Różnorodność konstrukcji i pompowanego medium – od wody do gorącego asfaltu – charakteryzuje pompy wyporowe, inaczej nazywane też pompami objętościowymi. Różne rozwiązania konstrukcyjne mają swoje zalety i wady, ale podstawą jest jak zawsze jakość wykonania i dostosowanie do rodzaju pompowanych cieczy.
Pompy wyporowe można ogólnie podzielić na konstrukcje o ruchu postępowo-zwrotnym elementu wyporowego (pompy tłokowe, wielotłoczkowe, membranowe) oraz na pompy o ruchu obrotowym, takie jak pompy: krzywkowe, łopatkowe, śrubowe, zębate. Są też pompy o ruchu wahadłowym części roboczej jak pompa skrzydełkowa, czy też o innych konstrukcjach, jak pompy przewodowe i puszkowe. Odmian konstrukcyjnych pomp jest znacznie więcej niż wymienionych. Wymienione grupy pomp można też dzielić bardziej szczegółowo, np. pompy łopatkowe na wyposażone w łopatki wirujące i niewirujące czy pompy zębate na pompy o zazębieniu zewnętrznym i wewnętrznym. Również pompy o ruchu posuwisto-zwrotnym elementów wyporowych (wielotłoczkowe), czyli pompy promieniowe, mogą występować w konstrukcjach z tłoczkami wirującymi i niewirującymi, a pompy osiowe z wychylnym wirnikiem i z wychylną tarczą.
Nowe konstrukcje
Na rynku pojawiają się nowe konstrukcje, często o nowych, opatentowanych rozwiązaniach. Dla użytkownika sama konstrukcja pompy ma znaczenie na tyle, na ile wpływa to na jej cechy użytkowe. Przy stałej prędkości wałka napędowego pompy śrubowe i zębate mają określoną, zawsze taką samą wydajność. Natomiast pozostałe typy pomp mogą być wykonane w wariancie o stałej lub o zmiennej, regulowanej wydajności. Dziś przy stosunkowo prostej możliwości regulacji szybkości obrotowej silników napędzających pompę, jak to jest w przypadku silników elektrycznych sterowanych falownikami, uzyskiwanie zmiennej wydajności nie stanowi problemu. Oczywiście zmiana i zakres prędkości obrotowej musi być dopuszczony przez producenta pompy. Mówiąc o pompach wyporowych, trzeba też wspomnieć o ich podziale ze względu na liczbę niezależnych strumieni cieczy, czyli na pompy jedno- i wielostrumieniowe.
Wybierając pompę do określonego układu hydrostatycznego, bierze się pod uwagę takie podstawowe parametry, jak: wydajność nominalna, ciśnienie nominalne i nominalne zapotrzebowanie mocy. Nie znaczy to, że pompa musi pracować zawsze ściśle z tymi parametrami, ale zawsze tylko w zakresach przewidzianych przez producenta. Jednak przy niskim ciśnieniu roboczym w stosunku do nominalnego sprawność pompy jest mała.
Rynek
Różnego typu pompy wyporowe to najczęściej używane w zakładach urządzenia do przemieszczania wszelkiego typu mediów. Każda branża, każde zastosowanie w konkretnej aplikacji rządzi się swoimi prawami. Trudno tu doradzać typ czy rodzaj pompy, którą należałoby zastosować.
Na naszym rynku działają zarówno krajowi producenci pomp o wieloletnim doświadczeniu i często o międzynarodowej renomie, jak i przedstawicielstwa firm zagranicznych czy dystrybutorzy specjalizujący się w sprzedaży pomp. Z reguły pompy są ważnym składnikiem aplikacji przemysłowych, stąd nie ma tu dominacji produktów dalekowschodnich, jak to się dzieje w innych dziedzinach. Jeśli chodzi o konstrukcje pomp wyporowych, to użytkownicy szukają sprawdzonych rozwiązań. Tu liczy się jakość wykonania i stosowane dobre materiały. Jednak w wielu zastosowaniach już to przestaje wystarczać. Dlatego też należy zwracać uwagę na pojawiające się nowości konstrukcyjne. Na rynku mamy duży wybór marek producentów pomp, m.in.: Amarex, Alfa Laval, BABCO, Ebara, Euralca, Fristam, Grundfos, Heritage, Inoxpa, Ingersoll Rand, Johnson, KSB, LFP, SSP Pumps, Tuthill, Varisco, Wangen Pumpen, Wilo, Warren Rupp.
