Tento dokument vznikl v rámci projektu Využití e-learningu k rozvoji klíčových kompetencí reg. č.: CZ.1.07/1.1.38/01.0021.
Stroje na dopravu kapalin Čerpadla jsou stroje, které dopravují kapaliny a kašovité látky potrubím. Látky do čerpadla přitékají, nebo je čerpadlo nasává. Aby se tekutina mohla potrubím pohybovat, musí se k tomu vynaložit práce. Čerpadla jsou tedy stroje pracovní (generátory), na rozdíl od strojů, které je pohánějí.
Základní pojmy Sací výška čerpadla výška od hladiny k čerpadlu je závislá na atmosférickém tlaku, sacím tlaku a hustotě kapaliny. Teoretická sací výška při atmosférickém tlaku působícím na hladinu, při absolutním vakuu v sacím potrubí při čerpaní čisté vody, je 10 m. ve skutečnosti je u pístových čerpadel 7 až 8 m, u odstředivých (lopatkových) čerpadel 6 až 7m. Výtlačná výška čerpadla závisí na konstrukci a pohonu čerpadla. Ve stavebnictví se používají čerpadla s výtlačnou výškou 100 m a více. Dopravní výška čerpadla je součet sací a výtlačné výšky a bývá od několika cm do 500 m.
Druhy čerpadel Podle principu činnosti dělíme čerpadla na: Objemová u kterých se střídá sání s výtlakem. Mechanická energie dodávaná motorem se mění v tlakovou energii tím, že pracující část čerpadla tlačí přímo na kapalinu. Patří sem čerpadla pístová, membránová, rotační zubová čerpadla, rotační vřetenová a rotační lamelová čerpadla.
Pístová čerpadla skládají se z klikového mechanizmu (mění otáčivý pohyb klikového hřídele na posuvný pohyb pístu v tělese čerpadla). Mají sací a výtlačné ventily ovládané samočinně, dále sací a výtlačné vzdušníky (zčásti zaplněné vzduchem), které vyrovnávají nestejnoměrnost v čerpání kapaliny, na vyrovnání nestejnoměrnosti běhu čerpadla je setrvačník. Podle způsobu práce je dělíme na jednočinná, dvojčinná, diferenciální a zdvižná. Ve stavebnictví se používá pístové čerpadlo na dopravu čerstvého betonu.
Jednočinné pístové čerpadlo
Dvojčinné pístové čerpadlo
Použití pístových čerpadel Pístová čerpadla se používají pro menší objemové průtoky a pro větší tlaky. Mají samonasávací schopnost a lze je použít pro kapaliny s větší viskozitou.
Membránová čerpadla Jsou vhodná pro čerpání znečištěných kapalin, například odčerpávání vody vniklé do výkopu základů ve stavebnictví, používají se jako dopravní palivová čerpadla v automobilech apod.
Rotační objemová čerpadla se používají hlavně na olej v hydraulických obvodech. Patří sem: Zubové čerpadlo konstrukčně jednodušší a nejspolehlivější, a proto se často používá v hydraulických soustavách pro tlaky do 16 Mpa a pro průtoky do 0,02 m3. s-1. rotační zubová čerpadla dopravují olej uzavřený v mezerách mezi zuby a tělesem čerpadla. Čerpaným olejem se čerpadlo zároveň maže.
Vřetenové čerpadlo Pracuje plynule, dává tlak až 20 Mpa a průtok 0,05m3.s-1. olej se dopravuje v prostoru mezi závity vřetena a skříní. Čerpadla mají tichý chod a kapalinu dodávají rovnoměrně, jsou rychloběžná, s otáčkami až 2800 min-1. Mají malé rozměry a vysokou účinnost, ale i vysoké požadavky na přesnost a kvalitu výroby.
Lamelové čerpadlo Skládá se z rotoru, který je výstředně uložen v tělese čerpadla. V rotoru jsou výsuvně uloženy lopatky (lamely). Lopatky se odstředivou silou vysouvají z drážek rotoru a sledují tvar tělesa čerpadla. Z konstrukčního hlediska jsou poměrně jednoduchá, jsou samonasávací. Lze jimi měnit dodávané množství změnou výstřednosti.
Odstředivá (hydrodynamická) čerpadla Ve skříni odstředivého čerpadla je oběžné kolo s lopatkami, které odstředivou sílou tlačí vodu z vnitřního obvodu kola k vnějšímu do skříně a ze skříně do výtlačného potrubí. Tím vzniká uprostřed kola prostor s menším tlakem, kde je napojeno sací potrubí. Čerpadla s jedním oběžným kolem jsou jednostupňová, dopravují kapalinu do výšky 53 m. čerpadla s více oběžnými koly na jednom hřídeli jsou vícestupňová, dopravují kapalinu do 250 m a více metrů. Ve stavebnictví se uplatní odstředivé kalové čerpadlo s výkonem 300 až 10 000 l/min. všeobecné uplatnění čerpadel je ve vodním hospodářství (vodárenství, zemědělství, v teplovodním vytápění apod.).
Kalová čerpadla
Proudová čerpadla Hnací silou těchto čerpadel je energie proudu páry, vzduchu nebo tlakové vody. Ve stavebnictví se používají mamutová čerpadla, jejichž hnací silou je proud vzduchu o tlaku asi 0,2 Mpa. Pohyb vody způsobuje rozdíl hustoty vody a směsi vody se vzduchem. Sací trouba čerpadla je ponořená do vody, kde se do ní v určité hloubce tryskou přivádí stlačený vzduch. Nad tryskou se v sací troubě vytvoří směs vzduchu a vody, která má menší hustotu než okolní voda a která je vytlačována nahoru. Mamutová čerpadla se používají k čerpání kalných kapalin, vody ze zemních vrtů výkopových jam ve stavebnictví.
Výhoda mamutových (mamutkových) čerpadel je v jednoduchosti jejich konstrukce. Mamutová čerpadla neobsahují žádné mechanicky pohyblivé komponenty. Jsou to hydraulicko-pneumatická čerpadla, jenž ke svému chodu používají stlačený vzduch. Mechanické nečistoty, které mamutkové čerpadlo zvládne jsou zhruba do 8mm. Nevýhodou je jejich nízká celková účinnost, která se pohybuje mezi 25 40%.
Literatura Kučerová, Turek: Strojní zařízení, Parta, Praha 2005 Obrázky čerpány z Internetu.