ΤΟΥ ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ
Οι βασικοί τύποι των αντλιών είναι τρεις. Οι φυγοκεντρικές αντλίες, οι περιστροφικές και οι παλινδρομικές αντλίες. Οι δύο τελευταίοι τύποι αντλιών συνιστούν μια ευρύτερη κατηγορία, τις αντλίες θετικής εκτοπίσεως. Η ενεργοποίηση των παραπάνω τριών τύπων αντλιών γίνεται κατά κύριο λόγο με τη βοήθεια ενός κινητήρα, που στις περισσότερες περιπτώσεις είναι ηλεκτροκινητήρας και σε κάποιες σπανιότερες εφαρμογές είναι ντηζελοκινητήρας.
Ωστόσο εκτός από τους συνήθεις τύπους αντλιών υπάρχουν και ορισμένοι άλλοι τύποι, στους οποίους η βασική διαφοροποίηση προκύπτει από το μηχανισμό που ενεργοποιεί τις αντίστοιχες αντλίες. Τέτοιοι τύποι αντλιών είναι τα τζιφάρια είτε νερού, είτε ατμού, οι αντλίες κενού και οι αεραντλίες.
Πάντως ένα καθοριστικό κριτήριο για την εγκατάσταση ενός ειδικού τύπου αντλίας σε μια βιομηχανική μονάδα είναι η διαθεσιμότητα μιας μορφής ενέργειας σε αυτήν, είτε αυτή είναι αέρας δικτύου, είτε ατμός, είτε νερό υψηλής πίεσης. Όταν οι καταναλώσεις στο σύνολο της βιομηχανικής εγκατάστασης είναι τέτοιες που επιτρέπουν να υπάρχει μια διαθέσιμη περίσσεια ενέργειας, τότε ο υπεύθυνος μηχανικός μπορεί να επιλέξει να αξιοποιήσει την παροχή κάποιου από τα παραπάνω δίκτυα προκειμένου να ενεργοποιήσει μια αντλία που δεν θα καλύπτει πολύ ιδιαίτερες λειτουργικές απαιτήσεις (παροχής, μανομετρικού, κ.λ.π).
Από την άλλη πλευρά υπάρχουν και εφαρμογές που ο βέλτιστος τρόπος κάλυψής τους απαιτεί τη χρήση ενός ειδικού τύπου αντλίας. Για παράδειγμα τέτοιες ειδικές αντλίες χρησιμοποιούνται για το πρεσάρισμα σωλήνων, βανών και δοχείων πιέσεως, όπως επίσης και ως πρέσσες σε παραγωγικές εφαρμογές, (κι όχι σε διαδικασίες δοκιμών), όπως πρέσες χυτηρίων κ.α. Πάντως μεταξύ των δικτύων κοινών παροχών μιας μεγάλης βιομηχανικής μονάδας(ηλεκτρικό ρεύμα, αέρας, ατμός, νερό υψηλής πίεσης,) η πλέον συνήθης διαθεσιμότητα αφορά στο δίκτυο εργοστασιακού αέρα (plant air κι όχι αέρα οργάνων). Για το λόγο αυτό οι αεραντλίες είναι οι πλέον συχνά χρησιμοποιούμενες «ειδικές» αντλίες στη βιομηχανία.
Τύποι αντλιών
Υπάρχουν διάφοροι τύποι αεραντλιών. Αυτοί όμως που συναντώνται συχνότερα κι έχουν τις περισσότερες εφαρμογές είναι δύο, οι αεραντλίες διπλού διαφράγματος και οι εμβολοφόρες αεραντλίες.
~ Αεραντλίες διπλού διαφράγματος. Έχουν σχεδιασμό πιο σύνθετο σε σχέση με τις εμβολοφόρες καθώς έχουν δύο άξονες πιλότους έναν εξωτερικά κι έναν εσωτερικά.
