Pokrycia poprawiające gładkość powierzchni układu przepływowego.
W ostatnich latach na rynku pojawiły się preparaty służące do pokrywania powierzchni układu przepływowego. Reklamowane są jako metoda na poprawę sprawności energetycznej pomp oraz zwiększenie ich odporności na zużycie. W ramach zabiegów marketingowych sugeruje się możliwość zwiększenie sprawności pomp sięgające kilkunastu procent.
Faktem jest, że sprawność hydrauliczna pompy zależy od chropowatości powierzchni układu przepływowego. Nadmierna chropowatość powoduje zwiększenie strat tarcia cieczy o ścianki, co powoduje obniżenie sprawności. W technice pompowej do wykonania zasadniczych elementów układu przepływowego stosuje się najczęściej technologię odlewniczą. W zależności od odmiany tej technologii (formowanie w piasku, odlewanie w kokilach itp.), od rodzaju odlewanego materiału oraz w zależności od staranności wykonania odlewu uzyskuje się chropowatość rzędu kilku do kilkudziesięciu μm. Końcową jakość powierzchni odlewu uzyskuje się w wyniku jego czyszczenia. Najprostszym sposobem jest piaskowanie, stosuje się też inne technologie, jak na przykład kilkugodzinne pompowanie przez wirnik zawiesiny korundu. Jest oczywiste, że jakość powierzchni odlewu związana jest ze stosowaną technologią, a zatem wpływa na cenę. Pokrywanie powierzchni odlewu preparatami poprawiającymi gładkość można rozpatrywać jako metodę pozwalającą wyeliminować chropowatość odlewu wykonanego przy zastosowaniu tanich technologii.
Aby ocenić możliwość oceny poprawy sprawności pompy na skutek pokrycia jej elementów preparatami poprawiającymi gładkość w naszej firmie wykonano szereg doświadczeń polegających na pomiarze sprawności pomp rożnych typów wykonanych w tradycyjnej technologii odlewniczej, a następnie na powtórzeniu pomiarów dla pomp z nałożonymi pokryciami oferowanymi przez różnych producentów. W wyniku uzyskano poprawę sprawności o 1.5 do 4 % w stosunku do wypiaskowanego odlewu żeliwnego średniej jakości. Należy przy tym zaznaczyć dla porównania, że pomalowanie odlewu zwykłą farbą antykorozyjną poprawiało sprawność o ok. 1%. Ze względu na to, że pokrywanie elementów pompy preparatami poprawiającymi gładkość nie jest zabiegiem tanim, przeprowadzono również eksperyment polegający na pokrywaniu preparatami kolejno poszczególnych elementów jednostopniowej pompy ze spiralą zbiorczą w celu oszacowania jaki wpływ na sprawność ma pokrycie danego elementu. Pokrywano kolejno: czynne strony łopatek, zewnętrzne tarcze wirnika, cały wirnik i wreszcie powierzchnię wewnętrzną spirali. Całkowity przyrost sprawności osiągnął ok. 3%, natomiast efekt ten narastał w przybliżeniu równomiernie w miarę pokrywania kolejnych elementów. Badana pompa była pompą średniobieżną o wyróżniku szybkobieżności rzędu 35. Na podstawie teoretycznych rozważań można dojść do wniosku, że dla pomp wolnobieżnych (o niższych wyróżnikach) największe korzyści można uzyskać z pokrycia wirnika, a dla pomp szybkobieżnych z pokrycia elementów odprowadzających ciecz (spirala, kierownica).
Kolejnym zagadnieniem budzącym wątpliwości w przypadku tego rodzaju preparatów jest ich podatność na odpadanie z powierzchni pompy w trakcie pracy. Zależy to, rzecz jasna, od przestrzegania technologii powlekania zalecanej przez producenta, a w szczególności od jakości przygotowania odlewu. Przeprowadzono eksperymenty polegające na tym, że pokrycie preparatami wnętrza pompy powierzono ich producentowi, aby mieć pewność, ze zabieg został wykonany w sposób zalecany, a następnie pompę oddano do normalnej eksploatacji u użytkownika. Później dokonywano przeglądu pompy w celu oceny stanu pokrycia. Przeglądy takie przeprowadzane były po okresie pracy sięgającym od kilkuset do kilku tysięcy godzin. Za każdym razem stwierdzano większe lub mniejsze ubytki w pokryciu.
W podsumowaniu, na podstawie zebranych doświadczeń, można stwierdzić, że w wyniku pokrycia preparatami zwiększającymi gładkość powierzchni nowej pompy wykonanej w typowej technologii można oczekiwać poprawy sprawności na poziomie 2-4%. Trwałość tego rodzaju pokryć w trakcie eksploatacji nie jest w pełni zadowalająca. Prawdopodobnie zastosowanie pokryć dla pomp wyeksploatowanych, o mocno zdegradowanej powierzchni układu przepływowego może przynieść wyższe efekty w postaci poprawy sprawności, lecz trwałość przylegania preparatów do tak uszkodzonych powierzchni stoi pod jeszcze większym znakiem zapytania.
Dr inż. Grzegorz Pakuła
