoli hylif sy'n hafal i'w gyfaint ei hun. Nawr, gallwn nodi gallu gwirioneddol pwmp cilyddol o'r diwedd. Yn syml iawn:
Q = D x VE
Pwer
Mae'r pŵer sydd ei angen i yrru pwmp cilyddol yn eithaf syml. Mae'n gymesur yn syml â phwysau a chynhwysedd. Mewn marchnerth brêc mae:
bhp = (QXP) / (1714 X ME)
lle 1714 yw'r ffactor trosi bhp ac ME yw effeithlonrwydd mecanyddol. Effeithlonrwydd mecanyddol yw canran y pŵer gyrrwr nad yw'n cael ei golli yn ffrâm pŵer y pwmp a rhannau dwyochrog eraill. Mae effeithlonrwydd mecanyddol piston neu bwmp plymiwr yn amrywio rhwng 80 a 95% yn dibynnu ar gyflymder, maint ac adeiladwaith.
PUMPS DIAPHRAGM
Mae pympiau diaffram yn bympiau dadleoli positif sy'n cyflogi pilen hyblyg yn lle piston neu blymiwr i ddisodli'r hylif pwmpio. Maent yn wirioneddol hunan-gysefin (gallant gysefin sychu) a gallant redeg yn sych heb ddifrod. Maent yn gweithredu trwy'r un egwyddor dadleoli cyfeintiol a ddisgrifiwyd yn gynharach. Mae'r ffigur ar y dde yn dangos cylch gweithredol pwmp diaffram sengl sylfaenol a weithredir â llaw.
Pe bai ei weithrediad yn symlach, byddai'n cystadlu â disgyrchiant. Mae rhan uchaf y ffigur yn dangos y strôc sugno. Mae'r handlen yn codi'r diaffram gan greu gwactod rhannol sy'n cau'r falf gollwng wrth ganiatáu i hylif fynd i mewn i'r siambr bwmp trwy'r falf sugno. Yn ystod y strôc rhyddhau mae'r diaffram yn cael ei wthio i lawr ac mae'r broses yn cael ei gwrthdroi. Mae pympiau a weithredir â llaw wedi'u cynllunio i ddosbarthu hyd at 30 gpm hyd at 15 troedfedd ond mae'r gallu gwirioneddol yn ddibynnol iawn ar gyflwr corfforol y gyrrwr. Mae unedau awyr, injan a gyriant modur hefyd ar gael ac yn cynnig capasiti i 130 gpm. Mae'r pen sugno a rhyddhau yn amrywio o 15 i 25 troedfedd.
Fe sylwch, yn wahanol i bistonau a phlymwyr, nid oes angen system selio ar ddiafframau ac felly maent yn gweithredu heb ollyngiadau. Fodd bynnag, mae'r nodwedd hon yn atal y posibilrwydd o ddyluniad actio dwbl. Os oes angen llif bron yn barhaus, cyflogir pwmp diaffram dwbl neu ddeublyg fel arfer. Mae'r ffigur isod yn groestoriad o bwmp diaffram dwbl a weithredir gan aer.
Mae'r pwmp diaffram dwbl yn defnyddio manwldeb sugno a rhyddhau cyffredin ynghyd â dau ddiaffram wedi'u cysylltu'n anhyblyg gan siafft. Mae'r hylif pwmpio yn byw yn siambr allanol pob un tra bod aer cywasgedig yn cael ei gyfeirio i'w siambrau mewnol ac oddi yno. Yn y ffigur, mae'r siambr ar y dde newydd gwblhau ei strôc sugno ac, ar yr un pryd, cwblhaodd y siambr chwith ei strôc rhyddhau. Fel y byddai disgwyl, mae'r gwiriad sugno ar agor fel y gall hylif lifo i'r siambr dde ac mae gwiriad gollwng y siambr chwith ar agor fel y gall hylif lifo allan. Ac eithrio'r cyfluniad siambr ddwbl, mae ei weithrediad yn union fel y pwmp piston actio dwbl a welwyd yn gynharach. Mae'r gwahaniaeth, wrth gwrs, yn y siambrau mewnol a'r dull o gynnal y cynnig dwyochrog. Cyflawnir hyn gan falf dosbarthu aer sy'n cyflwyno aer cywasgedig i un siambr diaffram wrth ei ddisbyddu o'r llall. Ar ôl cwblhau'r strôc mae'r falf yn cylchdroi 90 gradd ac mae ail-ddyrannu yn digwydd.
Cyflwynais yr adran hon gyda'r datganiad bod pympiau diaffram yn ddadleoliad cadarnhaol eu natur. Yn gyffredinol, mae hwn yn ddatganiad cywir ond gellir cyfeirio atynt hefyd fel dadleoliad “lled” positif. Y rheswm am hyn yw hydwythedd y diaffram a gostyngiad cyfatebol mewn effeithlonrwydd cyfeintiol wrth i'r pwysau rhyddhau gynyddu. Hefyd, mae gollyngiadau falfiau gwirio yn aml yn sylweddol fwy na'r hyn a brofir gan bympiau piston a phlymiwr.
AFFINITY
Er ein bod yn tueddu i gysylltu deddfau affinedd â phympiau allgyrchol, mae dyfeisiau mecanyddol eraill hefyd yn arddangos y perthnasoedd “naturiol” hyn. Yn achos pympiau dadleoli positif mae'r deddfau affinedd yn syml iawn.
Llif - Mae llif yn amrywio'n uniongyrchol gyda newid mewn cyflymder. Os yw'r cyflymder cylchdro yn cael ei ddyblu, mae'r llif hefyd yn cael ei ddyblu.
Pwysau - Mae pwysau yn annibynnol ar newid mewn cyflymder. Os anwybyddwn golledion effeithlonrwydd, y pwysau a gynhyrchir ar unrhyw gyflymder cylchdro penodol fydd yr hyn sy'n ofynnol i gynnal llif.
Marchnerth - Mae marchnerth yn amrywio'n uniongyrchol gyda newid mewn cyflymder. Os ydym yn dyblu'r cyflymder cylchdro, bydd angen dwywaith cymaint o bŵer.
NPSHr - Mae'r Pennaeth Sugno Cadarnhaol Net sy'n ofynnol yn amrywio fel sgwâr newid mewn cyflymder. Os ydym yn dyblu'r cyflymder cylchdro mae NPSHR yn cynyddu pedwar.
