Ścieralność erozyjna wirników pomp wirowych w zależności od stosowanego materiału

(1)

Z E S Z Y T Y N A U K O W E - P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J

PRACE HABILITACYJNE Nr 8

ENERGETYKA

Nr 7

■

U

,________________________

(2)

Spis treści

1. W s t ę p ...3

2. Z ja w isk a w p ły w a ją c e na ży w o tn o ść p o m p ... 4

3. M etod y o k reśla n ia ś c i e r a l n o ś c i ... 7

4. W łasna m etod a badań oraz w p row ad zon e w sk a ź n ik i p od at n ości na ściera ln o ść e r o z y j n ą ...10

5. P rzeb ieg badań i o b se r w a c ji w ła sn y c h w lab oratoriu m . . 12

6. Z e sta w ie n ie w y n ik ó w o b serw a cji i b a d a ń ... 19

7: O m ó w ien ie w y n ik ó w . ...23

8. W skazania d otyczące d a lszy ch b a d a ń ...24

9. W n i o s k i ... 25 10. B ib lio g r a f i a ...2fi

(3)

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

ZESZYTY NAUKOWE Nr 40

M A C IE J Z A R Z Y C K I

SCIERALNOSC EROZYJNA WIRNIKÓW POMP WIROWYCH

W ZALEŻNOŚCI 00 STOSOWANEGO MATERIAŁU

P R A C A H A B I L I T A C Y J N A

Data otwarcia przewodu habilitacyjnego 24. II. 1961 r.

G L I W I C E 1 9 6 1

(4)

R ED A K T O R ZESZY TÓ W N A U K O W Y C H PO L IT E C H N IK I S L Ą S K IE J

Prof. dr inż. A ndrzej Grossman

O dd an o do w y k . 29. V. 1961 r. N-12 N a k ład 300+30 egz.

A rk u szy d r u k u 4 '/. P ap . p o w ielacz, k i. V 61X86,70 g. Z am ó w ien ie n r 757 Z ak ład P ro d u k c ji Pom ocy N au k o w y ch P o lite c h n ik i Ś lą sk ie j w G liw icach

(5)

N r 40

Z E SZ YT Y NAUKOY/E PO LITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

En e r g e t y k a z »7 1961

MACIEJ ZARZYCKI

Katedra Pomp i Silników W odn y ch

Ś C I E R A L N O Ś Ć E R O Z YJN A WI RN I K Ó W POMP W IROWYCH W ZALEŻNOŚCI OD S TOSOWANEGO M A TERIAŁU

1. Wst ęp

Jednym a g łównych zadań stojących przed p r z e m ys ł e m ma

szyn g órniczych jest stała poprawa jakości i własności r u c h o wy c h produko w a n y c h maszyn, zwiększenie ich trwało- ści oraz zmniejszenie kosztów wytwarzania, przy wykorzy- staniu b ędący ch do dy spozycji materiałowo

Jako zagadnienie szczególnie ważne dla górnictwa, zo

stał wys unięt y przez Minister s two Górnictwa i En e rgetyki p r ob le m zwiększenia żywotności pomp. 0 znaczeniu i ważno

ści pomp jako mas zy n stosowanych w kopalniach, m i ę dz y in

nymi może świadczyć fakt, że w kopalniach węgla w Polskim P rz emyśle Węgl o w y m przypada na jedną tonę uroblcu średnio około 3,2 ęj nP wody, którą trzeba wypompować na powierz- chnię*)[l] „ Polepszenie jakości pomp i zwiększenie ich p ew ności ruchu, ma więc nie zmiernie duże znaczenie dla g os p o d a r k i narodowej, pozwala bowiem na zaoszczędzenie materiałów, zmniejszenie nak ł adó w f in a nso w ych na rem o n ty, na czas postojów pomp oraz kosztów eksploatacji przez utrzymanie dobrej sprawności masz y n przez dłuższy okreso

