Jaki zakres lepkości powinien obejmować pokrywę pompy jednośrubowej do tłoczenia osadów w porównaniu z rzadkimi cieczami, takimi jak olej?

Jakie są różnice w lepkości rdzenia między osadem a rzadkimi płynami, takimi jak olej?

Lepkość płynu bezpośrednio określa wymagany zakres wydajności pompy jednoślimakowej. Osad — zazwyczaj gęsta, niejednorodna mieszanina (np. osad ściekowy, osad przemysłowy) — ma wysoką lepkość, wahającą się od 1000 cP (centypuazów) do ponad 1 000 000 cP. Jego gęsta konsystencja często zawiera zawieszone ciała stałe (np. cząstki, włókna) i słabą płynność, co oznacza, że ​​pompa musi wytworzyć wystarczające ciśnienie, aby przepchnąć płyn przez rurociąg. Natomiast rzadkie płyny, takie jak olej (np. olej mineralny, olej smarowy, olej opałowy) mają niską lepkość, zwykle od 1 cP do 100 cP. Płyny te przepływają łatwo, z minimalnym oporem, ale wymagają, aby pompa zapobiegała wyciekom i utrzymywała stabilne natężenie przepływu bez nadmiernych turbulencji. Te znaczne różnice w lepkości oznaczają, że pompa jednoślimakowa musi pokrywać dwa różne, niezachodzące na siebie zakresy lepkości, aby skutecznie obsługiwać oba rodzaje cieczy.

Jaki zakres lepkości jest idealny dla pomp jednoślimakowych przenoszących osad?​

W przypadku osadu, a pompa jednośrubowa wymaga zakresu lepkości uwzględniającego dużą grubość i zawartość substancji stałych, zazwyczaj od 500 cP do 1 500 000 cP. Ten szeroki zakres uwzględnia różnice w składzie osadu: na przykład pierwotny osad ściekowy (o większej zawartości wody) może mieć lepkość 1 000–10 000 cP, podczas gdy osad odwodniony (o niskiej wilgotności) może przekraczać 100 000 cP. Konstrukcja pompy musi obsługiwać ten zakres, wytwarzając wysokie ciśnienie ssania, aby pokonać opór przepływu osadu i zapobiec zatykaniu. Kluczową kwestią jest to, że lepkość osadu często wzrasta wraz ze spadkiem temperatury (np. w zimnym środowisku przemysłowym), dlatego zakres lepkości znamionowej pompy powinien uwzględniać bufor dla takich wahań – np. pompa o wartości znamionowej do 1 000 000 cP może tłoczyć się z osadem, który gęstnieje do 800 000 cP w niskich temperaturach, bez przeciągnięcia. Ponadto zakres musi uwzględniać zawiesiny stałe (do 30% objętościowych w niektórych osadach), ponieważ ciała stałe mogą pośrednio zwiększać efektywną lepkość poprzez utrudnianie ruchu płynu.​

Jaki zakres lepkości odpowiada pompom jednoślimakowym do rzadkich cieczy, takich jak olej?​

Rzadkie płyny, takie jak olej, wymagają: pompa jednośrubowa o znacznie niższym zakresie lepkości, zazwyczaj od 0,5 cP do 200 cP. Zakres ten odpowiada charakterystyce płynięcia zwykłych, rzadkich olejów: lekki olej mineralny może mieć lepkość 5–20 cP w temperaturze pokojowej, podczas gdy cięższy olej smarowy może osiągnąć 100–200 cP. Pompa nie koncentruje się tutaj na wysokim ciśnieniu (jak w przypadku osadu), ale na precyzji i zapobieganiu wyciekom. Zbyt szeroki zakres lepkości (np. obejmujący wartości powyżej 200 cP) może prowadzić do nieefektywności – na przykład pompa zaprojektowana dla wysokiej lepkości może wytwarzać nadmierną siłę ścinającą na rzadkim oleju, powodując pienienie lub degradację. I odwrotnie, zbyt wąski zakres (np. tylko 1–50 cP) może nie obsługiwać nieco gęstszych olejów (np. oleju hydraulicznego 80 cP) w niskich temperaturach, gdzie lepkość chwilowo wzrasta. Idealny zakres powinien również uwzględniać zmiany lepkości wywołane temperaturą: na przykład lepkość oleju może spaść o 50% po podgrzaniu od 20°C do 40°C, dlatego pompa musi utrzymywać stabilny przepływ w tym zakresie dynamicznym.​

