Milyen viszkozitási tartományt kell fednie az egycsigás szivattyúnak az iszap és az olajhoz hasonló híg folyadékok kezelésére?

Melyek a magviszkozitásbeli különbségek az iszap és a híg folyadékok, például az olaj között?

A folyadék viszkozitása közvetlenül meghatározza az egycsigás szivattyú szükséges teljesítménytartományát. Az iszap – jellemzően vastag, heterogén keverék (pl. szennyvíziszap, ipari iszap) – magas viszkozitású, 1000 cP (centipoise) és 1 000 000 cP között mozog. Sűrű konzisztenciája gyakran tartalmaz lebegő szilárd anyagokat (például részecskéket, szálakat) és rossz folyékonyságot, ami azt jelenti, hogy a szivattyúnak elegendő nyomást kell generálnia ahhoz, hogy a folyadékot átnyomja a csővezetéken. Ezzel szemben a vékony folyadékok, például az olajok (például ásványolaj, kenőolaj, fűtőolaj) alacsony viszkozitásúak, általában 1 cP és 100 cP között. Ezek a folyadékok könnyen, minimális ellenállással áramlanak, de szükség van a szivattyúra, hogy megakadályozza a szivárgást és stabil áramlási sebességet tartson fenn túlzott turbulencia nélkül. Ezek az éles viszkozitási különbségek azt jelentik, hogy az egycsigás szivattyúnak két különálló, nem átfedő viszkozitási tartományt kell lefednie ahhoz, hogy mindkét folyadéktípust hatékonyan kezelje.

Milyen viszkozitási tartomány ideális az iszap kezelésére szolgáló egycsigás szivattyúkhoz?

Az iszap esetében a egycsavaros szivattyú olyan viszkozitási tartományra van szüksége, amely megfelel a nagy vastagságának és szilárdanyag-tartalmának, jellemzően 500 cP és 1 500 000 cP között. Ez a széles tartomány az iszap összetételének eltéréseit magyarázza: például a primer szennyvíziszap (magasabb víztartalmú) viszkozitása 1000–10 000 cP, míg a víztelenített iszap (alacsony nedvességtartalmú) meghaladhatja a 100 000 cP-t. A szivattyú kialakításának támogatnia kell ezt a tartományt azáltal, hogy nagy szívónyomást generál, hogy legyőzze az iszap áramlási ellenállását és megakadályozza az eltömődést. Kulcsfontosságú szempont, hogy az iszap viszkozitása gyakran növekszik a hőmérséklet csökkenésével (pl. hideg ipari környezetben), ezért a szivattyú névleges viszkozitási tartományának tartalmaznia kell egy puffert az ilyen ingadozásokra – például egy 1 000 000 cP-ig terjedő szivattyú képes kezelni az iszapot, amely 800 C-ra sűrűsödik hideg körülmények között, 0000 C-ig. Ezenkívül a tartománynak figyelembe kell vennie a lebegő szilárd anyagokat (egyes iszapokban akár 30 térfogatszázalékig), mivel a szilárd anyagok közvetve növelhetik a hatékony viszkozitást a folyadék mozgásának akadályozásával.

Milyen viszkozitási tartomány illik az egycsavaros szivattyúkhoz vékony folyadékokhoz, például olajhoz?​

A híg folyadékokhoz, például az olajhoz a egycsavaros szivattyú sokkal alacsonyabb viszkozitási tartományban, jellemzően 0,5 cP és 200 cP között. Ez a tartomány a közönséges híg olajok folyási jellemzőihez igazodik: a könnyű ásványolaj viszkozitása szobahőmérsékleten 5-20 cP, míg a nehezebb kenőolajé elérheti a 100-200 cP-t. A szivattyú itt nem a nagy nyomáson van (mint az iszapnál), hanem a pontosságon és a szivárgásmegelőzésen. A túl széles viszkozitási tartomány (például a 200 cP feletti értékeket is beleértve) hatástalansághoz vezethet – például egy nagy viszkozitásra tervezett szivattyú túlzott nyíróerőt hoz létre a vékony olajon, ami habzást vagy lebomlást okozhat. Ezzel szemben egy túl szűk tartomány (pl. csak 1–50 cP) előfordulhat, hogy nem kezeli a kissé vastagabb olajokat (például 80 cP-os hidraulikaolajat) hideg hőmérsékleten, ahol a viszkozitás átmenetileg megnő. Az ideális tartománynak figyelembe kell vennie a hőmérséklet okozta viszkozitásváltozásokat is: például az olaj viszkozitása 50%-kal csökkenhet 20 °C-ról 40 °C-ra melegítve, így a szivattyúnak stabil áramlást kell fenntartania ezen a dinamikus tartományon keresztül.

