Übersicht über Die Zentrifugalpumpe
Zuverlässige Pumpen für Flüssigkeitskühlsysteme
Der Begriff "Zentrifugalpumpe" umfasst eine Vielzahl von Pumpentechnologien. Zentrifugal bedeutet "gerichtet oder weg von einer Mitte oder Achse", daher verwendet eine Zentrifugalpumpe ein rotierendes Laufrad, um die Flüssigkeit nach außen zu bewegen. Flüssigkeit dringt in die Pumpe ein und wird in das Auge oder die Mitte des Laufrads gezogen und dann durch die Schaufeln (Klingen) durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, die durch die rotierende Wirkung des Laufrads erzeugt wird. Die Flüssigkeit wird nach außen des Pumpengehäuses (oder Volute) und aus der Entladung der Pumpe gezwungen (siehe Abbildung 1). Der Durchfluss einer Zentrifugalpumpe hängt vom Systemdruckabfall ab: Je höher der Druckabfall, desto geringer der Durchfluss.
Viele der Flüssigkeitskühlsysteme von Boyd verwenden dichtungslose, magnetisch angetriebene Kreiselpumpen, auch Mag-Antriebe genannt. Magnetisch angetriebene Pumpen verwenden zwei Magnete, um das Laufrad anzutreiben. An der Motorwelle ist ein Magnet befestigt, der allgemein als "Antriebsmagnet" bezeichnet wird. Der andere Magnet ist am Laufrad befestigt (der "angetriebene" oder "impeller" Magnet). Der Antriebsmagnet dreht sich, wodurch sich der Laufradmagnet und damit das Laufrad mit der gleichen Geschwindigkeit dreht. Dieses Pumpendesign eliminiert Pumpendichtungen, die sich oft durch die Reibung durch die Drehung der Motorwelle abnutzen und eine Quelle von Leckagen sind. In unseren Kreiselpumpen wird der Antriebsmagnet integral in das Laufrad eingeformt und thermoplastisch beschichtet, um eine Kontamination der Pumpenflüssigkeit zu gewährleisten. So sorgt "mag-drive" für die Integrität der Pumpe und eliminiert jegliche Möglichkeit von Wellen- oder Dichtungslecks.
Magnetisch angetriebene Zentrifugalpumpen verfügen über viele Funktionen, die sie für Kühl-/Kühlsystemanwendungen bevorzugen. Bei sachgemäßem Betrieb haben sie keine signifikanten Verschleißteile, daher wird die Lebensdauer der Kreiselpumpe die von positiv verdrängungspumpen und Zentrifugalpumpen mit Dichtungen deutlich übertreffen. Außerdem erzeugt dieses Design keine Partikel, die die Filter des Systems verstopfen könnten, sodass sich die Leistung der Pumpe im Laufe der Zeit nicht ändert. Alle Pumpen geben etwas Wärme an die Flüssigkeit, aber es ist wichtig, die von der Pumpe zugesetzte Wärme zu minimieren, um sicherzustellen, dass der Umwälzkühler eine enge Temperaturstabilität hat. Da Mag-Antriebspumpen über minimale Reibungsflächen zur Erzeugung von Wärme verfügen, übertragen sie weit weniger Wärme auf die Flüssigkeit als andere Pumpenstile.
Die lange, wartungsfreie Lebensdauer in Kombination mit den anderen konstruktiven Vorteilen hat magnetisch angetriebene Kreiselpumpen zu einer führenden Wahl für die Flüssigkeitskühlsysteme von Boyd gemacht.
Positive VerdrängungspumpenVorteile und Funktionsprinzipien
Funktionsweise von PDP-Pumpen und wann Sie sie in Ihrem System verwenden
Entwickelt, um Flüssigkeit zu bewegen, indem sie sie unter Druck setzt, gibt es positive Verdrängungspumpen (PD) in vielen Konfigurationen, wie Z. B. Drehschieber, Zahnrad, Schraube, progressive Randhöhle, Drehschraube, Kolben und Kolben. Historisch gesehen waren einige der allerersten Pumpen, die vor Tausenden von Jahren für primitive Bewässerungszwecke erfunden wurden, positive Verdrängungsentwürfe. Zahlreiche Boyd-Kälteanlagen verwenden die Drehschieber-Verdrängerkonfiguration. Weitere Anwendungen für diese Art von Pumpe sind Getränkespender nach dem Mix, Espresso-Kaffeemaschinen, Umkehrosmose-Wasserfiltrationssysteme, Glykolkühlschleifen für Bier und Schweißbrennerkühler.
