Quali sono le funzioni delle pompe monovite?

Le tre funzioni principali di Pompe a vite singola

Una pompa a vite singola (nota anche come pompa a cavità progressiva) svolge tre funzioni principali: flusso dosato di fluidi viscosi , trasferimento a basse pulsazioni di materiali sensibili al taglio , e sollevamento autoadescante di miscele multifase . A differenza delle pompe centrifughe, una pompa a vite singola fornisce una portata lineare e costante, direttamente proporzionale alla sua velocità di rotazione, cosa che normalmente si ottiene efficienze volumetriche superiori al 95% in un ampio intervallo di pressioni.

Queste prestazioni uniche lo rendono indispensabile in settori che vanno dal petrolio e gas alla lavorazione alimentare e al trattamento delle acque reflue. Di seguito esploriamo ciascuna funzione con dati misurabili ed esempi pratici.

Funzione 1: misurazione e dosaggio accurati di fluidi ad alta viscosità

Le pompe a vite singola funzionano come dispositivi di misurazione dello spostamento positivo . Ogni rotazione sposta un volume fisso (da 0,005 a oltre 2.500 litri) indipendentemente dalla pressione di scarico. La precisione della portata generalmente rimane entro i limiti Da ±0,5% a ±1% quando adeguatamente dimensionato.

Esempio reale: iniezione di polimeri nei giacimenti petroliferi

Nel recupero potenziato del petrolio (EOR), gli operatori iniettano soluzioni polimeriche con viscosità fino a 10.000 PC . Una pompa a vite singola dosa con precisione 2,5 l/min contro le pressioni di 40 bar (580 psi) . Le pompe centrifughe perderebbero efficienza al di sopra di 1.000 cP e non potrebbero mantenere il dosaggio lineare. Il risultato: l'iniezione coerente di polimeri riduce i rifiuti chimici fino al 15% annuo per pozzetto.

• Intervallo di viscosità: Da 1 cP a 1.000.000 di cP (ad esempio greggio pesante, melassa, fanghi)
• Linearità della portata: R² > 0,999 dal 10% al 100% della velocità del motore
• Capacità di pressione: fino a 48 bar (700 psi) nelle versioni monostadio si superano quelli multistadio 240 bar (3.480 psi)

Funzione 2: Movimentazione materiali a basse pulsazioni e sensibile al taglio

La delicata azione di pompaggio di una pompa monovite è una delle sue funzioni più apprezzate. A differenza delle pompe a pistoni o a lobi, il fluido si muove assialmente senza turbolenze o rapidi picchi di pressione. Le velocità di taglio sono tipicamente inferiore a 200 s⁻¹ —paragonabile alla miscelazione a basso taglio. Ciò preserva l'integrità del prodotto per i materiali delicati.

Dati sulla riduzione del taglio

In un test controllato di pompaggio di colture di yogurt (un fluido biologico sensibile al taglio), è stata mantenuta una pompa a vite singola conta delle cellule vitali superiore al 95% dopo 10 ore di ricircolo. Una pompa a lobi in condizioni identiche ha ridotto la vitalità a 72% . Per le aziende di trasformazione alimentare, ciò significa una maggiore durata di conservazione e una migliore consistenza del prodotto.

Funzione 3: Sollevamento della miscela autoadescante e multifase

Le pompe a vite singola possono sollevare fluidi da altezze di aspirazione fino a 8,5 metri (28 piedi) di colonna d'acqua in condizioni asciutte, e 9,5 metri (31 piedi) quando innescato. Ancora più importante, gestiscono simultaneamente miscele di gas, liquidi e solidi, una funzione chiamata pompaggio multifase . Frazioni volumetriche di gas (GVF) fino a 80% sono possibili senza blocco vapore.

Esempio pratico: pompaggio di schiuma nelle acque reflue

In un impianto di trattamento comunale, la schiuma contiene 40% aria, 55% acqua e 5% grasso/solidi . Una pompa a vite singola trasferisce questa miscela da un serbatoio DAF (flottazione ad aria disciolta) a un digestore 12 m³/ora . Le pompe centrifughe hanno perso l'adescamento entro 10 minuti , mentre le pompe a membrana si intasano ogni 2 ore. La pompa monovite funzionava 2.000 ore senza guasti, riducendo i costi di manutenzione € 8.000/anno .

• Dimensione massima delle particelle solide: fino a 15 mm (a seconda della durezza dell'elastomero dello statore)
• Tempo di funzionamento a secco autoadescante: tipico 30-60 secondi (con la corretta selezione del materiale)
• Limite GVF multifase: Da 0% a 80% senza apparecchiature ausiliarie

FAQ: domande comuni sulle funzioni della pompa a vite singola

1. Una pompa monovite può funzionare a secco?

Sì, ma solo per brevi durate (30-60 secondi) . Lo statore (tipicamente elastomero) richiede lubrificazione e raffreddamento fluidi. Un funzionamento a secco prolungato danneggia lo statore e il rotore. Per applicazioni con periodi di siccità intermittenti, specificare statori realizzati con elastomeri ad alta temperatura (ad es. FKM o HNBR) oppure aggiungere un sensore di protezione contro il funzionamento a secco.

2. Qual è il range di efficienza tipico?

Offerta di pompe monovite efficienza volumetrica compresa tra 85% e 98% in condizioni operative normali. L'efficienza meccanica complessiva (inclusi motore e cambio) varia da Dal 55% al 75% , che è 10-20% in più rispetto alle pompe centrifughe quando si maneggiano viscosità superiori a 1.000 cP.

3. Come cambia la portata con la viscosità?

A differenza delle pompe centrifughe, la portata di una pompa a vite singola rimane quasi costante al variare della viscosità . Raddoppiando la viscosità da 1.000 cP a 2.000 cP si riduce il flusso di meno del 2% a velocità costante. Ciò li rende ideali per il dosaggio di additivi in ​​cui la viscosità del mangime varia con la temperatura.

4. Quali sono le modalità di guasto comuni che influenzano queste funzioni?

1. Usura dello statore – riduce l’efficienza volumetrica; durata di vita tipica 4.000-8.000 ore in fanghi abrasivi.
2. Corrosione del rotore – porta a scivolamenti e perdite di pressione; utilizzare materiali AISI 316 o duplex per pH < 4 o > 10.
3. Rottura dell'articolazione universale – provoca pulsazioni; sostituire ogni 10.000-15.000 ore in servizio continuo.

5. Qual è la pressione massima per stadio?

Solitamente viene fornita una pompa monovite monostadio da 6 a 12 bar (da 87 a 174 psi) pressione differenziale. Ogni fase aggiuntiva aggiunge una pressione simile. Per applicazioni ad alta pressione come alimentazione ad osmosi inversa (fino a 40 bar) , utilizzare una configurazione a 4 o 6 stadi. Ogni stadio contiene una serie di cavità rotore-statore.

Guida alla selezione: abbinamento delle funzioni alle esigenze applicative

Per selezionare la pompa monovite corretta per la tua funzione, valuta tre parametri rispetto alla tabella seguente:

Per la maggior parte delle applicazioni industriali, la combinazione della pompa a vite singola di precisione di dosaggio, basso taglio e capacità multifase la rende la pompa volumetrica più versatile. Quando il fluido è troppo denso per le pompe centrifughe o troppo delicato per le pompe a pistoni, una pompa a vite singola è la risposta funzionale.