Centrifugaalpomp

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Pomphuis ("slakkenhuis") van een centrifugaalpomp. Links de aanvoerzijde, boven de afvoerzijde
1a, 3, 5: Behuizing, 2.: Waaier, 4: Asafdichting, 6: Draaias
Stoomgemaal Gemaal De Lynden van de Haarlemmermeerpolder heeft centrifugaalpompen gehad.

Een centrifugaalpomp is een type turbopomp, die een vloeistof verpompt met een draaiend rad (rotor of waaier).

Geschiedenis[bewerken]

Echte centrifugaalpompen werden pas ontwikkeld aan het einde van de 16e eeuw toen Denis Papin er één bouwde met rechte schoepen. Gebogen schoepen werden geïntroduceerd door de Britse uitvinder John Appold in 1851. In Nederland werd deze pomp ongeveer tien jaar later ingevoerd door de Harlingse machinefabriek Harmens & Penning als vertegenwoordiger van de Engelse firma Easton, Amos & Sons uit Londen. In 1862 wordt voor de droogmaking van de Bullewijker en Holendrechter polder onder Ouderkerk het eerste stoomcentrifugaalpompgemaal gebouwd. In 1864/65 wordt ook de Noordmeerpolder onder Broek in Waterland drooggemalen met een stoomcentrifugaalpompgemaal. In 1869 wordt voor de droogmaking van de Willem Alexanderpolder tussen Rotterdam en Nieuwerkerk twee stoomcentrifugaalpompgemalen en een vijzelgemaal gebruikt. Tussen 1877 en 1881 groeide het aantal centrifugaalpompgemalen van 204 naar 403.

Werking[bewerken]

Centrifugaalpompen verpompen de vloeistof door middel van centrifugaalkrachten. De eenvoudigste centrifugaalpomp bestaat uit een waaier die in een pomphuis kan ronddraaien. Op het pomphuis zijn de zuigleiding en de persleiding aangesloten.

Op de waaier staan de schoepen. De schoepen zijn meestal naar achter gebogen. Als de waaier gaat draaien krijgt de vloeistof, die in de waaier zit, een tangentiële snelheid (= snelheid in de richting van de cirkelomtrek). De middelpuntvliedende kracht of ook wel de centrifugale kracht die hierbij optreedt, zorgt er voor dat de vloeistof naar de buitenomtrek van de waaier gedrukt wordt. Hierbij wordt de mechanische energie (de rotatie van de waaier) omgezet in potentiële en kinetische energie. De pompfabrikanten leggen zich er al jaren op toe de vorm van de schoepen voortdurend te verbeteren, om een zo gunstig mogelijke opbrengst met goed rendement te verkrijgen. De opvoerdruk die zo bekomen kan worden, is ook afhankelijk van deze vorm.

De drukverhoging is de potentiële energie en de toename van de snelheid is de kinetische energie. Men streeft naar een zo groot mogelijke druk. Dus is de snelheid van de vloeistof een ongewenst bijverschijnsel want de snelheid waarmee de vloeistof uit de waaier stroomt is te groot om gelijk in de persleiding gestuwd te worden. Daardoor treden er wervelingen op die voor een drukverlaging zorgen. Een grote snelheid geeft dus grote verliezen, dus dient de diameter van de persleiding groter te worden gekozen.

De snelheid van de vloeistof veroorzaakt ook een drukverhoging. Men probeert die snelheid om te zetten in druk. Die omzetting van snelheid in druk gebeurt in de diffusor, waar de kanalen geleidelijk wijder worden en waar de kinetische energie omgezet wordt in potentiële energie. Bij pompen waarbij de uittreedsnelheid trager is dan 15 m/s doet het pomphuis dienst als diffusor. Door het spiraalvormige pomphuis wordt een deel van de snelheid omgezet in druk. Vanwege de vorm van het pomphuis wordt deze ook 'slakkenhuis' genoemd.

De centrifugaalpomp is een van de meest gebruikte pompen, vooral voor het transport van vloeistoffen, zonder druk toe te voegen. De pomp wordt gebruikt in de procesindustrie, maar ook in de winning en zuivering van drinkwater en de verwerking van afvalwater en wordt ook vaak toegepast op baggerschepen.

De constructie is over het algemeen eenvoudiger dan die van verdringerpompen, wat meestal resulteert in een lagere aanschafprijs. Die lage aanschafprijs loopt echter snel op indien de pomp moet worden ingezet voor verpompen van abrasieve of corrosieve vloeistoffen. Ook kan de pomp moeilijk als zelfstandige doseerpomp worden ingezet. Voor een bepaalde pomp is er namelijk geen vast debiet, dit is afhankelijk van het werkingspunt van de pomp. Hier heeft een verdringerpomp al snel meer voordelen.

Circulatiepomp[bewerken]

Het bekendste type van deze pompen zijn de centrale verwarmingscirculatoren. Ze worden gebruikt voor de circulatie van water in centrale verwarmings- of koelsystemen. Bij dit type centrifugaalpompen is de waaier direct gekoppeld aan de rotor van de elektromotor. Tussen het rotor- en statorgedeelte is een scheidingsbus aangebracht, die het vloeistofgedeelte zonder asdoorvoer volledig opsluit. De pomp is dus pakkingbusloos en daardoor lekvrij. Het roterende gedeelte wordt gelagerd in binnenliggende glijlagers, vloeistofgesmeerd en daarom slechts geschikt voor niet-verontreinigde vloeistoffen. De zuig- en persaansluiting zijn meestal in-line.

Sinds kort is ook een energielabel voor de CV-circulatoren. Het A-label is uiterst energie zuinig. De doorsneepomp in 2005 heeft een klasse D. Nieuwe circulatoren met het B-label zijn beschikbaar en voor een kleine meerprijs wordt er een A-label geplaatst.

Problemen met centrifugaalpompen[bewerken]

  • Een belangrijk nadeel bij de centrifugaalpomp (en andere turbopompen) is cavitatie. Door hoge snelheden kan op sommige locaties in de pomp de druk in de vloeistof lager worden dan de dampdruk. Als de druk lager is dan de dampdruk, verdampt de vloeistof daar plaatselijk en ontstaan er dampbellen. Dit heeft twee grote nadelen: cavitatie-erosie en dampbelobstructie. Cavitatie-erosie ontstaat wanneer de dampbellen terug in zones van hogere druk komen en imploderen. Deze implosies veroorzaken schokgolven die de materiële delen van de pomp kunnen beschadigen. Oplossingen hiervoor zijn van een zodanig profiel gebruikmaken dat de bellen weggeleid worden van de materiële delen of er uiteraard voor zorgen dat de druk niet te laag wordt. Dampbelobstructie is de hindering die de dampbellen vormen voor de stroming, zo kan het ideale stromingspatroon verstoord worden met efficiëntie- en debietsdalingen tot gevolg. Zie ook NPSH
  • Asafdichting
  • Om de pomp goed te laten functioneren, mag de vloeistof niet te viskeus(stijf) zijn.
  • Een gewone centrifugaalpomp is niet zelfaanzuigend. Dit betekent dat, indien ze niet gevuld is met water, ze zelfs theoretisch niet kan werken. De Eulerse opvoerdruk is evenredig met de dichtheid van het fluïdum. De dichtheid van lucht is ruwweg 1000 maal kleiner dan die van water. Dus zelfs theoretisch is het onmogelijk water te verpompen, indien de pomp gevuld is met lucht.

Zie ook[bewerken]

Externe link[bewerken]