Hogyan befolyásolja a viszkozitási tartomány az egycsigás szivattyú kialakítását iszap és vékony olajok esetén?​

A szükséges viszkozitási tartomány az egycsigás szivattyú kritikus tervezési elemeit formálja minden folyadéktípushoz. Iszap esetén (nagy viszkozitási tartomány) a szivattyúnak nagy forgórész-állórész hézagra van szüksége (a szilárd anyagok általi eltömődés elkerülése érdekében) és egy robusztus meghajtórendszerre (például nagy nyomatékú motorra), hogy előállítsa a sűrű folyadék mozgatásához szükséges erőt. Az állórész anyagának (pl. nitrilkaucsuk, poliuretán) kopásállónak kell lennie, hogy ellenálljon a koptató iszaprészecskéknek, míg a szivattyú áramlási útvonalát szélesre és simára tervezték a nyomásesés minimalizálása érdekében. Vékony olajok (alacsony viszkozitási tartomány) esetén a szivattyúnak szoros forgórész-állórész hézagra van szüksége (a belső szivárgás megelőzése érdekében, ami csökkentené az áramlási sebességet), valamint alacsony nyírású kialakítást igényel, hogy elkerülje az olaj kémiai tulajdonságainak károsodását. Az állórész anyaga lágyabb lehet (pl. EPDM gumi), hogy biztosítsa a szoros tömítést, és a szivattyú bemeneti/kimeneti nyílásai úgy vannak méretezve, hogy fenntartsák a lamináris áramlást – a vékony olajok turbulenciája kavitációt (légbuborékokat) okozhat, amelyek károsítják a szivattyút és csökkentik a hatékonyságot. Röviden, a viszkozitási tartomány határozza meg, hogy a szivattyú a „tolóerőt” (iszap) vagy a „tömítési pontosságot” (vékony olajok) részesíti előnyben.

Hogyan ellenőrizhető, hogy az egycsigás szivattyú viszkozitási tartománya megfelel-e az iszap jellemzőinek?

Annak biztosítása érdekében, hogy az egycsigás szivattyú viszkozitási tartománya megfelelő-e az iszap számára, először mérje meg az iszap tényleges viszkozitását viszkoziméterrel – tesztelje mind az üzemi hőmérsékleten, mind a lehetséges hideg/meleg szélsőségeken (pl. tél vagy nyár kültéri létesítményekben). A szivattyú névleges maximális viszkozitásának legalább 20-30%-kal magasabbnak kell lennie, mint az iszap legmagasabb mért viszkozitása, hogy figyelembe vegyék a váratlan sűrűsödést (például a megnövekedett szilárdanyag-tartalom miatt). Ezután ellenőrizze a szivattyú „szilárdanyag-kezelési kapacitás” specifikációját: még ha a viszkozitási tartomány egyezik is, egy szivattyú, amely csak 10% szilárd anyagot képes kezelni, 25% szilárdanyagot tartalmazó iszap miatt meghibásodik (ami növeli a hatékony viszkozitást). Ezenkívül tesztelje a szivattyút a tényleges iszap mintájával (nem csak egy viszkozitási standarddal), hogy megfigyelje az áramlási stabilitást – az olyan jelek, mint a pulzáló áramlás vagy a megnövekedett zaj, azt jelzik, hogy a viszkozitási tartomány nem elegendő. Például, ha az 50 000 cP viszkozitású iszap a szivattyú leállását okozza, a szivattyú maximális viszkozitási besorolása (például 30 000 cP) túl alacsony, és bővíteni kell.