Jak mówi inż. Tomasz Madejewski z firmy All-Pumps, w 2010 r. firma wprowadza do oferty pompę wyporową z rotującymi tłokami, higieniczną WrightFlowTechnologies serii Revolution. Zalety pompy to wysoka sprawność hydrauliczna przy różnych lepkościach produktu, ciśnienie tłoczenia do 31 barów, samozasysanie – w określonych warunkach i transport cieczy ściernych oraz z częściami stałymi. Pompa ma certyfikat A3 i EHEDH. Uszczelnienia są ładowane od czoła pompy – jako jedyna pompa wyporowa z rotującymi tłokami na świecie. Jak podkreśla Tomasz Madajewski, jako ważną cechę eksploatacyjną należy wymienić możliwość wymiany uszczelnień w pompie bez jej demontażu – zdejmuje się pokrywę czołową, odkręca rotory i mamy uszczelnienie w rękach. To do 5 godzin krótsza obsługa – nie trzeba odkręcać pompy od orurowania, brak jest demontażu napędu i rozsprzęglenia, nie trzeba rozkładać samej pompy i brak jest konieczności uciążliwego osiowania pompy z napędem.
Z kolei Jerzy Wojcieszak z firmy TECHNIC-TRANS zwraca uwagę na pompy wyporowe, zębate, z zazębieniem wewnętrznym, produkcji DESMI Rotan A/S, Dania. To między innymi pompy do aplikacji, w których wymagane jest podgrzewanie medium pompowanego na przykład w przemyśle asfaltów, bitumów itp. Pompy zębate Rotan z podgrzewem elektrycznym do zastosowań tam, gdzie niedostępny jest olej grzewczy, para wodna, w których elementy grzejne (grzałki) umieszczone są fabrycznie wewnątrz pompy. Jest możliwość dostarczenia panelu zasilająco-sterującego pracą grzałek, wg nastawionej charakterystyki, żądanej temperatury podgrzewu. Firma ma też specjalistyczne pompy zębate Rotan, specjalistyczne dla przemysłu cukierniczego, do przepompowywania czekolad, kuwertur itp. Ich charakterystyczne cechy konstrukcyjne to: specjalne luzy pomiędzy elementami wewnątrz pompy, specjalna konstrukcja uszczelnienia wału pompy w powiązaniu z łożyskiem. Jednak szczególnie unikatowe dla tego typu pomp jest rozwiązanie zapewniające pompowanie czekolad, bez nagrzewania się miejscowego czekolady, a w konsekwencji brak efektu karmelizowania się czekolady.
W Polsce
Wśród firm działających na rynku pomp w Polsce można wymienić takie zagraniczne i mające oddziały w naszym kraju, jak Boerger Polska (wyporowe pompy rotacyjne, technologia rozdrabniająca). Pompy Boerger stosowane są przede wszystkim w technologii oczyszczania ścieków (ścieki, osady itp.), cukrownictwie, przemyśle chemicznym, lakierniczym, papierniczym, petrochemicznym oraz w innych gałęziach przemysłu. Zaletami pomp Boerger są: możliwość szybkiej wymiany tłoków, zastosowania tłoków ponownie nastawnych, prosta wymiana wierzchołków tłoków (pompy większych typoszergów).
Inna firma to Fristam założona w roku 1868. Pierwszą pompę Fristam ze stali szlachetnej wykonano w roku 1931 – już wtedy na indywidualne zamówienie. Firma projektuje i produkuje pompy do procesów higienicznych, a sieć przedstawicielstw obejmuje wszystkie kontynenty. Najważniejszym surowcem na pompy Fristam są odlewy lub odkuwki ze stali chromowo-niklowo-molibdenowej.
Są też krajowi wyspecjalizowani dystrybutorzy, jak firma Tech-Pomp działająca na rynku polskim od 1979 roku. Obecnie specjalizuje się w dystrybucji urządzeń oraz części zamiennych do urządzeń dla gospodarki wodno-ściekowej, przemysłu, służb zabezpieczania przeciwpowodziowego i pożarowego oraz budownictwa, a także produkcji agregatów pompowych i prefabrykowanych pompowni. Z kolei Inwap z Brzegu powstała w 1988 r. i produkuje pompy wyporowe i wirowe.
