Stel dat een afvalwaterzuiveringsinstallatie te maken heeft met effluent met een hoge concentratie en veel vaste stoffen. Het kiezen van de verkeerde waaier kan leiden tot verstopping, inefficiëntie, frequent onderhoud of zelfs volledige systeemuitval. Als de kerncomponent van centrifugaalpompen bepaalt de waaierselectie direct de prestaties, efficiëntie en levensduur van de pomp. Dit artikel onderzoekt waaier types, toepassingen, selectiecriteria en hoe een geoptimaliseerd waaierontwerp de algehele pompprestaties verbetert voor complexe vloeistoftoepassingen.

De waaier dient als de cruciale roterende component van een centrifugaalpomp en zet mechanische energie van de motor om in kinetische en drukenergie van de vloeistof. Door snelle rotatie creëert hij onderdruk om vloeistof aan te zuigen en gebruikt hij vervolgens centrifugaalkracht om deze via de uitlaat af te voeren.

De prestaties van de waaier hebben fundamentele invloed op de debiet, opvoerhoogte, efficiëntie en cavitatiebestendigheid van een pomp. Inzicht in waaier types, kenmerken en toepassingen is essentieel voor de juiste selectie van centrifugaalpompen.

De werking van een centrifugaalpomp is afhankelijk van de rotatie van de waaier. De door de motor aangedreven waaierbladen stuwen de vloeistof naar buiten via centrifugale beweging, waardoor een lagedrukzone in het midden ontstaat die vloeistof door de inlaat aanzuigt. Naarmate de vloeistof energie wint, neemt de druk toe voordat deze via de uitlaat wordt afgevoerd.

Het geometrische ontwerp, het aantal bladen en de rotatiesnelheid beïnvloeden allemaal de prestaties. Waaiers met grotere bladhoeken genereren bijvoorbeeld een hogere opvoerhoogte, terwijl waaiers met meer bladen een grotere debiet produceren.

Waaiers worden gecategoriseerd op basis van structuur en toepassing:

• Definitie: Bladen worden rechtstreeks aan de naaf bevestigd zonder voor- of achterschermen, wat de fabricage en reiniging vereenvoudigt, maar de efficiëntie vermindert.
• Toepassingen: Schone vloeistoffen zoals water of lichte oliën zonder vaste stoffen - veelvoorkomend in de chemische industrie, waterzuivering en de voedingsmiddelenindustrie.
• Voordelen: Eenvoudige constructie, gemakkelijk onderhoud, bestand tegen verstopping.
• Nadelen: Lagere efficiëntie, ongeschikt voor vloeistoffen die vaste stoffen bevatten.

• Definitie: Bladen volledig omsloten door voor- en achterschermen voor verbeterde sterkte en efficiëntie met de mogelijkheid om vaste stoffen te verwerken.
• Toepassingen: Afvalwater, papier- en mijnbouwindustrie voor vloeistoffen met zwevende vaste stoffen, vezels of deeltjes.
• Voordelen: Hoge efficiëntie, verwerkt vaste stoffen.
• Nadelen: Complexe constructie, meer onderhoud, gevoelig voor verstopping.

• Definitie: Bladen met slechts een achterscherm balanceren de voordelen van open en gesloten waaiers.
• Toepassingen: Vloeistoffen met minimale vaste stoffen zoals zanderig water of licht verontreinigd afvalwater in chemische, voedselverwerkings- of irrigatiesystemen.
• Vergelijking: Efficiënter dan open waaiers, maar moeilijker te onderhouden.

• Definitie: Verzonken bladen creëren een wervel voor uitzonderlijke passage van vaste stoffen en vezels.
• Toepassingen: Slurries met hoge viscositeit of sterk verontreinigd afvalwater in behandelings-, papier- en mijnbouwactiviteiten.
• Voordelen: Superieure verwerking van vaste stoffen, bestand tegen verstopping.
• Nadelen: Zeer lage efficiëntie, beperkte opvoerhoogte.

• Definitie: Brede, korte stroomkanalen optimaliseren de passage van vaste stoffen met behoud van een matige efficiëntie.
• Toepassingen: Afvalwater en slurries met grote deeltjes in gemeentelijke drainage, constructie en mijnbouw.

Het selecteren van de juiste waaier vereist evaluatie van:

• Vloeistofeigenschappen: Viscositeit, dichtheid, gehalte aan vaste stoffen, corrosiviteit.
• Prestatiebehoeften: Vereiste debiet en opvoerhoogte.
• Efficiëntiedoelen: Hogere efficiëntie vermindert de energiekosten.
• Onderhoudsfactoren: Toegankelijkheid en vervangingsfrequentie.
• Kostenoverwegingen: Aankoop versus operationele kosten.

Algemene richtlijnen suggereren open of gesloten waaiers voor schone vloeistoffen, semi-open of kanaalontwerpen voor een laag gehalte aan vaste stoffen en wervelwaaiers voor zware vaste stoffen of vezelachtige materialen.

De diameter van de waaier heeft een aanzienlijke invloed op de pompeigenschappen:

• Grotere diameters: Vergroten de debiet en opvoerhoogte, maar vereisen meer vermogen.
• Kleinere diameters: Verminderen de stroomvraag, maar verminderen de prestaties.

1. Debiet: Volume per tijdseenheid (m³/u of GPM).
2. Opvoerhoogte: Vloeistofhefvermogen (m of ft).
3. Relatieve dichtheid: Vloeistofdichtheid ten opzichte van water.
4. Viscositeit: Stroomweerstand die de efficiëntie beïnvloedt.
5. Concentratie van vaste stoffen: Deeltjesgehalte dat de slijtage- en verstoppingsrisico's beïnvloedt.

Waaier materialen moeten overeenkomen met de vloeistofeigenschappen:

• Gietijzer: Economisch voor water en algemene vloeistoffen.
• Roestvrij staal: Corrosiebestendig voor agressieve chemicaliën.
• Brons: Bestand tegen corrosie en slijtage door zeewater.
• Technische kunststoffen: Lichtgewicht, kosteneffectief voor milde chemicaliën.

De juiste waaierverzorging zorgt voor een betrouwbare werking:

• Regelmatige inspectie op slijtage, corrosie of scheuren.
• Reiniging om vuil en afzettingen te verwijderen.
• Tijdige vervanging van beschadigde onderdelen.
• Dynamisch balanceren om een soepele werking te garanderen.

Aanvullende factoren zijn onder meer:

• Enkelvoudige versus dubbele aanzuiging: Dubbele inlaten zorgen voor een hogere debiet en een evenwichtige axiale stuwkracht.
• Retrofitpotentieel: De meeste waaiers kunnen worden opgewaardeerd voor verbeterde prestaties.
• Hydraulische analyse: Nauwkeurige dimensionering vereist het afstemmen van de waaierafmetingen op de systeemvereisten.

Een geoptimaliseerd waaierontwerp maximaliseert de energie-efficiëntie en minimaliseert tegelijkertijd het verbruik - een cruciale overweging voor de verlaging van de operationele kosten.