Die Arbeitsteile der Verdrängerpumpen von Boyd bestehen aus Messing- oder Edelstahl und Kohlenstoffgraphitmaterialien, die alle mit der hohen Präzision bearbeitet werden, die für einen zuverlässigen Betrieb erforderlich ist. Diese Pumpen arbeiten durch Befüllen und Entladen von kammervariablen Volumenkammern, die durch Graphitschaufeln gebildet werden, die entlang bearbeiteter Radialschlitze im Rotor ein- und ausrutschen. Die Rotor- und Lamellenbaugruppe passt in eine Graphitjacke. Rotor und Ummantelung werden versetzt, um eine exzentrische Geometrie zu schaffen, die für den Pumpenbetrieb unerlässlich ist. (Siehe Abbildung 1.)
Wenn sich der Rotor dreht (in der Regel bei 1725 Umdrehungen pro Sekunde), bewirkt die exzentrische Geometrie, dass die Schaufeln entlang ihrer Rillen nach innen gleiten, wodurch das Volumen jeder Kammer schrumpft, während sie sich vom Einlass zum Auslass bewegt. Da die zu pumpende Flüssigkeit nicht leicht zu verdichten ist, wird sie aus der Kammer gedrückt, wenn sie den Pumpenauslass erreicht.
Beachten Sie, dass die Schaufeln in ihrem Schlitz "schweben", wenn sich der Rotor dreht und sich das Kammervolumen ändert. Eine Kombination aus Zentrifugalkraft und hydraulischem Druck zwingt die Schaufeln nach außen, sodass sie mit der Innenfläche des Gehäuses in Kontakt bleiben und somit eine effektive Abdichtung bieten. Eine sehr dünne Flüssigkeitsschicht zwischen Schaufel und Jacke hält die Reibung auf ein Minimum.
Diese positiven Verdrängungspumpen sind selbstansaugend. Im Gegensatz zu Zentrifugal- oder Turbinenpumpen ist die Durchflussmenge unabhängig vom Systemdruckabfall konstant. Um ein System über Druck zu vermeiden, verfügt die Pumpe über ein Entlastungsventil, das den Durchfluss bei 60 psi umschließt.
Positive Verdrängungspumpen sind sehr kostengünstig. Für unsere Umwälzkühler bietet Boyd diese Pumpen mit Durchflussraten von 1,3 bis 10 Gallonen pro Minute an. Kleinere Pumpen sind entweder mit einem Messing- oder Edelstahlgehäuse erhältlich. Messing ist gut für die meisten Anwendungen; Edelstahl wird für deionisiertes oder hochreines Wasser empfohlen. Wenn Sie Fragen dazu haben, welche Pumpe in Ihrer Anwendung am besten geeignet ist, wenden Sie sich an einen unserer Anwendungstechniker.
Erfahren Sie mehr über die Umgebungsflüssigkeitskühlsysteme und Umlaufkühler von Boyd, die Verdrängerpumpen nutzen.
Regenerative Turbinenpumpe Einführung
Wie Regenerative Turbinenpumpen funktionieren und ihre Vorteile
Die TB-5-Turbinenpumpe von Boyd, die mit Umwälzkühlern angeboten wird, ist eine regenerative Turbinenpumpe.
Regenerative Turbinenpumpen werden oft in die allgemeine Kategorie der Pumpen eingeordnet, die als Kreiselpumpen bekannt sind. Während diese Art von Pumpe viele ihrer Funktionsprinzipien von der Zentrifugalpumpe "Gartensorte" borgt, enden die Ähnlichkeiten dort, weil ihre Leistungsmerkmale wesentlich unterschiedlich sind.
In einer gewöhnlichen Zentrifugalpumpe gelangt Flüssigkeit in die Mitte des Laufrads (Auge) und erhält einen "Push" durch eine von normalerweise 4 bis 8 rotierenden Schaufeln, die eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit einteilen (siehe Abbildung 1). Diese Fluidkraft wird an der Peripherie des Laufrads, dem sogenannten Volut, gesammelt und in Richtung Pumpenentladung umgeleitet, um Durchfluss und Druck zu gewährleisten. In einer regenerativen Turbine gelangt flüssigkeit viel näher an seine Peripherie, wo die erste eines Satzes von 50 bis 120 sehr kleinen Schaufeln der Flüssigkeit einen kleinen Schub von Zentrifugalkraft in radialer Richtung in Richtung der Laufradperipherie gibt, ähnlich wie ein Kreiselpumpe.