Firma All-Pumps Tomasz Madejewski specjalizuje się w doradztwie, doborze i dostawie pomp przemysłowych. Ma doświadczenie w dostawach pomp przemysłowych dla przemysłu spożywczego, chemicznego, kosmetycznego i farmaceutycznego. W zasadzie zajmuje się tylko pompami wyporowymi z małymi wyjątkami. Poza pompą wyporową z rotującymi tłokami ma w ofercie pompy zębate z zazębieniem wewnętrznym, śrubowe – ślimakowe i membranowe pneumatyczne.
Inoxpa Poland to pompy dla przemysłu spożywczego, kosmetycznego, farmaceutycznego, pompy wyporowe, wirowe.
Kielecka Fabryka Pomp „Białogon” to producent na przykład wyporowych pomp zębatych PZ przeznaczonych do transportu jednorodnych cieczy gęstych, takich jak: asfalt, emulsja asfaltowa, lepik, tłuszcze zwierzęce, roślinne i organiczne oraz inne płyny podobne – nieagresywne. Pompa charakteryzuje się: możliwością pompowania w obu kierunkach, łatwą obsługą i nieskomplikowaną budową (dwie części obracające się i jedno proste w obsłudze i bezwyciekowe uszczelnienie wału. Jest też możliwość ciągłego ogrzewania pompowanego medium wraz z uszczelnieniem dławnicy pompy do temp. 250°C). Jak mówi inż. Kazimierz Wawrzak z „Białogonu”, możliwe są wykonania specjalne, na zamówienie, na przykład z elektrycznym podgrzewaniem, dostosowane do konkretnych zastosowań.
Tapflo to pompy przemysłowe, pompy wyporowe, pompy spożywcze, pompy chemiczne, zębate, śrubowe itp. Zbiera doświadczenie w transporcie cieczy w przemyśle i w produkcji pomp od 1970 r. Firma Technic-Trans to pompy przemysłowe, pompy wyporowe zębate, pompy wirowe wodne, do ścieków, pompy wirowe z tworzywa, pompy chemiczne.
Vogelsang to między innymi rotacyjne pompy wyporowe z rotorami powlekanymi elastomerem. Charakteryzują się one zmiennym kierunkiem przepływu, samozasysaniem, odpornością na suchobieg i ciała obce. Pompy mogą być wykonane z indywidualnie dobranych materiałów (żeliwo szare GG25, stal kwasoodporna, aluminium itp.). Jak mówi Piotr Tarkowski z firmy Vogelsang, pompy rotacyjne firmy należą do grupy pomp wyporowych i przeznaczone są do pompowania cieczy gęstych, lepkich, zapowietrzonych oraz zanieczyszczonych ciałami stałymi. Symetryczna budowa komory roboczej umożliwia pracę rewersyjną. Konstrukcja pompy bazuje na dmuchawie Rootsa i wersji szybkoserwisowej, wyposażona jest w pokrywę czołową mocowaną 4 nakrętkami, po której zdjęciu można łatwo i szybko wykonać niezbędne prace konserwacyjno-serwisowe. Generalnie przyjmuje się, że wydajność jest wprost proporcjonalna do obrotów wału pompy. Rozwiązanie przestrzennie skręconych rotorów typu HiFlo zapewniło pompie bezpulsacyjną i stabilną pracę. Pompa może być napędzana silnikiem elektrycznym, spalinowym, hydraulicznym lub wałkiem odbioru mocy.
Valmark – to firma inżynierska założona w 1991 r. z szeroką ofertą pomp różnego typu i wielu producentów. Radomska firma Ekohelp oferuje różne typy pomp producentów krajowych i zagranicznych. Na rynku działa wiele firm, które ofertę kierują do niektórych branż, np. Ekopomp – przedstawiciel pomp zatapialnych Europe BV z ofertą skierowaną do zakładów gospodarki wodno-ściekowej, przetwórstwa spożywczego itp. Nie sposób wymienić wszystkich, zwłaszcza że pompy nie zawsze stanowią główny dział sprzedaży. Jest też duży rynek wyposażenia uzupełniającego do pomp, takich jak choćby rotory i statory.
