Odliatky s odstredivým obežným kolesom: Typy, konštrukčné faktory a návod na výber

Čo je to odstredivé obežné koleso a prečo na tom záleží?

Odstredivé obežné koleso je rotujúci komponent vo vnútri odstredivého čerpadla, ventilátora alebo kompresora, ktorý prenáša mechanickú energiu z hnacieho motora do kvapaliny. Je to jediná najvplyvnejšia časť stroja: geometria obežného kolesa určuje prietok, dopravnú výšku, hydraulickú účinnosť a čisté pozitívne správanie sacej hlavy. Ak je obežné koleso nesprávne tvarované alebo zle odliate, žiadny iný komponent v systéme nemôže plne kompenzovať výslednú stratu výkonu.

Obežné koleso spolupracuje s plášťom, trecími krúžkami, difúzormi a tesneniami, pričom všetky musia byť hydraulicky kompatibilné. To je dôvod, prečo pochopenie úloha odliatkov odstredivých čerpadiel v zostave čerpadla záleží rovnako ako na samotnej konštrukcii obežného kolesa. Konštruktéri, špecialisti na opravu čerpadiel a obstarávacie tímy sa pri hodnotení rotačného zariadenia stretávajú s rovnakými otázkami: aký druh obežného kolesa je potrebný a ako by malo byť vyrobené, aby dodržalo požadované tolerancie počas životnosti stroja?

Ako funguje odstredivé obežné koleso

Kvapalina vstupuje do oka obežného kolesa v strede osi otáčania a je zachytená lopatkami. Keď sa obežné koleso otáča, odstredivá sila urýchľuje kvapalinu radiálne smerom von, čím jej dodáva kinetickú energiu. Kvapalina potom opúšťa obežné koleso na vonkajšom priemere a vstupuje do špirálového puzdra alebo difúzora, kde sa rýchlosť premieňa na tlakovú energiu.

V tomto procese dominujú tri premenné:

• Rýchlosť otáčania. Vyššia rýchlosť vytvára väčšiu hlavu, ale zvyšuje napätie lopatiek, radiálne zaťaženie a riziko kavitácie na vstupe.
• Priemer obežného kolesa. Maximálna hlava sa mení približne so štvorcom vonkajšieho priemeru, zatiaľ čo spotreba energie sa mení podľa kocky.
• Geometria lopatiek. Uhol lopatiek, hĺbka a počet nastavujú tvar krivky čerpadla, bod najlepšej účinnosti a minimálny nepretržitý prietok.

Pretože sú lopatkové priechody úzke a zakrivené, vnútorná povrchová úprava obežného kolesa má merateľný vplyv na straty trením. Hrubý povrch ako odliatok môže znížiť účinnosť o niekoľko bodov v porovnaní s hladkým, presne odlievaným povrchom.

Typy odstredivých obežných kolies

Obežné kolesá sú zvyčajne zoskupené podľa toho, či sú lopatky uzavreté medzi dvoma krytmi alebo ponechané otvorené, a podľa toho, ako je usporiadaná dráha toku. Každá konfigurácia ponúka iný kompromis medzi účinnosťou, schopnosťou manipulácie s pevnými látkami a jednoduchou údržbou.

Otvorené, polootvorené a uzavreté obežné kolesá

Otvorené obežné kolesá majú lopatky namontované priamo na náboji bez krytu zakrývajúceho konce lopatiek. Dobre manipulujú s kalmi, odpadovou vodou a kvapalinami s nerozpustnými pevnými látkami, pretože je menej pravdepodobné, že sa otvorený priechod upchá. Kompromisom je nižšia účinnosť a rýchlejšie opotrebovanie špičiek lopatiek, ktoré musia byť pre prijateľný výkon držané v blízkosti plášťa.

Polootvorené obežné kolesá pridajte čiastočný zadný kryt, ktorý spevňuje lopatky a znižuje axiálny ťah. Sú medzi otvoreným a uzavretým dizajnom z hľadiska účinnosti aj tolerancie pevných látok a sú bežné pri spracovaní potravín, chemickom prenose a aplikáciách na výrobu buničiny.

Uzavreté alebo uzavreté obežné kolesá umiestnite lopatky medzi predný a zadný kryt. Táto konfigurácia ponúka najvyššiu hydraulickú účinnosť a najstabilnejší výkon v širokom rozsahu prietoku. Je to predvolená voľba pre čisté alebo mierne kontaminované kvapaliny v HVAC, zásobovaní vodou a priemyselných procesných čerpadlách.

Obežné kolesá na špeciálne účely

Vírivé obežné kolesá sú zapustené vo vnútri puzdra, takže kvapalina prechádza špirálovou komorou a nie medzi lopatkami. Pohybujú vláknité pevné látky, handry a abrazívne kaly bez toho, aby sa dotýkali lopatiek, za cenu najnižšej účinnosti spomedzi bežných typov obežných kolies.

