SPIRALNA PUMPA

(Spiral wheel pump )

Ove pumpe pripadaju grupi manometarskih pumpi. Pogodne su za ravnije terene, jer nisu neophodni veliki padovi, već samo dovoljna brzina vodenog toka. Po svojoj konstrukciji podsećaju na vodenički točak.

Princip rada će biti objašnjen pomoću sledeće slike:

Slika 7: Izgled spiralne pumpe

Vodeni tok dejstvuje na lopatice turbine i okreće turbinsko kolo. Na kolo je učvršćena cev, savijena u Arhimedovu spiralu. Na početku cevi se nalazi posuda za zahvatanje vode. Ona treba da zahvati toliko vode da u jednom navojku cevi bude polovina dužine ispunjena vodom, a polovina vazduhom (tada se ima maksimalna efikasnost). Drugi kraj cevi se pripaja šupljoj osovini (koja se najčešće izrađuje od pocinkovane cevi). Osim što nosi točak, osovina služi i za odvođenje vode. Jedan kraj osovine, odnosno cevi je zatvoren, a na drugi se postavlja okretna spojnica. Na spojnicu se dalje nadovezuje cev za odvođenje vode. Spojnica treba da podnosi pritisak za koji je predviđena pumpa, da se lako okreće i da dobro zaptiva. Na izlazu se naizmenično smenjuju slojevi vode i vazduha, tako da ova pumpa ne daje kontinualan, već isprekidan mlaz. Kad je potrebno imati kontinualan mlaz vode, praktikuje se da se vodom puni rezervoar postavljen na dovoljno velikoj visini, pa se iz njega slobodnim padom voda odvodi ka potrošačima.

Pritisak koji pumpa može da ostvari zavisi od prečnika cevne spirale i od broja navojaka. Kada se izabere prečnik turbine i željena visina pumpanja, broj navojaka se izračunava na osnovu izraza:

n=2H/(D1+Dn),

gde je:H - željena visina pumpanja

D1 - prečnik prvog navojka

Dn - prečnik poslednjeg navojka

Kada se odredi n, preporučuje se da se ova vrednost uveća za još 20%.

Sada će biti dati opisi tri praktične realizacije, sa svim dimenzijama i tehničkim karakteristikama.

Primer 1:

Spirala pumpe izrađena je od polietilenske cevi ("okiten" crevo) 5/4". Prečnik spirale je D1=1,8 m. Posuda za zahvatanje vode je zapremine 1,5 litara. Namotano je 13 navojaka creva. Predviđena je za visinu pumpanja H=12 m. Na sledećoj slici se vidi kako izgleda pumpa (bez lopatica), napravljena za potrebe testiranja:

Slika 8: Izgled pumpe sa spiralom od "okiten" creva

 

Rezultati testiranja su prikazani u sledećoj tabeli:

 

brzina

(obrt./min)

ukupan

broj obrtaja

količina

isporučene

vode

(litara)

visina pumpanja (m)

utrošena

energija

(kJ)

dobijena

energija

(kJ)

stepen

efikasnosti

(%)

pritisak

na

izlazu

pumpe

(bar)

protok

(lit./min)

2

6

13,9

116

4

1,66

41

2,25

3,7

3

9

20,5

116

6

2,45

41

2,25

6,8

4

12

27,7

116

8

3,31

41

2,18

9,2

6

18

41,3

116

12

4,94

41

2,15

13,8

8

24

55,5

116

16

6,63

41

2,12

18,5

12

12

30,6

116

7,9

3,65

45

2,08

30,6

 

Tabela 3: Rezultati testiranja za crevo 5/4" i broj navojaka n=13,

točak prečnika 1,8 m

 

 

Primer 2:

 

Sve je isto kao u prethodnom primeru, samo je izabrano tanje crevo 3/4", pa je na isti točak D1=1,8 m stalo više navojaka n=21. Pošto je tanje crevo, manje je zapremine i posuda za zahvatanje vode: 0,6 litara. U ovom slučaju je pumpa testirana na dve visine pumpanja: 12 m i 18 m. U sledećoj tabeli su prikazani rezultati testiranja:

 

 

 

brzina

(obrt./min)

ukupan

broj obrtaja

količina

isporučene

vode

(litara)

visina

pumpanja

(m)

utrošena

energija

(kJ)

dobijena

energija

(kJ)

stepen

efikasnosti

(%)

pritisak

na

izlazu

pumpe

(bar)

2

20

14,2

18

6,6

2,5

39

2,7

4

20

14,2

18

6,6

2,5

39

2,6

5

20

13,2

18

6,6

2,4

36

2,6

6

prelivanje

2

20

18

12

5,5

2,1

39

2,2

4

20

17

12

5,5

2

37

2,1

6

20

17

12

5,5

2

37

2,1

8

20

16,7

12

5,5

2

37

2,1

10

20

17

12

5,5

2

37

2

12

20

17

12

5,5

2

37

2

 

Tabela 4: Rezultati testiranja za crevo 3/4" i broj navojaka n=21,

točak prečnika 1,8 m

 

Vidi se da je pri visini pumpanja 18 m i pri brzini 6 o/min došlo do pojave prelivanja. To se dešava kada visina vodenog stuba unutar pumpe premašuje najvišu tačku, pa se voda preliva u sledeći navojak spirale. To je nepoželjna pojava, koja se sprečava pravilnim projektovanjem pumpe. Zato se za broj navojaka uzima 20 % veća vrednost od proračunate.

Primer 3:

 

Evo slika jedne pumpe koja je prečnika 4 m, a predviđena je za pumpanje vode na 8 m visine. Ima dve spirale, radi većeg protoka, u svakoj ima 3 navojka. Spirale su od polietilenske cevi Ø 50 mm. Za sat vremena podigne 3697 litara na 8 m visine. Postavljena je na kanal širine 1,93 m, a izmerena brzina vode u kanalu je 1m/sec. Ima 16 lopatica, dimenzije 600x600 mm. Turbina se okreće brzinom 3,2 o/min:

 

 

Slika 9: Izgled pumpe prečnika 4 m

 

 

 

Slika 10: Način priključenja izlaza spiralne cevi na šuplju osovinu

 

 

 

Slika 11: Okretna spojnica

 

 

 

Spiralna pumpa uz male modifikacije može da služi i kao kompresor, s obzirom da osim vode zahvata i vazduh.