Na l e ż y podkreślić, że obecnie w kraju w budowie pomp p r z e zna c zony ch do tr ansportu wody mechanicznie zanieczy

szczonej, jakość ro z w i ą z a ń ko n str ukcyjnych jest lepsza niż jakość wy konawstwa i jakość stosowanych materiałów»

Pompy będące w pro du kc ji seryjnej, które w b a daniach od

b io rcz y ch m ają wł a ś c i w ą charakterystykę i dobrą sprawność, po k r ót k im czasie ru ch u w kopalniach, tracą pierwotną wy

dajność, wysokość podnoszenia i sprawność«, Jest to w y wo łane głownie przez szybkie niszczenie części wewnętrz-

'bez uwzględnienia wody podsadzkowej

(6)

4 Maciej Zarzycki

n y c h pompy oraz p o w i ę k sza n ie się luzów pomiędz y p o s z c z e g ó l n y m i częściami, jak na przykład: pomięd z y szyjami wi r nik ó w a p i e r ś c i e n i a m i uszczelniającymi, p o mię d zy tu

lejami o c hronn ym i w a ł u a tulejami w k a d ł uba c h pomp itp®

Ponieważ spośród w e w n ę t r z n y c h części pomp wir o wy c h n a j s z y b s z e m u z n i s z c z e n i u na skutek ścieralności erozyjnej u l e g a j ą wirniki, przeto w pracy niniejszej zajęto się głównie b a d a n i e m w i r n i k ó w w y k o n a n y c h z r ó ż n y c h m a t e r i a łów. Nale ż y jednak podkreślić, że w y n i k i obserw a cj i do

tyczące ś c i e r a l n o ś c i wi r n i k ó w mogą być ró w nież w y k o r z y stane przy doborze m a t e r i a ł ó w na inne lane części w e w n ęt r z n e pomp.

2 a Zja w i s k a wpły waj ą ce na żywotność pomp

Na żywotność częś ci w e w n ę t r z n y c h pomp w p ły w a j ą prze

de w s z y s t k i m trzy zjawiska:

a) kawitacja, b) korozja,

c) erozja.

2»1. Kawitac.ia

S pad e k ciśn i e n i a cieczy w ja k imk o lwi e k m i ejs c u w e w n ątr z pompy wirowej poniżej ciśnienia pary nasyconej przy danej temperaturze, powoduje w y dzielanie się drob

n y c h p ęch erz ykó w pary tej cieczy oraz gazów w niej ro z p u s z c z o n y c h [2] , [3] , [4] , [5] , [6] » [7] .

Pęc h e r z y k i pary są porywane przez prz e pł y w a j ą c ą ciecz i pr zenoszone do obszaru o w y ż s z y m ciśnieniu, gdzie skra

plają się. Skraplanie to odbywa się w czasie 'C' = 0,003 sec i tow arz ysz y mu na g ł y wzrost ciśnienia m a jąc y cha

ra k t e r u d e rz eni a hydraulicznego» U derzenia te na s t ęp u ją szybko po sobie. P ęc h e r z y k i pary ul e g a j ą zgni e c en i u za

rów n o na p o w i e r z c h n i e le mentów w e w n ę t r z n y c h pompy, jak też w m i e j s c a c h w g ł ę b i e ń (nps pęknięć, r ys itp«)» w y w o łując uszkodzenia. P rz y s i ln ie js zy m natężeniu. k a w i t a c j i s zostają wywoł an e drgania, które m o g ą przenosić się na całą pompę a nawet na p r zew o dy rurowe i na fundament pompy.

Na powstanie k a w i t a cji mo gą wpływ a ć błędy konstruk*»

cyjne, n iewła ś c i w e wyk o nan i e oraz nie odp o wie d nia insta

lacja i obsługa.