W jaki sposób zakres lepkości wpływa na konstrukcję pompy jednoślimakowej do pracy z osadami i rzadkimi olejami?​

Wymagany zakres lepkości kształtuje krytyczne elementy konstrukcyjne pompy jednośrubowej dla każdego rodzaju cieczy. W przypadku szlamu (wysoki zakres lepkości) pompa wymaga dużego luzu wirnik-stojan (aby uniknąć zatykania ciałami stałymi) i solidnego układu napędowego (np. silnika o wysokim momencie obrotowym), aby wytworzyć siłę potrzebną do przemieszczania gęstego płynu. Materiał stojana (np. kauczuk nitrylowy, poliuretan) musi być odporny na zużycie, aby wytrzymać cząstki szlamu ściernego, natomiast droga przepływu pompy jest zaprojektowana tak, aby była szeroka i gładka, aby zminimalizować spadek ciśnienia. W przypadku rzadkich olejów (niski zakres lepkości) pompa wymaga małego luzu wirnik-stojan (aby zapobiec wyciekom wewnętrznym, co zmniejszyłoby natężenie przepływu) i konstrukcji o niskim ścinaniu, aby uniknąć uszkodzenia właściwości chemicznych oleju. Materiał stojana może być bardziej miękki (np. guma EPDM), aby zapewnić szczelne uszczelnienie, a wymiary otworów wlotowych/wylotowych pompy są tak dobrane, aby utrzymać przepływ laminarny — turbulencje w rzadkich olejach mogą powodować kawitację (pęcherzyki powietrza), która niszczy pompę i zmniejsza jej wydajność. Krótko mówiąc, zakres lepkości określa, czy dla pompy priorytetem jest „siła pchania” (szlam), czy „precyzja uszczelnienia” (rzadkie oleje).​

Jak sprawdzić, czy zakres lepkości pompy jednoślimakowej odpowiada charakterystyce osadu?​

Aby upewnić się, że zakres lepkości pompy jednoślimakowej jest odpowiedni dla osadu, należy rozpocząć od pomiaru rzeczywistej lepkości osadu za pomocą wiskozymetru — przeprowadzić test zarówno w temperaturze roboczej, jak i w potencjalnych ekstremalnych temperaturach/zimnie (np. zima i lato w obiektach zewnętrznych). Maksymalna lepkość znamionowa pompy powinna być co najmniej 20–30% wyższa niż najwyższa zmierzona lepkość osadu, aby uwzględnić nieoczekiwane zagęszczenie (np. w wyniku zwiększonej zawartości substancji stałych). Następnie sprawdź specyfikację pompy dotyczącą „wydajności przenoszenia cząstek stałych”: nawet jeśli zakres lepkości jest zgodny, pompa, która może przetworzyć tylko 10% cząstek stałych, nie będzie działać w przypadku osadu zawierającego 25% cząstek stałych (co zwiększa lepkość efektywną). Dodatkowo przetestuj pompę na próbce rzeczywistego osadu (nie tylko wzorca lepkości), aby obserwować stabilność przepływu — objawy takie jak pulsujący przepływ lub zwiększony hałas wskazują, że zakres lepkości jest niewystarczający. Na przykład, jeśli szlam o lepkości 50 000 cP powoduje zatrzymanie pompy, maksymalna lepkość pompy (np. 30 000 cP) jest zbyt niska i należy ją ulepszyć.​

Jakie kontrole zapewniają, że zakres lepkości pompy jednoślimakowej będzie odpowiedni dla rzadkich olejów?​

