Uw online gids in Pompenland

Pompen zonder pomp

Niet voor elke verplaatsing van vloeistof is een pomp nodig

J.W. Vogelesang
Adviseur PumpSupport, Hendrik Ido Ambacht

Wanneer u een vloeistof wilt verpompen, dan is er een verhoging van de druk nodig. Meestal wordt hiervoor gebruik gemaakt van een pomp, maar er zijn ook andere manieren om deze drukverhoging te bereiken. In dit artikel vindt u een paar voorbeelden uit de praktijk. Wellicht kunt u daar zelf ook gebruik van maken.


1. Inleiding

Wanneer u een pomp aanschaft, dan moet deze natuurlijk volledig geschikt zijn voor de betreffende toepassing. De materialen van de pomp moeten bestendig zijn, de pomp mag niet verstoppen en er mag geen beschadiging optreden aan de structuur van de verpompte vloeistof of daarin vermengde bestanddelen.
Vooral bij schurende stoffen en bij grove bestanddelen of bij zachte bestanddelen die kwetsbaar zijn (bijvoorbeeld zacht fruit of levende visjes) kan het soms moeilijk zijn om hiervoor een geschikte pomp te vinden. Ook is het voor een gelijkmatige dosering of voor het uitvullen van kleine hoeveelheden vaak onmogelijk om dit direct met een pomp te bereiken. Gelukkig zijn er voor bepaalde toepassingen goede alternatieven om vloeistof te verpompen. Figuur 1 geeft de basisprincipes weer van het 'pompen met en zonder pomp'.

Figuur 1a
Figuur 1b

Figuur 1 - Basisprincipes

A) (Basisschema). De afsluiter/terugslagklep verhindert dat de vloeistof onder invloed van de zwaartekracht terugstroomt. Over deze klep staat een drukverschil Dp. Wilt u bereiken dat de vloeistof gaat stromen, dan dient u dit drukverschil te overbruggen. Tevens zult u de leidingverliezen moeten overwinnen.

B) Voor het overbruggen van het statische hoogteverschil en de leidingweerstand is een pomp ingebouwd die het drukverschil kan overbruggen. De pomp moet volledig geschikt zijn voor de vloeistof en er wordt alleen vloeistof verpomp wanneer de pomp in werking is.

C) Er is geen pomp ingebouwd, maar het benodigde drukverschil wordt bereikt door het reservoir volledig af te sluiten en door middel van perslucht of een ander gas de druk boven het vrije vloeistofoppervlak te verhogen. Met behulp van een regelventiel in de vloeistofleiding kunt u eenvoudig doseren. Met een eenvoudig open/dicht-ventiel (eventueel met tijdbesturing) kunt u nauwkeurig uitvullen zonder dat er piekdrukken ontstaan.

D) Er is geen pomp ingebouwd, maar het benodigde druk- verschil wordt bereikt met een kracht op een zuiger, zodat de druk boven het vrije vloeistofoppervlak verhoogd wordt. Er wordt alleen vloeistof verpompt zolang de zuiger wordt voortbewogen. Bij de principes C en D kunt u dus vloeistof verpompen zonder gebruik te maken van een pomp. Hiermee is het mogelijk om problemen te voorkomen die met een pomp kunnen ontstaan, zoals slijtage, verstopping, veelvuldig aan/uit-schakelen of beschadiging van de structuur van de vloeistof.
^ Top

2. Praktijkvoorbeelden

2.1 Persluchtriolering

Voor het verpompen van rioolwater en afvalwater met grote vaste bestanddelen zijn speciale pompen ontwikkeld. Doorgaans hebben deze een grote vrije kogeldoorlaat om verstopping te voorkomen, of ze zijn voorzien van een versnijder in de inlaat. Hiermee worden dan de grove bestanddelen al kleiner gemaakt voordat ze in de pomp terechtkomen.