(7)

Ścieralność erozyjna wirników pomp wirowycho»® 5

Do cie kawych bad ań nad za chowaniem się ró ż n y c h matę- ria łów pod dany c h działaniu kawitacji należą eksperymenty prze p r owad zon e przez So Ke r r ’a M i HoSchroter'a [9] <, 2 „ 2 0 Koroz.ia

D r ugi m zjawiskiem w y w o ł u j ą c y m niszczenie m e ta l o w y c h części w e w n ę tr zn yc h pomp jest korozja p o ] » Korozja jest to zjawisko polegające na n i s zc ze ni u metali lub ich sto

pów pod w p ł y w e m chemicznego lub e lektrochemicznego dzia- łania ośrodka»

Korozja chemiczna jest spowodowana d ziałaniem na me- tal suchych gazów lub cieczy n iez d o l n y c h do przewodzenia elektryczności,.

Korozja ele k t r ochemiczna jest wywołana p o w s t a w an i e m m i e j s c o w y c h ogniw e l e kt ro ch em ic zn yc h w obecności elekt r o

litu, Miejsca o potencjale ni ż s z y m stanowią anody ogniw, miejsca o potencjale wy ż s z y m są katodami» Proces korozji elektrochemicznej składa się z dwóch zjawisk wzajemnie od siebie zależnych a mianowicies

a) procesu anodowego, polegającego na prz e jśc i u jonów m e t a l u z anody do r o z t w o r u (elektrolitu),

b) procesu katodowego,, p ol egającego na neutral i z ac j i nad miaru elektronów poz o st a ł y c h w metalu»

Szybkość korozji zależy od w i e l u czynników między in

nymi od r o dzaju met al u i jego struktury oraz od gła dk o ści powierzchnio Obserwacje wykazały, że części maszyno- we o p o w ie rzchn ia ch szlifowanych korodują słabiej niż te same części o powi e r zc h nia c h o m n i ejsz y ch gładkościach»

Na postęp korozji m a ją również wpływ czynniki me c h a niczne, jak naprężenia we wnętrzne oraz odkształcenia sprężyste i pastyczne materiału» Wzrost temperatury na ogół przyspiesza korozję» Czas ma wpływ na szybkość korozji» P oczątkowa szybkość korozji jest większa, a na-

stępnie stopniowo maleje» Ciśnienie w ośrodku korozyjnym wywiera również wpływ na szybkość korozji»

Jak wynika z uprzednio przytoc zon y ch uwag, konstruk

cja pompy oraz jej wykonawstwo, mat eriały i obsługa mają duży wpływ na powstawanie, bądź zapobieżenie lub zmniej

szenie działania korozji» Niektóre metody pomia r u koro

zji są ujęte normami państ wo wy mi [ u l [12], [ u ] o

(8)

6 Maciej Zarzycki

2o3o Eroz.ia

E r o zja jest to ścieranie częś ci w e w n ę t r z n y c h urzą- d z e ń t r a n s p o r t u j ą c y c h ciecze m e c h a n i c z n i e zanieczyszczone spowodowane przez pr ze pł yw aj ąc e m e d i u m

[io], [UL

Eroz j a zmniejsza w y b it n ie żywotrość pomp p om p ują c y ch ciecze m e c h a n i c z n i e zanieczyszczone. Zniszczenia wywoła- ne erozją są szczególnie dotkliwe w po m p a c h s tosowanych w górnic twie i są t y m większe, im zawartość p i a s ku kwar

cowego w pompowanej w o dz ie kopalnianej jest większao Sz c zególnie n i e k o r z y s t n i e wpły w a erozja także na trwa»

łość pow ł o k ochronnych» stoso wa ny ch do za bezpieczenia w e w n ę t r z n y c h części pompo

Erozja w zale ż n o ś ci od r o d z a j u ośrodka może być wywo- łana: u d e r z e n i e m kroplowym, bądź tak zwaną eroz ją pias

kową.

Ud e r zenia kroplowe (uderzenia strumienia cieczy) po

w o d u j ą mecha n i c z n e niszcz e nie p owi e rzc h ni części p o m p y 0 W y w o ł u j ą one znaczne na pr ę ż e n i a miejscowe, tym więk s z e

im p r ę d k o ś c i są większeo Z n iszczenia te m ają charakter podobny, jak w p r z y p adk u kawitacji.