Obežné kolesá so zmiešaným prietokom , tiež nazývané semiaxiálne, generujú výšku pomocou kombinácie odstredivej sily a axiálneho zdvihu, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie s vysokým prietokom a strednou výškou, ako sú veľké drenážne a zavlažovacie čerpadlá.

Obežné kolesá fréz obsahujú reznú hranu na vstupe, ktorá im umožňuje sekať vláknitý materiál predtým, ako vstúpi do kanálov lopatiek. Sú široko používané v kalových čerpadlách.

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú primeranú účinnosť a dobrú odolnosť proti upchávaniu, odliatky špirálového odstredivého obežného kolesa poskytujú osvedčenú strednú cestu kombináciou zametanej podávacej sekcie s uzavretými lopatkami.

Výrobcovia odliatkov so špirálovým odstredivým obežným kolesom na zákazku z nehrdzavejúcej ocele, OEM S Ningbo Etdz Andrew Precision Cast Co., Ltd. je čínsky výrobca odliatkov so špirálovým odstredivým obežným kolesom a zákazková precíznosť z nehrdzavejúcej ocele... Zobraziť produkt →

Konštrukčné faktory, ktoré ovplyvňujú výkon obežného kolesa

Okrem základného typu niekoľko konštrukčných parametrov definuje, ako funguje odstredivé obežné koleso v danom prevádzkovom bode.

Priemer a výbava obežného kolesa

Vonkajší priemer nastavuje maximálnu hlavu. Mnohé čerpadlá sa dodávajú s nadrozmerným obežným kolesom, ktoré je sústruhom upravené tak, aby presne zodpovedalo prevádzkovému bodu. Pretože hlava sa mení so štvorcom priemeru, 10-percentné orezanie znižuje hlavu približne o 19 percent. Tento vzťah je predvídateľný, ale orezávanie tiež mení vyváženie obežného kolesa a vôľu pri oterových krúžkoch, takže sa musí robiť opatrne.

Hĺbka lopatky, šírka a uhol vstupu

Hĺbka a šírka lopatky riadi oblasť prietoku v oku obežného kolesa, čo ovplyvňuje, koľko tekutiny môže čerpadlo premiestniť bez kavitácie. Širšie oko znižuje vstupnú rýchlosť a zlepšuje čisté okraje sacej hlavy, ale znižuje plochu dostupnú pre nábežné hrany lopatiek. Vstupný uhol je vyladený tak, aby zodpovedal smeru prichádzajúceho prúdu pri projektovanej rýchlosti; prispôsobený uhol minimalizuje rázové straty na vstupe.

Povrchová úprava a hydraulická hladkosť

Vnútorné lopatkové priechody sú v podstate miniatúrne kanály. Každá nepravidelnosť povrchu, ako je drsnosť, skokové zmeny na spoji krytu alebo výron odlievania, sú nákladovo efektívne a môžu podporovať lokalizovanú kavitáciu. Presné odlievanie je cenovo najefektívnejší spôsob, ako získať hladké, opakovateľné prietokové kanály v zložitých geometriách lopatiek. Analyzovali sme ako konštrukcia obežného kolesa z nehrdzavejúcej ocele ovplyvňuje účinnosť v rôznych aplikáciách v samostatnom technickom článku.

Dynamická rovnováha

Obežné koleso otáčajúce sa rýchlosťou 1 500 až 3 600 otáčok za minútu vytvára obrovské odstredivé sily. Aj malé množstvo zvyškovej nevyváženosti spôsobuje vibrácie, ktoré skracujú životnosť tesnenia a ložísk. Odliatky by sa mali dodávať s rovnomernou hrúbkou steny a konzistentnou hustotou materiálu, aby vyváženie zostalo skôr menšou korekciou než veľkou operáciou obrábania.

Prečo je dôležitá kvalita odlievania pre odstredivé obežné kolesá

Odstredivé obežné kolesá sú takmer vždy odlievané a nie obrábané z pevnej tyče, pretože skrútené, zbiehajúce sa lopatkové priechody sú nepraktické z hľadiska ekonomickej výroby samotným obrábaním. Odlievanie je však výhodou len vtedy, ak zlievareň riadi premenné, ktoré ovplyvňujú hydraulický výkon.

Výber materiálu

Pri vode a jemných chemikáliách dominuje nehrdzavejúca oceľ CF8, odlievaný ekvivalent 304, a CF8M, ekvivalent 316. Pre prostredia bohaté na chloridy poskytujú duplexné zliatiny, ako je CD4MCu, vyššiu pevnosť a odolnosť proti jamkovej korózii. Bronzové a mosadzné obežné kolesá zostávajú bežné v námornej a protipožiarnej službe. Každá zliatina má inú rýchlosť zmršťovania, tekutosť a rozsah tuhnutia a zlievareň sa tomu musí prispôsobiť vtokom a podávaním.