Desondanks zijn pompen voor het verpompen van rioolwater en afvalwater nog steeds zeer gevoelig voor verstopping en slijtage en vergen daarom vaak extra onderhoud. Bovendien wordt de pomp meestal als dompelpomp in de put geplaatst. Hiermee worden dan de aanzuigproblemen voorkomen, maar de onderwatermotor moet wel weer aan hoge eisen voldoen. Soms is het zelfs vereist dat de elektromotor explosieveilig is.
Een alternatief systeem is het persluchtpersriool. Een pomp ontbreekt hierbij; de stromingsenergie wordt toegevoerd door middel van perslucht. Meestal bestaat een complete installatie uit een put, een luchtcompressor en de bijbehorende besturing. Zie het schema in figuur 2 voor het principe van de werking.
^ Top
Figuur 2
Figuur 2: Schema van persluchtriolering (schema: IE-Systems)

Het rioolwater of afvalwater stroomt - net als bij traditionele pompsystemen - onder vrij verval naar een opvangput, maar in dit geval is de put van een bijzondere constructie. Het medium stroomt via een grote opening aan de onderzijde naar een lager gelegen compartiment. Deze instroomopening is voorzien van een klep die kan drijven. Onder n o rmale omstandigheden hangt deze klep door zijn gewicht naar beneden en staat de instroomopening open. Wanneer nu het vloeistofniveau in het onderste compartiment stijgt, dan zal de klep op een gegeven moment gaan drijven en de opening afsluiten. Wanneer daarna het niveau in het bovencompartiment is gestegen tot een bepaald niveau, dan zorgt een meetsensor er voor dat er door de besturing een hoeveelheid perslucht in het onderste compartiment wordt geblazen. Hierdoor wordt de inhoud hiervan naar het hoofdriool weggeperst. Is de druk in het onderste compartiment weer tot nagenoeg atmosferisch gedaald, dan gaat de klep weer open en kan de cyclus zich herhalen. De compressor en de klep tussen het onder- en bovencompartiment zijn dus de enige bewegende delen van dit systeem, waarbij alleen de klep in aanraking komt met het verontreinigde medium.
^ Top

2.2 Uitvulinstallatie met lucht/stikstofgevulde reservoirs

Vooral bij het verpompen van kleine hoeveelheden vloeistof is het moeilijk om dit direct met een pomp te doen. Een pomp moet meestal voor elke aparte hoeveelheid vloeistof opgestart worden met alle aanloop- en uitloopnauwkeurigheid van dien. Het vaak starten en stoppen van een elektromotor kost veel energie en is bovendien zeer ongunstig voor de levensduur.
Daarom zijn er systemen leverbaar waarbij de vloeistof in een vat gedaan wordt dat drukbestendig is en met een deksel geheel afgesloten kan worden. Vervolgens wordt dit vat met behulp van perslucht of een ander gas onder druk gebracht en kan de dosering geregeld worden met een open/dicht-ventiel. Dit ventiel kan eventueel worden bediend met de hand of de voet, maar kan ook volledig automatisch geregeld zijn. Door een grotere of kleinere uit- vulnaald te kiezen is de doorstroomhoeveelheid bij een bepaald drukverschil nauwkeurig in te stellen. De vloeistof is altijd onder een bepaalde vast instelbare constante druk beschikbaar. Daardoor is met tijdbesturing doorgaans een hoge herhalingsnauwkeurigheid te bereiken. In plaats van lucht kan natuurlijk ook een ander gas gebruikt worden, bijvoorbeeld stikstof. Hierdoor wordt het mogelijk ook vloeistoffen te verwerken die reageren onder inwerking van lucht zoals lijmen en lakken. Is het vat eenmaal leeg, dan moet dit drukvrij gemaakt worden en vervangen door een vol reservoir.
^ Top
Figuur 3
Figuur 3 - Uitvulinstallatie gebruikmakend van perslucht (foto: Almond Techniek)

2.3 Hydrofoorinstallatie

Een variant op de boven omschreven opstelling is de hydrofoorinstallatie, die bedoeld is voor systemen waar steeds geringe hoeveelheden vloeistof moeten worden getapt. Drinkwatersystemen worden vaak uitgevoerd als hydrofoorinstallatie om te voorkomen dat de pomp voor elk kopje water dat getapt wordt moet starten. Tevens wordt voorkomen dat de pomp blijft draaien zonder doorstroming door de pomp (dooddraaien, zie het artikel Beveiligingen voor pompen ).