Dla okreś le n i a stopnia zużycia na skutek ś cie r al n o ś ci erozyjnej wy wołanej u d e r z e n i e m kroplowym, przepr ow a d z a się b ada nia la b oratoryjne na p ró bkach materiałów. Prób k i m o cu j e się w s p e c j a l n y c h ur z ą d z e n i a c h na obwodzie obra- cającej się tarczy, na którą działa strumień wody. Ten sposób bad ań ma charakter orientacyjny, daje on jednak pew ien pogląd na s t o pień odpo rn oś ci m a t eri a łów na erozję s po wo d o w a n ą u d e r z e n i e m kroplowym. Metoda ta może służyć równ i e ż do or ie n t a c y j n e g o okr e śle n ia odp orności b ad anych m a t e r i a ł ó w na kawitację®

Erozja piaskowa w p o mp ac h w ys tępuje przy transporcie m e d i u m s kładającego się z f az y ciekłej i stałej® Zależy ona od stopnia z a n i e cz y s z c z e n i a pompowanej wod y ciałami stałymi, od r o z m i a r ó w i w ł a s n o ś c i c z ąst e k ciał stałych, k ie r u n k u i p r ę d k o ś c i przepływu, a także w ł a s n o ś c i che~

m i c z n y c h wody. Jeżeli w s tr umieniu transportowanej w o d y ilość c z ąst ek ciała stałego wz r asta to proces ścieralno- ści erozyjnej staje się intensywniejszy. W i e l k o ś ć czą- stek fazy stałej i ich twardość są n a j w a ż n i e j s z y m i czyn

n i k a m i w p ł y w a j ą c y m i na e r o z j ę 0 Badania Ł.Szrejnera^

O.Petrowej i W . J a k u s z e w a [15] potwierdziły, że ścieral

ność erozyjna mat e r i a łów zwiększa się gdy c z ą stk i ciała stałego przeno sz on eg o prze z płyn są twardsze. Zmiany k i er u n k u strumienia transportowanej cieczy oraz prędko-

(9)

Ś c ieralność erozyjna w i rni k ów pomp wirowych»o o 7

sci p r z e pływu również w pły w ają na e r o z j ę 0 Ścieralność erozyjna jest tym w ię ks za im zmiany kierunku przepływu zachodzą pod os t rzejszymi kątami oraz im większe są p r ędkości prze pł yw u p ł y n u 0 Doświadczenia przeprowadzone przez WoŁomakina i WoSaw cz en kę w y k a z a ł y 9 że wraz z zwię—

k s z e n i e m stopnia a kt ywności chemicznej fazy c i e k ł e j , ero<

zja m a te riałó w szybko rośnieo N ieznaczne już zakwaszenie cieczy przyspiesza proces ścieral n ośc i erozyjnej [16]o

D o t ych cza s przeprowadzone badania w CSRS, WRL„ NRD, A u s t r i i i Francj i nad erozją w po mpach miały charakter raczej sporadyczny i były wyk onywane albo na p ompach bę

d ą c y c h w normalnej e ksploatacji albo na urz ą d z e n i a c h la- boratoryjnycho

W pompac h zjawiska k a w i t a c j i 9 korozji i erozji wys t ę pują najczęściej razem« Pra ktycznie jednak» zależnie od wa run k ó w pracy p o m p y 9 jako główny czynnik występuje je

dno z wyżej w y m i e n io ny ch zjawisko Ponieważ w pompach stoso w anyc h w górnictwie w ę g l o w y m główny m czynnikiem w p ł y w a j ą c y m na niszczenie części w e w n ę t r z n y c h pomp jest przede w s z y s t k i m erozja, w pracy zajęto się określeniem odporności ma teriałów na ś ci eralność erozyjną»

Ostatnio w ZSRR* USA, Szw ajcarii oraz w NRP zapocząt

kowano pierwsze prace nad u s t a l eni e m metod bada ń dla oceny o d porności mat e ria ł ów na ścieralność erozyjną<>

3o Metody określania ścieralności

3_o.1 o Stosowane dotychczas m e to d y ba d a ń ścieralności Na podstawie dotychczas o p ublikowanych prac dotyczą

cych b a d a ń ścieralności mat er ia łó w można stwierdzić, że w b a d ani ach tych są stosowane następujące metody?