Ο εξωτερικός δέχεται μέσω ενός πνευματικού «πηνίου» την πίεση του αέρα δικτύου και κινείται κατά μήκος. Όταν φτάσει στο μέγιστο μήκος της διαδρομής, τότε από την αντιδιαμετρική πλευρά αυτής της κατεύθυνσης, ένα πιστόνι που βρίσκεται στο εσωτερικό της αντλίας κινείται προς τα κάτω και υποπιέζει έναν εσωτερικό άξονα πιλότο, ο οποίος με τη σειρά του μεταφέρει πεπιεσμένο αέρα στο κύριο πηνίο της βαλβίδας. Αυτό με τη σειρά του απλά παλινδρομεί και κατά τη μια φορά του επιφέρει θετικό εκτόπισμα
Καθώς ο άξονας πιλότος παλινδρομεί μπρος πίσω ο πεπιεσμένος αέρας μεταφέρεται στο κύριο πηνίο. Κατά τον τρόπο αυτό έχουμε την κίνηση του άξονα κατά μήκος της διαδρομής του να ανοιγοκλείνει κατάλληλα εσωτερικές βαλβίδες υποχρεώνοντας τα διαφράγματα της αντλίας να παλινδρομούν για να γίνει η μεταφορά του ρευστού προιόντος. Κατασκευαστικά σημειώνεται πως οι αεραντλίες αυτές φέρουν έναν αριθμό δακτυλιδιών στεγάνωσης, τα οποία συνδέονται κι αυτά με έναν άξονα πιλότο.
Πολλαπλές δυνατότητες
Οι αεραντλίες χρησιμοποιούνται συχνά για να παρέχουν μικρές ποσότητες υδραυλικής ενέργειας, είτε σε χαμηλές, είτε σε μεσαίες, είτε σε υψηλές πιέσεις. Στην παραγωγική διαδικασία χρησιμοποιούνται αφενός μεν για μικρής κλίμακας (ως προς την παροχή και το μανομετρικό), αλλά ειδικών απαιτήσεων μεταφορές ρευστών μέσων, αφετέρου δε ως πρέσσες σε χυτήρια, σε μηχανήματα πλαστικών και σε ιμάντες. Οι αεραντλίες εγκαθίστανται στις διάφορες εφαρμογές είτε ως οριζόντιες (συνηθέστερα), είτε ως κάθετες αντλίες. Στις συνήθεις αεραντλίες η διάμετρος του εμβόλου είναι μικρή και κυμαίνεται από 5/8’’ έως 3’’. Αυτές οι αντλίες ωστόσο έχουν τη δυνατότητα ανάπτυξης πολύ μεγάλων πιέσεων.
Για παράδειγμα μπορούν να επιτυγχάνουν πιέσεις κατάθλιψης που ξεκινούν από 103 psi όταν τροφοδοτούνται με αέρα δικτύου πίεσης 10 psig και μπορούν να φτάσουν 37.000 psi όταν τροφοδοτούνται με αέρα δικτύου πίεσης 100 psig. Ειδικοί σχεδιασμοί αεραντλιών επιτυγχάνουν ακόμα μεγαλύτερες πιέσεις κατάθλιψης Μια συνήθης διάταξη αεραντλίας περιλαμβάνει εκτός από την καθαυτή αντλία, φίλτρο αέρα, ρυθμιστή πίεσης, διάταξη λίπανσης και διάταξη μέτρησης της επιτυγχανόμενης υδραυλικής πίεσης. Στις περισσότερες διατάξεις περιλαμβάνονται ακόμα σφαιρική βαλβίδα απομόνωσης του κυκλώματος της αεραντλίας, αλλά και σιγαστήρας για απόσβεση των πιθανών κραδασμών κατά τη λειτουργία.
Οι ποικίλοι τύποι αεραντλιών μπορούν να προσφέρουν σημαντικές λειτουργικές δυνατότητες.