Odliatky obežného kolesa z nehrdzavejúcej ocele sú obzvlášť cenené tam, kde je potrebné, aby koexistovala odolnosť proti korózii a povrchová úprava. The výhody odliatkov obežného kolesa lopatiek z nehrdzavejúcej ocele oproti iným materiálom sú najviditeľnejšie v náročných médiách, ako je morská voda, chemikálie a potravinárske produkty.

Presnosť rozmerov a kontrola hrúbky steny

Hrúbka lopatiek ovplyvňuje pevnosť aj hydraulickú kapacitu. Odliatky s nejednotnou hrúbkou steny posúvajú krivku čerpadla a vytvárajú zvyškovú nevyváženosť. Presné odlievanie na investičné liatie dokáže udržať hrúbku lopatiek v rozmedzí niekoľkých desatín milimetra, čo je dôvod, prečo je väčšina obežných kolies kritických z hľadiska výkonu liata na vytavenie a nie do piesku.

Vnútorná spoľahlivosť

Pórovitosť, zmršťovanie a inklúzie v lopatke alebo plášti predstavujú katastrofické riziká, pretože obežné koleso je tlaková hranica rotujúca rýchlosťou. Rádiografická kontrola a testovanie prieniku farbivami sú štandardné kvalitatívne brány pre odliatky obežného kolesa. Správny návrh podávania a disciplinovaný postup tavenia sú to, čo oddeľuje spoľahlivý odliatok obežného kolesa od odliatku, ktorý zlyhá v prevádzke.

Ak sa váš dizajn spolieha na lopatkové obežné kolesá pre vysokoúčinnú obsluhu čistých kvapalín, presne odlievané odliatky obežného kolesa lopatiek dodať rozmerovú konzistenciu potrebnú na udržanie krivky čerpadla tam, kde ju inžinier vypočítal.

Výrobcovia odliatkov obežného kolesa s lopatkami z nehrdzavejúcej ocele na zákazku, dodávatelia OEM Ningbo Etdz Andrew Precision Cast Co., Ltd. je čínsky výrobca odliatkov obežného kolesa lopatiek a zákazková výroba presných lopatiek z nehrdzavejúcej ocele... Zobraziť produkt →

Ako špecifikovať a vybrať odliatky odstredivého obežného kolesa

Pri získavaní odliatkov obežného kolesa by kupujúci mali prehliadnuť základnú triedu materiálu a cenu a preskúmať procesné kontroly dodávateľa.

• Požiadajte o kontrolu výkresu odliatku: zlievareň by mala skontrolovať geometriu lopatiek, použiť správny prídavok na zmrštenie a potvrdiť, že súčiastku možno správne podávať.
• Definujte minimálnu hrúbku steny a overte ju narezaním na prvý článok.
• Dohodnite sa na očakávanej povrchovej úprave kanálov lopatiek a na prípustných kozmetických nedokonalostiach v oblastiach bez toku.
• Potvrďte požiadavky na vyváženie vrátane limitov zvyškovej nevyváženosti podľa normy ISO 21940 alebo vašej vlastnej triedy tolerancie.
• Skontrolujte pokrytie inšpekcií: chemická analýza, mechanické testovanie a nedeštruktívne vyšetrenie na pláne odberu vzoriek, ktorému môžete dôverovať.

Pre kompletné zostavy čerpadiel musí obežné koleso tiež zodpovedať vôli puzdra a trecích krúžkov. Objednávanie obežného kolesa spolu s odliatky odstredivých čerpadiel z rovnakej zlievarne znižuje riziko montáže v celej zostave. Zlieváreň so skúsenosťami špecifickými pre obežné koleso môže zvyčajne poradiť o hrúbke steny, podávaní a kvalite materiálu oveľa skôr ako univerzálny dodávateľ.

Výrobcovia odliatkov odstredivých čerpadiel na zákazku z nehrdzavejúcej ocele, dodávatelia OEM Ningbo Etdz Andrew Precision Cast Co., Ltd. je čínsky výrobca odliatkov s odstredivým čerpadlom a vlastný presný odstredivý odstredivkový... Zobraziť produkt →

Zrátané a podčiarknuté odstredivé obežné kolesá

Odstredivé obežné koleso je srdcom rotujúceho kvapalinového stroja. Jeho geometria určuje hydraulický výkon, materiál určuje odolnosť proti korózii a opotrebovaniu a kvalita odliatku rozhoduje o tom, ako dlho zostane stroj spoľahlivý.

Výber správneho typu obežného kolesa a jeho presné odlievanie s riadenou geometriou lopatiek, vnútornou spoľahlivosťou a rozmerovou konzistenciou je rozdiel medzi čerpadlom, ktoré roky beží v bode s najlepšou účinnosťou, a čerpadlom, ktoré je sužované vibráciami, kavitáciou a predčasným zlyhaním. Začnite s hydraulickými požiadavkami a potom vyberte odlievacieho partnera, ktorý považuje obežné kolesá za skonštruované komponenty a nie za bežné odlievané diely.