1) badania m a t e r ia łu części maszynowej podczas ruchu m a szy ny w n o rm al ny ch wa r u n k a c h e k s p l o a t a c y j n y c h 2 ) badania m a t e r i a ł u części maszynowej podczas ruchu

m a szy ny w w a r u n ka ch zbliżonych do normalnej eksplo

a t a c j i

3) badania mat e r i a ł u na próbk ac h w m a s z y n a c h labora- toryjnychj przy stworzeniu warunków p odobnych do normalnej pra cy odpowiedniej części maszyny^

4) badania ma t e r i a ł u na pró bkach w ma s zynach laborato

r yjny ch nie stwarzających warunków zbliżonych do normalnej pracy części maszynowej o

(10)

8 Kaciej Zarzycki

N a l eży podkreślić, że na po d stawie wł a s n o ś c i materia»

łu oraz znajomości z ew n ę t r z n y c h warunków, nie zawsze mo ż na p r zew idz i e ć jak będzie zachowywać się materiał p o d d a n y ścieraniu«,

Zasadnicze dane dla ustal e nia p r a k t y c z n y c h w ni osków dla określonej i n st al ac ji daje d -świadczenie e k s p l o at a cyjnej, czyli bada ni e p r z epr o wad z one w e d ł u g m eto d y pier- wszejo Tego r o d z a j u b ada n ia prze pro w adz o ne w przecięć tny c h w a r u n k a c h e k s p l o a t a c y j n y c h maszyny, z ezwalają na uwz glę d n i e n i e r z e c z y w i s t y c h w ar u n k ó w prac y i obsługig, które trudno jest ustalić, stosując inne met ody badań®

Metoda ta ma jedn a k i wady®

Pr z ep r o w a d z e n i e b a d a ń na m a s z y n a c h b ę d ą c y c h w n o r m a l n y m ruc h u napot y k a często na duże trudności® P o le g a j ą one na n i e m o ż n o ś c i w y ł ą c z e n i a danej m asz y ny z e k s p l oa t a

cji przy zabud o w a n i u i w y b u d o w y w a n i u b a d a n y c h części®

P o n a d t o w y n i k i b a d a ń prze pro w adz o ne p o dłu g meto d y pier

wszej nie są porównywalne, gdyż w w a r u n k a c h r u c h o w y c h n a jc z ęśc iej nie można jednocześnie określić wsz y s t k i c h cz ynni k ów w p ł y w a j ą c y c h na w y n i k i doświadczenia®. Dlatego częściej przy b a d a n i a c h ś c i e ra ln ości stosuje się ekspe

r y m e n t y po dł u g metody; drugiej i trzeciej® Najczęściej znajduje zastosowanie metod a trzecia®

W i ę k s z o ś ć o p r a c o w a n y c h do t ychczas m a s z y n i ur z ą d z e ń l a b o r a t o r y j n y c h do badania ści e ral n ośc i nadaje się do b a d a ń nad ś c i e r a l n o ś c i ą w s p ó ł p r a c u j ą c y c h ze sobą części m aszynowych, jedn a k nie nadaje się do ba d ań nad ś ci e ra l n o ś c i ą ero z y j n ą [173 o W y j ą t e k stanowi aparat S t a u f f e r ’a i m a s z y n y o k o n s t r u k c j i zbliżonej do tego urz ą dz e n i a

[18] , [19]®

Aparat l a b o r a t o r yj n y S t a u f f e r a składa się z tarczy do której pro stopadle na obwodzie przymoc o wan e są b a d a ne p r óbk i o śr ednicy 10 m m i dł ugości 50 mm. Tarcza wraz z p ró b k a m i w czasie doświadczenia jest zanurzona w n a czy niu z w o d ą zawier aj ąc ą 60 do 70% cz ą s t e k ciał sta