Włochy
Dziś przy otwartym rynku nie jest już problemem bezpośredni kontakt z producentami pomp z krajów Unii Europejskiej czy Stanów Zjednoczonych. W przypadku pomp warto zainteresować się ofertą firm włoskich. Północne Włochy to rejon o wysokim poziomie uprzemysłowienia (Piemont, Lombardia, Liguria) i przodujący w wielu dziedzinach produkcji na świecie.
Są to choćby: Pompe Casali (pompy wyporowe rotacyjne, pompy z komorą grzejną itp.), Varisco (pompy wyporowe, elektropompy), Calella (pompy samozasysające, do materiałów ściernych, kwasów, cieczy lepkich), CSF Inox (pompy wyporowe, instalacje i sprzęt dla przemysłu napojów), GEA Niro Soave (producent homogenizatorów, ale też pomp wyporowych), Pompe Morgan (pompy wyporowe, sprężarki itp.), C.E.G. (pompy dla branży spożywczej, farmaceutycznej, petrochemicznej, tekstylnej), Hawk Leuco (pompy wyporowe, pompy tłokowe, hydrauliczne), Idropres (pompy wyporowe mosiężne zębate i cykloidalne, pompy z brązu i ze stali).
Przy porównywaniu i ocenie pomp zwraca się uwagę na takie cechy, jak: maksymalne ciśnienie robocze, maksymalne prędkości kątowe, maksymalna wydajność wraz z możliwością ciągłej nastawy, masa konstrukcji na jednostkę przenoszonej mocy oraz sprawność objętościowa i całkowita. Mniej już ocenia się odporność na zanieczyszczenie i nierównomierność wydajności, co wiąże się z występującym zjawiskiem pulsacji ciśnienia. W wielu sytuacjach podstawową rolę gra już tylko cena. Jednak dzisiaj musimy zwracać uwagę również na takie kryteria oceny pomp, jak maksymalny poziom emitowanego hałasu. Wymagania uregulowań prawnych są w tym względzie coraz wyższe. Warto przypomnieć, że nie wystarczy tylko na początku (po instalacji) skontrolować poziom generowanego hałasu, ale systematycznie go mierzyć.
Dziś też, gdy energia w każdej formie systematycznie drożeje, ważne jest, by projektowane i istniejące systemy wykorzystujące pompy były jak najbardziej energooszczędne. Unia Europejska opracowała nawet program stopniowego wycofywania z rynku 40% pomp o zaniżonej sprawności.
Przy tak dużej różnorodności zastosowań pomp – nawet zawężonej tylko do pomp wyporowych – trudno specjalistom znającym specyfikę danej aplikacji doradzać osobie z zewnątrz. Dzisiaj wszyscy szukają oszczędności. Kuszą niskie ceny, ale nie da się zrobić trwałej pompy, wykorzystując materiały gorszej jakości. Również dokładność wykonania jest w przypadku pomp bardzo ważna. Należy zwrócić uwagę na dane podawane przez producentów. Zwłaszcza te dotyczące pompowanego medium. Dokładne pasowania w nowych pompach mogą być powodem szybkiego uszkodzenia – choć poprzednio używana pompa dawała sobie radę z zawartymi w tłoczonym medium zanieczyszczeniami. Jest to czasem powód, że uważa się, niesłusznie, nowe konstrukcje za bardziej zawodne. Wysoka jakość wykonania pomp wymaga dbania o warunki, w jakich pracują i jak są obsługiwane. Można tu wspomnieć o pojawiającej się dyskusji, czy pompy zębate są czy nie samozasysające na sucho. W wielu sytuacjach są one tak traktowane i tak pracują. Pozornie nic złego się nie dzieje. Jednak zdolność do takiej pracy wynika z faktu pozostawania resztek cieczy w pompie. Pytanie, jak to odbija się na pracy elementów ruchomych w trakcie jej uruchamiania i jak wpływa na trwałość pompy.
Choć służby utrzymania ruchu przyzwyczajone są do problemów z eksploatacją pomp, jak choćby uszczelnienia, to warto stale przyglądać się rozwiązaniom konstrukcyjnym, które eliminują lub ograniczają takie problemy, choćby poprzez zastosowanie sprzęgła magnetycznego. Oczywiście pojawiają się tu nadal różne ograniczenia, takie jak pompowanie cieczy z zawartością ciał stałych czy odporność na pracę na sucho.
Autor: Bohdan Szafrański
