Sentrifugalpumpe

En sentrifugalpumpe er en rotodynamisk pumpe som bruker en roterende impeller (løpehjul) for å øke trykket i en væske. Sentrifugalpumper brukes ofte for å transportere væsker i rør, og det er den mest brukte pumpetypen i prosessindustrien. Denne type pumpe er forholdsvis rimelig, og den har stor leveransemengde i forhold til pumpestørrelsen. I tilfeller hvor man har behov for høye trykk men beskjedne mengder, eller man skal pumpe en væske med høy viskositet, bruker man heller en fortrengningspumpe.

Historie

Leonardo da Vinci var blant de første som foreslo bruken av sentrifugalkrefter for å flytte på væsker, men de første sentrifugalpumpene ble ikke bygget før på begynnelsen av 1700-tallet av Denis Papin. Dog var disse første sentrifugalpumpene rene kuriositeter, uten praktisk nytteverdi.
Den første virkelig fungerende pumpen ble bygget i USA i 1818, og ble kalt The Massachusetts Pump. I 1830 ble det bygget en pumpe med brukbar effektivitet i New York, og i 1846 ble det startet opp produksjon av sentrifugalpumper i England. De første sentrifugalpumpene hadde rette blader i impelleren, men den første engelske produsenten av pumpene introduserte kurvede blader i 1849.
En av hovedårsakene til at sentrifugalpumper ikke ble brukt i større utstrekning før slutten av 1800-tallet, er at den krever en motor med høy hastighet for å fungere.

Oppbygging og virkemåte

En sentrifugalpumpe består av en eller flere roterende impellere, som er plassert inne i et stasjonært pumpehus. En aksling går gjennom senter av impelleren, og ut gjennom pumpehuset. En motor er koblet til denne akslingen. Det er vanligst å ha bare én impeller, men flere impellere kan brukes i serie dersom man trenger høye utløpstrykk. På akslingen er det også en pakkboks (for tetning mellom pumpehus og omgivelser), og ett eller flere lagre.
Innløpet til pumpa er i senter av impelleren, med rørinnføring midt i pumpehuset. Innløpet i en sentrifugalpumpe kalles sugeside. Dette kan være et noe misvisende navn, da sentrifugalpumper normalt ikke kan suge inn væsker. For at sentrifugalpumpen skal fungere, trenger den et visst trykk i væsken på sugesiden. Dette trykket kalles NPSH (Net Pressure Suction Height). NPSH er et karakteristisk data som oppgis i pumpens spesifikasjoner.
Impelleren består av en rekke krummede blader (skovler), og væsken som kommer inn i senter av impelleren slynges radielt ut mot pumpehusets periferi på grunn av sentrifugalkreftene. Det er en liten klaring mellom pumpehus og impeller, slik at denne kan rotere fritt.
Når væsken akselererer fra sentrum av impelleren og ut mot periferien, dannes det en sone med lavt trykk midt i impelleren. Dette kan forklares ut ifra Bernoullis prinsipp: når hastigheten øker må trykket minke. Når væsken forlater ytterkantene av impelleren, treffer den veggene i pumpehuset. Væsken mister da farten den hadde utover i radiell retning fra impelleren, og den kinetiske energien som ble tilført går nå over til trykk i væsken.
Utløpet til pumpa, også kalt trykksiden, er plassert på pumpehusets periferi. Det er vanligvis flenser på innløp og utløp i pumpa, for tilkobling mot rørsystemer.
Det er viktig at en sentrifugalpumpe alltid er væskefyllt, da gassbobler i væsken kan føre til kavitasjon og alvorlige skader på pumpa. Dersom innløpstrykket (NPSH) er lavere enn væskens damptrykk, kan dette føre til at væsken koker og danner gassbobler.
Sentrifugalpumpens ytelse (mengde og trykk) er først og fremst bestemt av impellerbladenes høyde og lengde, samt av impellerens rotasjonshastighet. Andre faktorer, så som antall impellerblader og stigning på bladene, spiller mindre rolle.

Andre varianter

I noen tilfeller kan impelleren på en rotodynamisk pumpe være utformet som en propell. Væsken vil da strømme aksielt gjennom pumpen. Slike pumper kalles ofte propellpumper. Varianter som har en mellomting mellom radiell og aksiell gjennomstrømning finnes også, disse kalles gjerne for mixed flow pumper.