Anstatt die Flüssigkeitskraft zu sammeln und sofort wie eine Zentrifugalpumpe aus der Pumpenentladung auszuleiten, wird der Wasserkanal, der das Turbinenrad umgibt, geformt, um die Flüssigkeit in einem kreisförmigen Pfad zurück zum Innendurchmesser des Laufradschaufeln (siehe Abbildungen 2 & 3). Hier erhält er einen zweiten Schub der Fliehkraft, der die Fluidgeschwindigkeit erhöht, die die potentielle Druckfähigkeit der Flüssigkeit erzeugt. Der Begriff, der verwendet wird, um diese multiplen spiralförmigen/kreisförmigen Rundfahrten zu beschreiben, wird Regeneration genannt, was dieser Turbinenpumpe ihren regenerativen Charakter verleiht. Dieses Regenerationsprinzip ist der Schlüssel zur hochdruckerzeugenden Eigenschaft der regenerativen Turbine im Vergleich zur Zentrifugalpumpe. Tatsächlich erreicht die regenerative Turbine eine ähnliche Druckleistung wie eine mehrstufige Zentrifugalpumpe, jedoch mit nur einem Laufrad und einem viel einfacheren Gehäusedesign.
Regenerative Turbinenpumpen werden bevorzugt in Anwendungen, bei denen Hochdruck und kompakte Bauweise gewünscht sind. Die typische Druck-gegen-Durchfluss- oder Kopfkapazitätskurve einer regenerativen Turbine ist steil, sodass diese Pumpen Linienbeschränkungen wie temporäre Blockaden oder die Reibung langer Rohr- oder Rohrlängen leicht überwinden können. Steile Druckcharakteristik bedeutet, dass große Druck- oder Restriktionsänderungen relativ wenig Auswirkungen auf die Durchflussmenge haben. Ein weiteres wichtiges Merkmal der regenerativen Turbine ist der pulsationsfreie Fluss.
Für Hochdruckanwendungen sind auch Positivverdrängungspumpen (PD) wie Kolben-, Membran- oder Zahnradpumpen eine Option, die jedoch in der Regel unter zwei erheblichen Nachteilen leiden. Viele PD-Pumpen haben eine pulsierende Durchflussleistung, die inkonsistente Leistung in der Endanwendung sowie Vibrationen, mechanische Schäden und Kavitationseffekte verursachen kann. Positive Displacement Pumpen sind auch in der Regel mechanisch intensiv und haben oft Reibungs- und Verschleißprobleme, die Wartungs- und Reparaturkosten erhöhen. Regenerative Turbinen leiden nicht unter beiden Problemen.
Im Bereich der verfügbaren regenerativen Turbinenpumpen hat der Pumpenhersteller von Boyd mehrere Funktionen hinzugefügt, um zusätzliche Fähigkeiten und Funktionen zu bieten. Die erste ist die Verwendung eines doppelseitigen schwimmenden Turbinenlaufrads (siehe Abbildung 4). Da sich der Druck auf beiden Seiten des Laufrads gleichmäßig entwickelt, bildet sich zwischen Laufrad und Gehäuse ein dünner hydrodynamischer Fluidfilm. Diese Folie verhindert den Laufradverschleiß und bewirkt, dass sich das Laufrad auf seine optimale axiale Position anpasst.
Ein weiterer Vorteil des symmetrischen schwimmenden Laufrads ist, dass sehr wenig axialer Schub auf die Motorwelle aufgebracht wird, was eine lange Motorlagerlebensdauer fördert. Diese Pumpen wurden auch erheblich optimiert, um die höchsten Druckfähigkeiten zu bieten und gleichzeitig eine optimale Effizienz zu gewährleisten. Ein weiteres Merkmal dieser Pumpen ist ihre ausgezeichnete niedrige NPSH (netto positiver Saugkopf) Anforderungen. Wenn Anwendungen erfordern, dass die Geräte Flüssigkeiten bei Temperaturen in der Nähe ihrer Siedepunkte pumpen oder Tiefdampfdruckflüssigkeiten pumpen, bieten diese Pumpen einen speziell entwickelten Pumpeneinlass, der die Flüssigkeit ssanft auf Wasserkanalgeschwindigkeit beschleunigt, dramatisch Kavitationseffekte zu reduzieren. Selbst wenn Kavitation auftritt oder die Flüssigkeit bereits eingespannten Dampf enthält, können diese Turbinen über 50 Volumenprozent Dampf verarbeiten. Die Pumpen werden auch mit einer Vielzahl von Metallurgies und Elastomeren in leicht zu reparierenden mechanischen Dichtungs- oder Dichtungslosen Konfigurationen angeboten.