~ Μπορούν να διακινούν σχεδόν οποιοδήποτε ρευστό, από νερό μέχρι ρευστά που περιέχουν 90% στερεές ουσίες.
~ Έχουν τη δυνατότητα να ρυθμίσουν την παροχή τους από εξαιρετικά χαμηλές τιμές, όπως ένα γαλόνι ανά λεπτό, ως αξιοσημείωτα μεγάλες τιμές όπως 50m3/h
~ Μεταβολή της παροχής του ρευστού μέσα σε ένα μεγάλο εύρος τιμών μόνο με τη μεταβολή της παροχής του αέρα. Στις συνήθεις διατάξεις αεραντλιών η ρύθμιση της παροχής της αεραντλίας γίνεται και με το κατάλληλο άνοιγμα ή κλείσιμο της βάνας κατάθλιψης (που συνήθως είναι σφαιρική).
~ Αντιεκρηκτική λειτουργία. Από τη στιγμή που δεν χρησιμοποιείται ηλεκτρικό ρεύμα για την τροφοδοσία μιας αεραντλίας εύκολα μπορεί μια σχετική διάταξη να σχεδιαστεί ως αντιεκρηκτική και να λύσει με πολύ οικονομικό τρόπο προβλήματα μεταφοράς αναφλέξιμων ρευστών σε διάφορες βιομηχανίες. Επίσης δίνουν λύση σε μεταφορές και μη επικίνδυνων προιόντων σε διαβαθμισμένες όμως από άποψη αντιεκρηκτικότητας περιοχές διυλιστηρίων και βιομηχανιών πετρελαιοειδών. Πάντως πρέπει να σημειωθεί ότι οι αεραντλίες είναι μεν ακίνδυνες και οικονομικές, αλλά έχουν πολύ μικρότερες δυνατότητες μεταφοράς ως προς την παροχή και τπο μανομετρικό σε σχέση με τις ηλεκτροκίνητες ή (τις ασφαλέστερες αλλά και δαπανηρότερες από τις ηλεκτροκίνητες) ντηζελοκίνητες φυγοκεντρικές αντλίες.
~ Μπορούν να αναρροφούν αυτόματα χωρίς την παρουσία ρευστού στην αναρρόφηση.
~ Μπορούν σε περίπτωση λανθασμένου χειρισμού ή προγραμματισμού να εργαστούν και εν κενώ δίχως να μεταφέρουν ρευστό, χωρίς όμως να υποστούν βλάβη.
~ Μπορούν να εργαστούν εύκολα ως υποβρύχιες αντλίες, από τη στιγμή που η τροφοδοσία τους δεν είναι ηλεκτρική, γιατί για να εμβαπτιστούν στο νερό δεν χρειάζεται να διαθέτουν ειδικό κέλυφος υψηλής μηχανικής προστασίας που να ενσωματώνει κινητήρα και αντλία μαζί.
~ Μπορούν να εργαστούν με γεμάτη την αναρρόφηση.
Ωστόσο τα λειτουργικά πλεονεκτήματα των αεραντλιών δεν περιορίζονται στην υποστήριξη που προσφέρουν στην παραγωγική διαδικασία, αλλά επεκτείνονται και σε ευκολίες συντήρησης. Συγκεκριμένα.
~ Έχουν πολύ ευκολότερο σχεδιασμό σε σχέση με τους άλλους τύπους αντλιών και για το λόγο αυτό έχουν γενικά ευκολότερη συντήρηση.
~ Η βαλβίδα του αέρα σε πολλούς τύπους αεραντλιών μπορεί να αντικαθίσταται εύκολα χωρίς αποσυναρμολόγηση της αεραντλίας.
~ Η βαλβίδα του αέρα συχνά δεν χρειάζεται λίπανση.
~ Τα διαφράγματα μπορούν να κατασκευάζονται από το κατάλληλο υλικό ανάλογα με την εκάστοτε εφαρμογή και για το λόγο αυτό έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής.
