Neddykket sentrifugalpumpe, design av sneglehus

Abstract

SammendragOppgaven omhandler et nytt design av Framo lossepumpe SD 125. Dagens versjon av pumpen ble i prosjektoppgave høst 2007 vurdert med tanke på hydraulisk design. Der ble det og diskutert en alternativ metode for å konstruere pumpen. Designkriteriet for nytt design vil blant annet være en hydraulisk virkningsgrad lik eller bedre en dagens utgave. Ved dagens design er volutt (sneglehus) i pumpen støpt, noe som fører til en massiv og dyr komponent. Dersom i stedet en lager volutt av pressede tynnplater som sveises sammen, kan det være med å redusere produksjonskostnadene til pumpen. For at det skal være teknisk mulig å produsere en slik utforming, vil volutt få en noe utradisjonell design. Metoden med presset volutt er prøvd ut på en mindre pumpe, Framo lossepumpe SD 100, og erfaringene som Frank Mohn Fusa AS sine ingeniører gjorde der er grunnlaget for design av den nye volutten. I kapittel 3 vises hvordan volutt er modellert opp.For å finne en design som gav høyest mulig virkningsgrad ble det modellert opp ulike varianter i CAD programmet Pro/Engineer. Dimensjonene for de ulike versjoner som er vurdert vises i kapittel 4. Geometrien for volutt, samt vannvei volutt og vannvei impeller importeres så til ANSYS Workbench for simulering av strømning og styrke. For vannveiene lages det så et grid i CFX-Mesh som brukes til CFD simulering i CFX. Resultatene fra CFX er deretter brukt som trykkbelastning for styrkeberegninger av volutt (ståldel).I kapittel 5 vises at den versjonen som gav beste ytelse var versjon 4. Den viste en høyere trykkhøyde enn dagens utgave og de andre versjonene som ble simulert, og en like god virkningsgrad, (0,82 for pumpen og 0,94 for impeller isolert). Den økte trykkhøyden gjør at en kan ha mindre diameter på impeller, noe som medfører at virkningsgraden vil stige ytterligere. I forhold til dagens utgave er beste virkningsgradspunkt for pumpen flyttet til en litt høyere volumstrøm.Etter at det er funnet en strømningsmessig gunstig design, er det gjort litt utvikling av den mekaniske konstruksjonen. Det er simulert styrke av volutt med både 6 og 8 mm plate, i tillegg til en versjon der øvre lokk i volutt er laget tykkere. Resultatene fra styrkeberegningen beskrevet i kapittel 6, viser at pumpen kan operere med et utløpstrykk lik 200 mVs uten at et brudd vil oppstå med en sikkerhetsfaktor på 1,5. Det ble brukt en ikke-lineær metode for materialet for å få frem et resultat nærmere det virkelige bildet.