Die Wahl einer Umwälz-Kühlpumpe
Wählen Sie die richtige Pumpe für Ihren Umlaufkühler
Die Wahl des richtigen Pumpentyps ist entscheidend, wenn Sie einen Kodiak, einen Umlaufkühler, so konfigurieren, dass er Ihren Anforderungen entspricht. Es sollte hilfreich sein, den Druckabfall Ihres Systems als grundlegende Entscheidungsregel zu verwenden.
Fragen Sie sich: "Wie hoch ist der Druckabfall meines Systems?" Überlagern Sie die Druck-Flow-Kurve Ihres Systems mit der Pumpenkurve des Kühlers. Der Schnittpunkt der beiden Kurven gibt den erwarteten Durchfluss durch Ihr System mit dieser Pumpe an. Sobald Sie den erwarteten Durchfluss kennen, können Sie dem Beispiel für die Auswahl eines Umlaufkühlers folgen, um sicherzustellen, dass das System über genügend Kapazität verfügt, um Ihre Wärmelast abzuführen. Möglicherweise müssen Sie mehrere Kurven überprüfen, um eine zu finden, die genügend Fluss bietet.
Wenn Sie den Druckabfall Ihres Systems nicht kennen, wird eine Verdrängerpumpe (PD) empfohlen. Die Fördermenge für eine TE-Pumpe ist unabhängig vom Systemdruckverlust. Aus Sicherheitsgründen verfügt diese Pumpe über einen internen Bypass, der werkseitig auf 90 PSI eingestellt ist. Wenn der Druckabfall Ihres Systems größer als 90 PSI ist, arbeitet diese Pumpe daher im Bypass-Modus. Sie müssen den Druckabfall Ihres Systems reduzieren, indem Sie kürzere Schläuche mit großen Durchmessern verwenden.
Pumpenfilter
Verdrängerpumpen reagieren empfindlich auf Partikel im Wassersystem. Wenn Sie sich für eine Verdrängerpumpe entscheiden, sollten Sie einen Wasserfilter einbauen. Wir empfehlen Ihnen, den Wasserfilter wöchentlich zu überprüfen, wenn Sie einen Wasserfilter in Ihren Umlaufkühler einbauen. Bei einem neuen System sammelt der Filter schnell Fremdkörper an, die während des Systemaufbaus eingebracht werden, was zu einer Verringerung der Systemleistung führen kann. Überprüfen Sie die Filterpatrone einen Tag nach der Einrichtung eines neuen Systems, um sicherzustellen, dass der Filter sauber ist und das System mit maximaler Kapazität läuft. Überprüfen Sie den Filter nach dieser ersten Filterinspektion wöchentlich. Wir empfehlen Ihnen, einen Vorrat an Ersatzfiltern zur Hand zu haben. Um die Lebensdauer der Pumpe weiter zu verlängern, empfehlen wir Ihnen, das Pumpensieb regelmäßig zu überprüfen und zu reinigen. In Ihrem Handbuch finden Sie die empfohlene Häufigkeit.
Wasserfilter und Deionisationspatronen werden bei Kreiselpumpen nicht empfohlen. Sie erhöhen den Druckabfall zu stark und verringern dadurch den Durchfluss. Wenn Sie einen Wasserfilter oder eine Deionisationskartusche benötigen, empfehlen wir Ihnen, auf eine Turbinenpumpe umzusteigen, die weniger stark von Druckabfall betroffen ist.
Lebensdauer der Pumpe
Verdrängerpumpen haben Graphitlamellen, die, wie oben erwähnt, empfindlich auf Partikel reagieren. Wir empfehlen nicht nur einen Wasserfilter, sondern auch alle 8.000 - 10.000 Betriebsstunden. Dadurch werden Schäden am Gerät und Kosten vermieden, die mit übermäßigen Ausfallzeiten verbunden sind.
Kreisel- und Turbinenpumpen sind toleranter gegenüber Partikeln im Wasserstrom und haben daher eine längere Lebensdauer als PD-Pumpen. Wir empfehlen, diese Pumpen alle 28.000 Stunden auszutauschen.
Kosten für die Pumpe
Der Standardkühler von Boyd enthält eine Verdrängerpumpe. Für die Aufrüstung auf eine Kreisel- oder Turbinenpumpe fällt je nach Pumpengröße ein Aufpreis an.
Wenn Sie weitere Hilfe bei der Auswahl einer Pumpe benötigen, wenden Sie sich bitte an Boyd, um Ihre Anwendung mit unserem Engineering-Team zu besprechen.
