Jste zde

Principy průmyslových čerpadel – 2.díl - rotační Lobe pumpy

Antonín Vojáček, 25. Leden 2011 - 21:48

Máme tu pokračování seriálu. Teď se aktuálně podíváme na zoubek velmi odolným a univerzálním čerpadlům, která se vyznačují velice spolehlivým provozem, snadným čištěním a možností běžet i "na sucho" nebo čerpat i sypké materiály či kapalné produkty obsahující velké pevné kousky, které mají být zachovány. Jsou to tzv. Lobe pumpy.

Dalším zajímavým principem čerpadel, která se v průmyslu docela často využívají, jsou tzv. Lobe pumpy (Lobe Pumps). Tento druh je vhodný pro velmi obtížně čerpatelné látky téměř jakékoliv viskozity a hlavně kapalné produkty obsahující velké pevné kousky. To, že tento typ hned následuje za dílem o zubových čerpadlech není náhoda. Jak zjistíte níže, jejich funkční princip připomíná kombinaci konstrukce externí zubovky a typu gerotor. Podobně jako zubová čerpadla s externím ozubením využívá dvou rotujících dílů, které „převážejí“ čerpaný materiál od sacího vstupu k výstupu v „komůrkách“ mezi rotujícími díly a stěnou pouzdra čerpadla. Přitom však rotující části nejsou v podobě ozubených kol, ale spíše připomínají rotor gerotoru.

Fakt, že Lobe pumpy nepatří do skupiny zubovek, je dáno jedním důležitým konstrukčním faktem: obě rotující částí se vzájemně v žádném místě pohybu nedotýkají, i když to na obrázkách tak nevypadá. Zároveň nejsou ani v kontaktu se stěnami pouzdra čerpadla.

To má za následek důležitý praktický závěr: Lobe pumpa se jen minimálně opotřebovává, může libovolnou dobu běžet i naprázdno a lze tak s ní čerpat i plynné látky, je odolná vůči korozi a může čerpat mimo kapalných látek skoro libovolné viskozity i abrazivní a různé sypké materiály. Výstup je tlakově i průtokově stálý (nepulsující) i při měnícím se vstupním tlaku přiváděné látky. Protože „ transportní komůrky“ jsou větších rozměrů než například u zubových provedení a rotory obvykle neobsahují ostré části (rohy) minimalizuje se degradace produktu. Tím se Lobe pumpy velmi hodí pro čerpání kapalných či pastovitých produktů obsahujících větší pevné kousky, které se při čerpání mají zachovat (jinak řečeno: nemají se rozmělnit). Také se velmi snadno čistí (sanitují) bez nutnosti rozebírání.

Tyto vlastnosti pak Lobe pumpy přímo předurčují pro použití v potravinářském, kosmetickém a chemickém průmyslu, kde je silně nežádoucí vzájemná kontaminace různých po sobě čerpaných látek a tedy požadavek na úplné i rychlé vymytí po každém čerpání je zásadní. Málokterý jiný běžný kontinuální princip umožňuje bez problémů čerpat například kompoty nebo jiné produkty s kousky ovoce (jogurty, marmelády apod.). Pístové pumpy to sice umožňují, ale jejich výstup je z principu své funkce velmi pulsující (střídá se cyklus natažení produktu do pístu s cyklem vytlačení do výstupu) a dost špatně se čistí.

Vnější a vnitřní pohled na provedení Lobe pumpy.

Princip a konstrukce čerpadla

Jak již bylo zmíněno výše, Lobe pumpy obsahují dvě identické rotující části – rotory, točící se proti sobě (tedy vzájemně opačném směru). Existují provedení rotorů se dvěma nebo třemi křídly. Mezi nimi a stěnami pouzdra není žádné těsnění ani mazací kapaliny a celá funkce je zajištěna pouze dostatečně malou tolerancí. Přitom se však žádné aktivní části nesmí vzájemně dotýkat ani do sebe narážet. To musí být zajištěno správným časováním a synchronizací otáčení obou rotorů, které jsou poháněny vnějšími ozubenými koly vytvářejícími převodovku. Také nosná ložiska hřídelí jsou spolu s převodovkou mimo čerpací komoru a tedy nejsou v kontaktu s produktem. Lobe pumpy bývají podle provedení (vzhledu) rotoru k dispozici v provedení BI-lobe, Bi-wing, TRI-lobe či Multi-lobe.

Princip rotačního Lobe čerpadla je v uzavření kapaliny v prostoru vytvořeném mezi rotorem a tělesem čerpadla. Jakmile křídlo každého rotoru projde okolo vstupního sacího otvoru, „nabere“ kapalinu či plyn a pak jej transportuje v komůrce mezi rotorem a stěnou čerpadla k výstupnímu otvoru (výtlaku), kde je pod tlakem „vystrčen“ ven. Protože části pumpy se nedotýkají ani nejsou utěsněné, je sice čerpadlo odolné proti opotřebení, ale na druhou stranu může sloužit jen pro nízkotlaké aplikace s tlakem do max. 30 barů. Na druhou stranu může poskytovat vysoký průtok i přes 4 000 litrů/min.

Ukázka principu funkce Lobe čerpadel pro různá provedení / tvary rotorů.

Typické vlastnosti:

průtok až cca 4 000 litrů/min
výtlačný tlak do cca 30 barů
viskozita produktů od 0 až cca 500 tis. cP
rychlost pohonu do cca 700 ot/min.
teplota produktu -40°C až cca +200°C

Oblasti použití:

zpracování potravin (cukr, sůl, čokoláda, marmelády, kompoty, majonézy, protlaky apod.)
nápojový průmysl (víno, alkohol, džusy, sirupy apod.)
mlékárenský průmysl (mléko, jogurty, sýry, máslo, krémy atd.)
kosmetický průmysl (Výroba produktů osobní hygieny – pasty, krémy, šampóny)
papírenský průmysl (celulóza)
zpracování dřeva (piliny)
farmaceutický průmysl (pasty, plasma, glukóza apod.)
chemický průmysl a biotechnologie (barvy, polymery, ředidla, kyseliny atd.).