Εκτός όμως από τις δυνατότητες των αντλιών που είναι κοινές για μια γκάμα αντλιών υπάρχουν και ιδιαίτερες δυνατότητες ξεχωριστές για συγκεκριμένα μοντέλα αεραντλιών. Μια τέτοια είναι η μείωση των επιδράσεων ψύξης, η οποία κυρίως επιτυγχάνεται με την εκκένωση του πεπιεσμένου αέρα μέσω περασμάτων αέρα τα οποία επιτρέπουν μια ελεγχόμενη διαστολή.
Κατασκευαστικά πάντως πρέπει να γίνεται ενίσχυση με νευρώσεις που μπορούν να ενεργούν σαν εναλλάκτες θερμότητας, στις περιοχές του κεντρικού BLOCK και στις επιφάνειες της αεροβαλβίδας ψύξης.
Μια ενδιαφέρουσα δυνατότητα έχουν ορισμένες αεραντλίες που χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις υγιεινομικής περίθαλψης, καθώς μπορούν να πληρούν τις προυποθέσεις μιας μεγάλης γκάμας υγιεινομικών προτύπων ( FDA, USDA e.t.c.)
Εφαρμογές
Οι αεραντλίες όπως προαναφέρθηκε μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρέσες είτε σε δοκιμές πίεσης εξοπλισμού και δικτύων, είτε σε συγκεκριμένες γραμμές παραγωγής(χυτήρια, πλαστικά) ικανοποιώντας παραγωγικές ανάγκες που οι άλλοι τύποι αντλιών αδυνατούν να καλύψουν. Ωστόσο χρησιμοποιούνται ευρύτατα και σε διάφορες χημικές και φαρμακευτικές βιομηχανίες, αλλά και σε βιομηχανίες
πετρελαιοειδών σε λειτουργίες, στις οποίες συνηθιζόταν να χρησιμοποιούνται αντλίες θετικής εκτοπίσεως. Έτσι λοιπόν χρησιμοποιούνται για μεταφορές και δοσομετρήσεις χρωμάτων, φαρμακευτικών υλών, τροφίμων, καλλυντικών, πετρελαιοειδών, χαρτοπολτών, διαβρωτικών χημικών και βιομηχανικών αποβλήτων. Βρίσκουν παράλληλα εφαρμογές και σε άλλες βιομηχανίες όπως στις μονάδες παραγωγής ημιαγωγών ή κεραμικών υλικών. Για τις δοσομετρήσεις συχνά μια διάταξη αεραντλίας συμπληρώνεται με μετρητή ροής στην κατάθλιψη. Με τη χρήση ηλεκτρικών σημάτων και μιας κοινής διάταξης αυτομάτου ελέγχου επιτυγχάνονται οι αναγκαίες για τη δοσομέτρηση ρυθμίσεις.
Ειδικότερες εφαρμογές έχουν στην άντληση υγρών από βαρέλια, όπου εντάσσονται σε διατάξεις που εγκαθίστανται στην οροφή του βαρελιού, αλλά και στην άντληση πολύ διαβρωτικών υγρών, ισχυρά όξινων και αλκαλικών. Το τελευταίο επιτυγχάνεται με αεραντλίες που είναι εξ ολοκλήρου κατασκευασμένες από ειδικό ανθεκτικό στη διάβρωση υλικό(π.χ τεφλόν). Όταν χρησιμοποιούνται ως βυθιζόμενες αντλίες πρέπει η εξάτμιση να βρίσκεται έξω από το υγρό.
Για εκκένωση δεξαμενών ενδείκνυται μείωση της πίεσης του διακινούμενου υγρού αφενός μεν μέχρι τις 0,7 ατμόσφαιρες όταν η αεραντλία έχει διαφράγματα από τεφλόν, αφετέρου δε μέχρι τις 1,05 ατμόσφαιρες για αεραντλίες με διαφράγματα από καουτσούκ και θερμοπλαστικά διαφράγματα