Milyen ellenőrzések biztosítják, hogy az egycsigás szivattyú viszkozitási tartománya megfelelő legyen a vékony olajokhoz?​

Vékony olajok esetén a szivattyú viszkozitási tartományának ellenőrzése magában foglalja az áramlási sebesség konzisztenciájának és a szivárgásmentességének tesztelését. Először mérje meg az olaj viszkozitását a szivattyú üzemi hőmérsékletén (például 40°C motorolaj esetén), és győződjön meg arról, hogy a szivattyú névleges alacsony viszkozitási tartományába esik (például 5–150 cP). Ezután működtesse a szivattyút a tervezett áramlási sebességgel, és ellenőrizze, hogy nincs-e szivárgás a forgórész és az állórész interfészén – még a kis szivárgások is (pl. olajcseppek percenként) azt jelzik, hogy a hézag túl nagy az olaj alacsony viszkozitásához képest, ami csökkenti a hatékonyságot. Ezután ellenőrizze a kavitációt: ha a szivattyú magas hangot bocsát ki, vagy az áramlási sebesség ingadozik, előfordulhat, hogy a viszkozitási tartomány nem egyezik (például a szivattyút nagyobb viszkozitásra tervezték, és túlzott szívást hoz létre, levegőt vonva az olajba). Végül tesztelje az olaj utószivattyúzását, hogy nem romlik-e (pl. színváltozás, viszkozitás) – az olaj viszkozitásához képest túl nagy nyíróerővel rendelkező szivattyú lebontja az olaj molekuláit, csökkentve az olaj teljesítményét (pl. kenőképességét).​

Hogyan befolyásolja a hőmérséklet mindkét folyadék viszkozitási tartományára vonatkozó követelményt?

A hőmérséklet olyan kritikus változó, amely megváltoztatja a folyadék viszkozitását, ezért az egycsigás szivattyú tartományának adaptálhatónak kell lennie. Az iszap esetében az alacsonyabb hőmérséklet növeli a viszkozitást – például az iszap, amelynek viszkozitása 10 000 cP 25 °C-on, 5 °C-on 50 000 cP-re sűrűsödhet. Így a szivattyú viszkozitási tartományának tartalmaznia kell az iszap hideg hőmérsékleti viszkozitását, vagy a rendszernek előmelegítőre lehet szüksége, hogy az iszapot a szivattyú névleges tartományán belül tartsa. Vékony olajok esetén a magasabb hőmérséklet csökkenti a viszkozitást – például a 20 °C-on 80 cP viszkozitású motorolaj 80 °C-on 20 cP-re csökkenhet. Míg az alacsonyabb viszkozitás javítja az áramlást, növeli a szivárgás kockázatát; a szivattyú viszkozitási tartományának ki kell terjednie az olaj hideg (magasabb) és meleg (alacsonyabb) viszkozitási értékére is, hogy megőrizze a tömítés integritását. Például egy 5–150 cP névleges teljesítményű szivattyú gond nélkül képes kezelni a 60 cP (hidegindítás) és 15 cP (üzemi hőmérséklet) közötti motorolajat. A hőmérsékleti hatások figyelmen kívül hagyása a szivattyú meghibásodásához vezethet – például a 100 000 cP-s iszapszivattyú leállhat hideg időben, míg az olajszivattyú túlzottan szivároghat, ha az olaj forró és híg.​

Mi történik, ha az egycsigás szivattyú viszkozitási tartománya nem egyezik a folyadékkal?

A nem megfelelő viszkozitási tartomány teljesítménybeli problémákhoz és a szivattyú idő előtti károsodásához vezet mindkét folyadék esetében. Iszap esetében a túl alacsony viszkozitási tartományú szivattyú (pl. max. 50 000 cP iszap esetén 100 000 cP-nél) motor túlterhelést tapasztal (ahogy nehezen mozgatja a sűrű folyadékot), az állórész kopását (a túlzott súrlódás miatt) és eltömődést (a szilárd anyagok megrekednek a rotor-állórészben). Súlyos esetekben a rotor elakadhat, ami költséges javítást igényel. Vékony olajok esetén a túl magas viszkozitási tartományú szivattyú (pl. 10 cP-nél legalább 50 cP olaj esetén) belső szivárgástól (az olaj elcsúszik a rotor-állórész tömítésén), csökkent áramlási sebességtől (kevesebb olaj jut el a kimenetig) és kavitációtól (levegőbuborékok képződnek az alacsony nyomású bemenetben). Idővel a kavitáció erodálja a szivattyú belső alkatrészeit (pl. forgórész, állórész), míg a szivárgás folyadékveszteséget okoz és növeli az üzemeltetési költségeket. Még egy kissé nem illő tartomány is – például egy 10–200 cP-s olajhoz 5 cP-s fűtőolajhoz használt szivattyú – 10–20%-kal csökkenti a hatékonyságot, ami jelentős veszteségeket eredményez több hónapos működés során.​