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Apr 24, 2024

Cabeça de bomba otimizada para bombas LEWA Ecoflow duplica a eficiência volumétrica

A otimização geométrica do M900 reduziu o volume de folga na cabeça da bomba em cerca de 51% no lado do fluido e em cerca de 22% no lado hidráulico. Isso equivale a uma folga total

A otimização geométrica do M900 reduziu o volume de folga na cabeça da bomba em cerca de 51% no lado do fluido e em cerca de 22% no lado hidráulico. Isto equivale a uma economia total no volume de liberação de 37%. O volume de folga no ponto morto traseiro do êmbolo é mostrado em laranja (fluido) e azul (hidráulico) na figura. (Fonte da imagem: LEWA GmbH)

A LEWA M900 é uma cabeça de bomba com um diafragma acionado hidraulicamente feito de PTFE puro e um suporte de diafragma feito de aço inoxidável. Ele foi projetado para uso universal e é usado em todas as bombas LEWA Ecoflow, bem como em bombas de processo LEWA para vazões médias. A cabeça da bomba tem uma série de vantagens. Não só é hermeticamente estanque, de modo que as fugas do fluido bombeado ou do óleo hidráulico são impossíveis, mas também se caracteriza pela elevada precisão de dosagem, capacidade de sucção ideal devido à mola do diafragma e uma vida útil muito longa do diafragma.

Baixa eficiência volumétrica em pressões > 150 bar A cabeça da bomba de diafragma M900 anterior para tamanhos de êmbolo de 5 a 12 mm tinha uma eficiência volumétrica comparativamente baixa nas unidades de acionamento LDB e LDC com o menor diafragma sanduíche LEWA em altas pressões de descarga com diâmetros de êmbolo de 5 e 6 mm. “A razão para isso é o volume de folga na cabeça da bomba”, disse Moritz Mildner, engenheiro RD da LEWA. "'Volume de folga' é o volume que é comprimido a cada curso da bomba durante a operação da bomba. Inclui os espaços de trabalho hidráulicos e de fluidos." A suposição de que os fluidos são incompressíveis aplica-se apenas a baixas pressões. Neste caso, deve-se levar em conta que embora a redução no volume de água e óleo hidráulico seja de apenas cerca de um por cento a 100 bar, ela aumenta para cerca de 10 vezes esse valor a 400 bar devido à dependência da pressão das compressibilidades. “À medida que a pressão aumenta na bomba, os fluidos são comprimidos até que a pressão de descarga seja atingida”, explicou Mildner. “O resultado é uma redução no volume deslocado igual à redução de volume que ocorre quando os fluidos são comprimidos.” A relação entre o volume deslocado e o volume de deslocamento teórico ideal é chamada de eficiência volumétrica. Se a eficiência volumétrica de uma bomba diminui, a sua eficiência energética e rentabilidade também diminuem.

Por esta razão, a LEWA limitou o uso das cabeças de bomba M900 anteriores a 100 ou 150 bar. Em vez disso, foram utilizados cabeçotes de bomba M200 com diafragmas metálicos para aplicações com baixa vazão (< 1 l/h) e pressão de descarga entre 150 e 400 bar. “No entanto, esses modelos não apresentam algumas das principais vantagens do M900, como menor pressão mínima do flange de sucção ou sistema hidráulico mais robusto devido à mola do diafragma”, explicou Mildner.

Cabeça da bomba adaptada com volume de folga significativamente reduzido Para poder utilizar as vantagens da tecnologia M900 também em faixas de pressão mais altas, a LEWA decidiu redesenhar o cabeçote da bomba para tais aplicações. Como o projeto da cabeça da bomba anterior baseava-se no êmbolo de 12 mm e, em comparação com os dois êmbolos pequenos (diâmetro 5 e 6 mm), levava em consideração 4 vezes e 4,8 vezes o volume do curso, respectivamente, bem como correspondentemente maior velocidades de fluxo do fluido de transporte e hidráulico dentro dos componentes, ajustes extensivos tiveram que ser feitos. "Ao projetar um corpo de diafragma e um acionamento de diafragma especificamente otimizados para êmbolos de tamanhos pequenos, conseguimos reduzir os caminhos de fluxo no sistema hidráulico, o espaço de instalação da mola de diafragma, da calota de diafragma e dos furos de fluido na pressão e sucção lados", disse Mildner. A otimização geométrica reduziu o volume de folga na cabeça da bomba em cerca de 51% no lado do fluido e em cerca de 22% no lado hidráulico. Isto equivale a uma economia total no volume de liberação de 37%.

No âmbito da revisão, a calotte representou de longe o maior desafio. Para sua otimização, o movimento real do diafragma foi primeiro estudado usando tecnologia de medição a laser. Para este propósito, a LEWA produziu uma cabeça de bomba especial que permite a visualização do diafragma normalmente invisível no seu estado instalado. “A posição do diafragma e do suporte do diafragma na posição frontal foram relevantes para a profundidade da calota”, explicou Mildner. “É por isso que o contorno do diafragma foi escaneado com a ajuda de dois lasers”. Um laser foi utilizado para determinar a altura atual do dispositivo de medição móvel e o segundo para a deflexão do diafragma sanduíche. Desta forma, o plano central foi completamente medido para tamanhos de êmbolo de 5 mm e 6 mm e diferentes frequências de curso. Com base nos envelopes gerados a partir das nuvens de pontos, foi possível ajustar geometricamente o espaço de trabalho fluido no corpo do diafragma ao movimento real do diafragma.

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