łych® T a rcz a w r a z z pró b kam i obraca się z p r ę d k o ś c i ą ob

w o d o w ą 5*83 m/sec® M i e r n i k i e m odpo rno ś ci mat e r i a ł ó w na ścieranie erozyjne jest ob li cz en io w y st o sun e k u b y t k u m a sy p r ó b k i badanej i w z o r c o w e j . Jako próbkę w z o r c o w ą sto

sowano próbkę w y k o n a n ą ze stali o zawartości 09,6% C £ tw a r d o ś c i 180 k u / m m 2 0

Do b a d a ń śc i e r a l n o ś c i erozyjnej m a t e r i a ł ó w skonstru

owano r ów nie ż urzą dz en ie składające się z tarczy do ob

w o d u której pr o m i e n i o w o przymoco w uje się badane p r ó b k i

(11)

Ścieralność erozyjna w i rników pomp wirowycho-oo 9

o w y m i a r a c h 75x25x9 ram [20]„ Tar cza wraz z próbkami za

nurzona jest w naczyn iu z ciec z ą i posiada 300 obrotów na m i n u t ę 0 Ubytek określa się w gramach na metr kwadra—

towy i 24 g o d z i n y 0

3 q'2 o D o t ychczas stosowane w s k a ź n i k i podatności na ście- ranie

Ścieral nośc i ą nazywamy podatność powierz c hni m a t e r i a łu na zużywanie się w s k u t e k tarcia [2 1 ] 0

Znane są n as tępujące sposoby określania wskaźników śc ie ral ności materiałów?

to W yzna cze n i e zmian l iniowych wymiarów badanej prób

ki w kierunku n o r m a l n y m do powierzchnio Jeżeli li

niowe zużycie A l zachodzi w czasie Ar to sto

sunek -jfe- zwany " int e nsywnością liniowego z u ż y c i a ” może być u w a ż a ny za w s k a ź n i k podatności na ściera- nie»

2« Pomia r wymia ró w ro wka "wytartego" w o k reślonym czasie w badanej próbce«.

I«- Określenie ^ubytku masy bądź objętości badanej prób

ki lub części maszynowej o Masa u suniętego na sku

tek: ścierania m a t e ri ał u w okr eślonym c z a s i e b ą d ź po określonej liczbie obrotów n p 0 przez tarczę lub

sworzen, może być także uznana za ws k a ź n i k ście

ralności, co może być wy zyskane dla porównania ró ż n y c h m a t eriałów pod w z g l ę d e m ich odporności na ścieranie»

Dwa pierwsze z w y m i e n i o n y c h sposobów nadają się do określenia pod a t n o ś c i na ścieranie przy w z a j e m n y m prze

suwaniu się dwu stykających się części maszynowycho Spo

sób trzeci może być zastosowany także do określenia ście

r a ln o ś c i erozyjnej o Nadaje się on jednak głównie do czwartej metody badań, która najmniej dokładnie odwzoro

wuje faktyczne w a r u n k i eksploatacyjne» Dlatego w pracy niniejszej nie zastosowano żadnej z opisanych wyżej me

tod określania wskaźnika poda t noś c i na ś c i era n ie 0

(12)

10 Maciej Zarzycki

4» W ł a s n a metod a bad a ń oraz w pr owa d z o n e ws kaź n ik i p o d a t n o ś c i na śc ieralność er o zyjną

Ś c ieralność erozyjna zależy od wie l u czynników, któ

re podano w roz dz ia le 2®3* P on ie wa ż d o t y chc z as nie istnieje żadna z n or ma li zo wa na metoda badań, zdecydowano us t ali ć wła sną metodę® Metoda ta polega na prz e p r o w a d z e niu b a d a ń na u r z ą d z e n i a c h laboratoryjnych, przy zastoso

wan i u pomp seryjnie p r o d u k o w a n y c h w w a r u n k a c h bardzo z bl i ż o n y c h do normalnej eksploatacji. Do ba d a ń p r zyjęto 4 ustalone typy wirników. Dla w s z y s t k i c h mat eri a ł ów przyj ę to jednakowe i ustalone w a ru nki badań: ustalony rodzaj c z ą s t e k ciała stałego zawieszonego w wodzie, usta- loną koncentra c j ę i ust a lon y czas badań. (Przyjęcie

z no rmali zow ane g o czasu bada ń stało się zresztą mo ż liwe dopiero po b a d a n i a c h próbnych)® P r z y j ę t ą met o dę b a d a ń opisano dokładniej w d al s zym ciągu pracy. W y n i k i u z y s k a ne w b a d a n i a c h p o t w i e r d z i ł y w ł a ś c i w y dobór założeń.

