Innowacyjna koncepcja konstrukcji i modyfikacji wirników pomp wirowych wolnobieżnych o ponad przeciętnej sprawności i wysokości podnoszenia

Pompy wirowe  z nowymi wirnikami o ponad przeciętnej sprawności

Pompy wirowe to jedne z najpowszechniej używanych maszyn na świecie, które można znaleźć począwszy od zmywarki a na elektrowni jądrowej kończąc. Dzisiaj trudno wyobrazić sobie bez takich urządzeń jakiekolwiek układy przemysłowy, instalacje technologiczne czy produkcyjną. Szacuje się, że 15% całej energii wyprodukowanej na świecie jest zużywanej do napędu pomp. Czy można zatem tak udoskonalić pompy, aby zwiększyć ich sprawność, co  wiąże się ze zmniejszeniem konsumpcji energii? Projekt „Innowacyjna koncepcja konstrukcji i modyfikacji wirników pomp wirowych wolnobieżnych o ponadprzeciętnej sprawności i wysokości podnoszenia” jest odpowiedzią na postawione powyżej pytanie. Projekt jest prowadzony przez dr. hab. inż. Janusza Skrzypacza, prof. PW z Katedry Inżynierii Konwersji Energii Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej, w ramach działania Proof of Concept finansowanego z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki 2021-2027 (FENG) i realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

W dzisiejszym świecie trudno znaleźć urządzenie bez pompy. Nawet w tak powszechnej maszynie jak  samochód można znaleźć przynajmniej cztery pompy (jedna zasila paliwem silnik, druga pompuje płyn chłodniczy, trzecia zasila spryskiwacze, czwarta dostarcza olej smarujący silnik)– których łączna moc może wynosić nawet. 5% mocy wytworzonej przez silnik. W elektrowniach cieplnych na potrzeby napędów pomp, niezbędnych do utrzymania procesu, zużywane jest około  od 2 do nawet 10% mocy wytworzonej przez elektrownię. Dlatego naukowcy wciąż pracują nad udoskonalaniem konstrukcji pomp wirowych, a badania prof. Janusza Skrzypacza wpisują się w ten trend.

„Projekt, który realizuję wraz z zespołem, bazuje na pomyśle wykonania na powierzchniach tarczy przedniej i tylnej wirnika wirowej pompy wolnobieżnej płytkich wgłębień, co ma na celu zmniejszenie tarcia tarcz wirujących oraz zwiększenie cyrkulacji cieczy, a tym samym wysokości podnoszenia pompy. Koncepcja ta została zgłoszona do ochrony patentowej, a w ramach projektu Proof of Concept zostaną przeprowadzone badania, mające na celu m.in.: zbadanie zjawisk przepływowych w nowych wirnikach, ocenę wpływu cech geometrycznych wgłębień na parametry pracy pompy, optymalizację kształtu wgłębień i ich rozłożenia na powierzchniach wirnika oraz określenie granic stosowania tego rozwiązania. Na podstawie otrzymanych wyników badań opracujemy wytyczne do projektowania takich wirników” – mówi prof. Janusz Skrzypacz.

Wstępne prace badawcze poświęcone sprawdzeniu koncepcji potwierdziły już wysoki potencjał tego rozwiązania. Dużą zaletą jest fakt, że może ona zostać użyta zarówno do projektowania nowych wirników, jak i w pewnym zakresie do modyfikowania konstrukcji już istniejących.

„Patent, który opracowaliśmy wraz z moimi współpracownikami, będzie mógł znaleźć zastosowanie w pompach o niskiej szybkobieżności, które charakteryzują się relatywnie niewielką wydajnością oraz relatywnie dużą wysokością podnoszenia. Przykłady wykorzystania to np. pompy w  układach smarowania, pomy pożarnicze, pompach centralnego ogrzewania, itp.” – tłumaczy prof. Skrzypacz.

Dr hab. inż. Janusz Skrzypacz od 25 lat pracuje na Politechnice Wrocławskiej, zajmując się tematyką hydraulicznych maszyn przepływowych. Jest autorem lub współautorem wielu publikacji naukowych, które ukazały się w  periodykach polskich i zagranicznych prelegent podczas wydarzeń branżowych, członek rad programowych. W swojej pracy brał udział w wielu projektach naukowo-przemysłowych jak na przykład: modernizacja dużych pomp diagonalnych, modernizacja dużych pomp wielofazowych, konstrukcja i wdrożenie napędu LNG dla promu SamsoFerry, projekt systemu kriogenicznego akceleratora ESS w Lund w Szwecji. Najbardziej fascynują go  jednak zagadnienia związane z konstrukcją i eksploatacją pomp wirowych, szczególnie pracujących w zakresie bardzo małej szybkobieżności.