Pompy wyporowe.

Pompy wyporowe, które podnoszą daną objętość w każdym cyklu pracy, można podzielić na dwie główne klasy, tłokowe i rotacyjne. Pompy tłokowe obejmują typy tłokowe, nurnikowe i membranowe; pompy obrotowe obejmują pompy zębate, krzywkowe, śrubowe, łopatkowe i krzywkowe.

Pompa nurnikowa jest najstarszym typem w powszechnym użyciu. Pompy tłokowe i nurnikowe składają się z cylindra, w którym tłok lub nurnik porusza się tam i z powrotem. W pompach nurnikowych tłok porusza się przez stacjonarne uszczelnienie i jest wpychany do cieczy, podczas gdy w pompach tłokowych uszczelnienie jest przenoszone na tłok, który wypycha ciecz z cylindra. Gdy tłok porusza się na zewnątrz, objętość dostępna w cylindrze wzrasta, a płyn dostaje się przez jednokierunkowy zawór wlotowy. Gdy tłok porusza się do wewnątrz, objętość dostępna w cylindrze maleje, ciśnienie płynu wzrasta i płyn jest wypychany przez zawór wylotowy. Wydajność pompowania zmienia się od zera w punkcie, w którym tłok zmienia kierunek, do maksimum, gdy tłok jest mniej więcej w połowie skoku. Zmienność wydajności pompowania można zmniejszyć poprzez wykorzystanie obu stron tłoka do pompowania cieczy. Pompy tego typu nazywane są pompami dwustronnego działania. Wahania natężenia pompowania można jeszcze bardziej zredukować przez zastosowanie więcej niż jednego cylindra.

Ogólne natężenie pompowania w pompach tłokowych można zmieniać przez zmianę prędkości posuwisto-zwrotnej tłoczyska lub długości skoku tłoka. Tłok może być napędzany bezpośrednio parą, sprężonym powietrzem lub olejem hydraulicznym albo za pomocą mechanicznego łącznika lub krzywki, która przekształca ruch obrotowy koła napędowego w ruch posuwisto-zwrotny tłoczyska.

Pompy tłokowe i nurnikowe są drogie, ale są niezwykle niezawodne i trwałe. Znane są pompy tłokowe, które pracują bez napraw lub wymiany przez ponad 100 lat.

Działanie pompy membranowej jest podobne do działania pompy tłokowej, w której tłok jest zastąpiony pulsującą elastyczną membraną. Przezwycięża to wadę polegającą na tym, że uszczelnienia tłoka mają kontakt z pompowaną cieczą. Podobnie jak w przypadku pomp tłokowych, ciecz wchodzi do pompy i wychodzi z niej przez zawory zwrotne. Membrana może być uruchamiana mechanicznie przez tłok bezpośrednio przymocowany do membrany lub przez ciecz, taką jak sprężone powietrze lub olej.

Pompy membranowe dostarczają pulsacyjnie ciecze lub gazy lub mieszaninę obu. Są one przydatne do pompowania cieczy zawierających cząstki stałe oraz do pompowania drogich, toksycznych lub żrących substancji chemicznych, gdzie nie można tolerować przecieków przez uszczelnienie.

Pompy membranowe mogą pracować na sucho przez dłuższy okres czasu. Ponadto natężenie pompowania w większości takich pomp można zmieniać podczas pracy.

Najczęściej spotykany typ pompy zębatej przedstawiono na rysunku 1. Jedno z kół zębatych jest napędzane, a drugie obraca się swobodnie. Częściowe podciśnienie, powstałe w wyniku rozłączenia obracających się kół zębatych, powoduje wciągnięcie cieczy do pompy. Ciecz ta jest następnie przenoszona na drugą stronę pompy pomiędzy zębami obracającego się koła zębatego a nieruchomym korpusem. Gdy obracające się koła zębate zazębiają się ze sobą, wytwarzają wzrost ciśnienia, który wymusza przepływ cieczy do przewodu wylotowego. Pompa zębata może tłoczyć ciecz w obu kierunkach, w zależności od kierunku obrotu koła zębatego.