Figuur 4
Figuur 4 - Principeschema van een hydrofoorinstallatie

Bij de hydrofoorinstallatie wordt gebruik gemaakt van een luchtkussen onder druk. Wordt er bij één van de tappunten water afgenomen, dan daalt het vloeistofniveau en zal het luchtkussen expanderen. De druk neemt daardoor iets af. Wanneer het niveau zover gedaald is dat de inschakeldruk wordt bereikt, dan zal de pressostaat de pomp inschake- len. Er wordt nu tegen de systeemdruk in vloeistof naar de ketel gepompt, het vloeistofniveau stijgt en de lucht van het luchtkussen wordt weer gecomprimeerd. Wanneer de uitschakeldruk bereikt is, dan wordt de pomp gestopt en is het systeem weer gereed voor de volgende cyclus. De terugslagklep voorkomt dat de vloeistof terugstroomt wanneer de pomp stil staat.
De in- en uitschakeldrukken en de ketelinhoud zijn bepalend voor de buffercapaciteit. Deze bufferhoeveelheid kan afgenomen worden zonder dat de pomp ingeschakeld hoeft te worden en wordt wanneer de pomp eenmaal ingeschakeld is in zijn geheel gesuppleerd. De buffercapaciteit is dus bij een bepaalde gemiddelde afname bepalend voor het aantal inschakelingen per tijdseenheid en moet in overeenstemming met de aangesloten tapinstallatie worden gekozen.

2.4 Doseerinstallatie met spuitenpompen

Spuitenpompen (ook wel syringe-pompen genoemd) zijn gebaseerd op vloeistof in een koker of spuitreservoir, waarin een zuiger of plunjer deze vloeistof geleidelijk uit deze houder voor zich uit drukt. Het spuitreservoir is gevuld met de te verpompen vloeistof, aan de bovenzijde afgesloten met een zuigertje en wordt in zijn geheel in de spuitenpomp geplaatst. Vervolgens wordt de uitstroomopening van het spuitreservoir aangesloten op het pompsysteem en indien nodig ontlucht.

Figuur 5
Figuur 5 - Spuitenpomp (syringe-pomp, foto: Antec Leyden)

De spuitenpomp kan nu worden gestart en nu zal het zui- gertje met een grote overbrengingsvertraging voortbewogen worden wanneer de pompmotor draait. Doorgaans is dit een stappenmotor die volgens een geheel geautomatiseerd programma steeds in kleine stapjes verder draait. Hierdoor is de nauwkeurigheid zeer goed instelbaar. Is het reservoir leeg dan moet dit vervangen worden door een vol exemplaar.
Vaak is het mogelijk de reservoirs zelf te vullen, maar ze worden doorgaans door de producent gevuld voor eenmalig gebruik. De vloeistof kan dan geheel gebruiksklaar en indien nodig zelfs onder steriele omstandigheden aangeleverd worden. Dit is ideaal voor medische toepassingen of onderzoeksdoeleinden.

Met behulp van reservoirs is het ook mogelijk om zeer nauwkeurig te doseren met de hand. Deze methode wordt in allerlei productieprocessen vaak toegepast voor bijvoorbeeld het aanbrengen van kleine druppeltjes lijm. Dit is veel nauwkeuriger dan de ook vaak toegepaste methode met een knijpfles of knijptube.

Figuur 5
Figuur 6a en b - Nauwkeurig doseren met de hand (foto: WEBenelux)
^ Top


Copyright © PompenGids.net 2019


   Twitter    Facebook    YouTube