W przypadku rzadkich olejów sprawdzenie zakresu lepkości pompy obejmuje sprawdzenie spójności natężenia przepływu i szczelności. Najpierw należy zmierzyć lepkość oleju w temperaturze roboczej pompy (np. 40°C w przypadku oleju silnikowego) i upewnić się, że mieści się ona w znamionowym zakresie niskiej lepkości pompy (np. 5–150 cP). Następnie uruchom pompę z zamierzonym natężeniem przepływu i sprawdź, czy na styku wirnik-stojan nie ma wycieków — nawet małe wycieki (np. krople oleju na minutę) wskazują, że luz jest zbyt duży ze względu na niską lepkość oleju, co zmniejsza wydajność. Następnie monitoruj kawitację: jeśli pompa emituje wysoki dźwięk lub zmienia się natężenie przepływu, zakres lepkości może być niedopasowany (np. pompa jest zaprojektowana dla wyższej lepkości i powoduje nadmierne zasysanie, wciągając powietrze do oleju). Na koniec przetestuj olej po pompowaniu pod kątem degradacji (np. zmian koloru, lepkości) — pompa o sile ścinającej zbyt dużej w stosunku do lepkości oleju rozbije cząsteczki oleju, zmniejszając jego działanie (np. zdolność smarowania).

W jaki sposób temperatura wpływa na wymagany zakres lepkości obu płynów?​

Temperatura jest krytyczną zmienną zmieniającą lepkość płynu, wymagającą dostosowania zakresu pomp jednoślimakowych. W przypadku osadów niższe temperatury zwiększają lepkość – np. osad o lepkości 10 000 cP w temperaturze 25°C może gęstnieć do 50 000 cP w temperaturze 5°C. Zatem zakres lepkości pompy musi obejmować lepkość osadu w niskiej temperaturze, w przeciwnym razie system może wymagać podgrzewacza wstępnego, aby utrzymać osad w zakresie znamionowym pompy. W przypadku rzadkich olejów wyższe temperatury zmniejszają lepkość – np. olej silnikowy o lepkości 80 cP w temperaturze 20°C może spaść do 20 cP w temperaturze 80°C. Chociaż niższa lepkość poprawia przepływ, zwiększa ryzyko wycieku; aby zachować integralność uszczelnienia, zakres lepkości pompy musi obejmować zarówno wartości lepkości zimnego (wyższe), jak i gorącego (niższe) oleju. Na przykład pompa o ciśnieniu znamionowym 5–150 cP może bez problemu tłoczyć olej silnikowy o temperaturze w zakresie od 60 cP (zimny rozruch) do 15 cP (temperatura robocza). Ignorowanie wpływu temperatury może prowadzić do awarii pompy — np. pompa szlamu o wydajności 100 000 cP może utknąć w niskich temperaturach, a pompa olejowa może nadmiernie przeciekać, gdy olej jest gorący i rzadki.

Co się stanie, jeśli zakres lepkości pompy jednośrubowej będzie niedopasowany do cieczy?​

Niedopasowany zakres lepkości prowadzi do problemów z wydajnością i przedwczesnego uszkodzenia pompy w przypadku obu płynów. W przypadku szlamu pompa o zbyt niskim zakresie lepkości (np. maks. 50 000 cP dla szlamu przy 100 000 cP) doświadczy przeciążenia silnika (w wyniku tłoczenia gęstego płynu), zużycia stojana (w wyniku nadmiernego tarcia) i zatkania (ciała stałe utknęły w szczelinie wirnik-stojan). W ciężkich przypadkach wirnik może się zatrzeć, co wymaga kosztownych napraw. W przypadku rzadkich olejów pompa o zbyt wysokim zakresie lepkości (np. min. 50 cP dla oleju o temperaturze 10 cP) będzie cierpieć z powodu wewnętrznych wycieków (olej przepływa przez uszczelnienie wirnik-stojan), zmniejszonego natężenia przepływu (mniejsza ilość oleju dociera do wylotu) i kawitacji (tworzą się pęcherzyki powietrza na wlocie niskiego ciśnienia). Z biegiem czasu kawitacja powoduje erozję wewnętrznych elementów pompy (np. wirnika, stojana), a wyciek powoduje marnowanie płynu i zwiększa koszty operacyjne. Nawet nieznacznie niedopasowany zakres – np. pompa na olej o ciśnieniu 10–200 cP używana na olej opałowy o 5 cP – zmniejszy wydajność o 10–20%, co doprowadzi do znacznych strat w ciągu miesięcy pracy.​