Wewnętrzna pompa zębata jest przedstawiona na rysunku 2. Przekładnią napędzającą jest wirnik z wewnętrznie naciętymi zębami, które zazębiają się z zębami zewnętrznie naciętego koła zębatego napędzającego, umieszczonego poza środkiem wirnika. Półksiężycowa część stałego korpusu rozdziela przepływ cieczy pomiędzy koło zębate napędzane i wirnik. Pompy zębate mogą pompować ciecze zawierające pary lub gazy. Ponieważ smarowanie wewnętrznych części ruchomych zależy od pompowanej cieczy, nie nadają się one do pompowania gazów. Dla danej prędkości obrotowej wirnika zapewniają one stałą wydajność z pomijalnymi pulsacjami. Erozja i korozja prowadzą do zwiększenia ilości cieczy ześlizgującej się z powrotem przez pompę. Ponieważ pompy zębate są podatne na zatykanie, nie nadają się do pompowania cieczy zawierających cząstki stałe. Ponieważ jednak nie wymagają zaworów zwrotnych, mogą być stosowane do pompowania bardzo lepkich cieczy.

Pompy krzywkowe przypominają zewnętrzne pompy zębate, ale mają wirniki z dwoma, trzema lub czterema krzywkami zamiast kół zębatych; oba wirniki są napędzane. Pompy krzywkowe mają bardziej pulsujący wydatek niż pompy o zazębieniu zewnętrznym i są mniej podatne na zużycie. Sprężarki krzywkowe są również stosowane do pompowania gazów; każdy wirnik ma dwie krzywki.

W pompie śrubowej spiralny wirnik śrubowy obraca się w stałej obudowie, która jest ukształtowana w taki sposób, że wgłębienia utworzone na wlocie przesuwają się w kierunku wylotu, gdy śruba się obraca. W miarę tworzenia się wgłębienia powstaje częściowe podciśnienie, które powoduje wciągnięcie płynu do pompy. Ciecz ta jest następnie przenoszona na drugą stronę pompy wewnątrz postępującego zagłębienia. Kształt stałej obudowy jest taki, że na końcu wylotu pompy wnęka zamyka się, generując wzrost ciśnienia, które wymusza przepływ cieczy do linii wylotowej.

Pompy śrubowe mogą pompować ciecze zawierające pary lub cząstki stałe. Dostarczają one stałą wydajność z pomijalnymi pulsacjami dla danej prędkości wirnika. Ponieważ pompy śrubowe nie wymagają zaworów zwrotnych na wlocie i wylocie, mogą być stosowane do pompowania cieczy o bardzo dużej lepkości. Chociaż pompy śrubowe są nieporęczne, ciężkie i drogie, są wytrzymałe, wolno się zużywają i mają wyjątkowo długą żywotność.

Pompę z łopatkami ślizgowymi przedstawiono na rysunku 3. Wirnik jest zamontowany niecentrycznie. Prostokątne łopatki są rozmieszczone w regularnych odstępach na zakrzywionej powierzchni wirnika. Każda łopatka może swobodnie poruszać się w szczelinie. Siła odśrodkowa wynikająca z ruchu obrotowego wyrzuca łopatki na zewnątrz, tworząc uszczelnienie względem nieruchomej obudowy. Podczas obracania się wirnika po stronie ssawnej pompy wytwarza się częściowe podciśnienie, zasysające ciecz. Ciecz ta jest następnie przenoszona na drugą stronę pompy w przestrzeni pomiędzy wirnikiem a stałym korpusem. Po stronie tłocznej zmniejsza się dostępna objętość, a powstały w ten sposób wzrost ciśnienia powoduje wtłoczenie cieczy do przewodu wylotowego; wydajność pompowania można zmieniać poprzez zmianę stopnia mimośrodowości wirnika. Pompy łopatkowe nie wymagają zaworów zwrotnych na wlocie i wylocie; mogą pompować ciecze zawierające pary lub gazy, ale nie są odpowiednie do pompowania cieczy zawierających cząstki stałe. Sprężarki łopatkowe są używane do pompowania gazów.

Pompy łopatkowe zapewniają stałą wydajność z pomijalnymi pulsacjami dla danej prędkości wirnika. Są wytrzymałe, a ich łopatki, łatwe do wymiany, są samokompensujące zużycie. Wydajność pompy nie ulega zmianie aż do momentu, gdy łopatki są mocno zużyte.

.