W związku z tym możn a zaproponować, by p r zyj ę t ą przez autora met odę ba d a ń uznać za znormalizowaną.

Dla określenia p o d a t n o ś c i b a d a n y c h m ateriałów na ścieraln ość erozyjną, zastosowano dwa wskaźniki, w s k a ź n i k m a s o w y ś c i e r a l n o ś ci erozyjnej Kjg i w s k a ź n i k obję

toś c i o w y ście ra l n o ś c i erozyjnej L^g (obydwa w s k a ź n i k i odnoszą się do 8 g odzin doświadczeń, co zaznaczono za pomo c ą ind eksu "8 ". Indeks ”1" odróżnia w s k a ź n i k i wyzna»

czone la boratoryjnie od wskaź ni kó w w y z n a c z o n y c h w w a r u n k a c h eksploatacyjnych)

W s k a ź n i k m a s o w y śc i era l noś c i erozyjnej K t8 określa s to sunek Gu ubyt k u m asy w ir nika w y k ona n ego z badanego m a t e r i a ł u do u b y t k u masy GUw w ir n ika wzor c owe g o w y k o nanego z żeliwa Ż 1 26

K 18 = G uw

Średni m a so w y w s k a ź n i k ś c i e r a ln ośc i erozyjnej

określa ś rednią ścieral n ość w s z y s t k i c h typów w i r n i k ó w ” zas to s o w a n y c h w b a d a n i a c h i jest średnią a r y t m e t y c zn ą w s k a ź n i k ó w K l 8 Ł, K l8K, K l£g_ Ł i K l8s_ K w y z n a c z o n y c h

(13)

Ścieralność erozyjna wir ników pomp wirowych»o o 11

dla wirnikowi łopatkowego*, d w u k a n a ł o w e g o 8 śmigłowego o średnicy D = 134 m m i śmigłowego o średnicy D =115mm

Z z

V K ?8 Ł * K iaK * K 8 S~Ł * K 8 S~K . *

I8 s 4 '

W s k a ź n i k masowy ś cieralności erozyjnej jest zdefinio=

w a n y podobnie jak w s k a ź n i k odporności na ścieranie wpro=

wadz o n y przez Stauffera D e ] . W s k a ź n i k masowy nie w y starcza jednak dla określenia poda tnoś c i ma t eriałów na ś cie r aln ość e r o z y j n ą * ) a 0 stopniu zniszczenia wirnika decyduje bowie m nie u by t e k masy lecz uby t ek objętości»

Działanie wirnika zależy od jego k s z t a ł t u 9 ubytek obję- tości jest więc p a r am et re m d e cy du ją cym o stopniu pogor=

szenia parametrów pracy p o m p y * * ) 0 Dlatego oprócz maso~

wego ws k aźnika ś c i eralności e r o z y j n e j , wprowa d zon o obję=

tościowy w s k a ź n i k ś c ieralności erozyjnej o

W s k a ź n i k objętościowy śc ieralności erozyjnej L q jest to stosunek u b y t ku objętości V u wirnika wykonane=

go z ba d anego m a t e ri ał u do ubyt ku objętości V wirni=

ka w z o r cow ego wyko n a n ego z żeliwa Ż 1 26;

V

r

_UW

Ł w - f - ^(a)

Ws kaźn ik objętościowy ścieralności erozyjnej można obliczyć znając wskaźn ik masowy oraz gęstości materiałów

G K li

t _ u . f__w__ ^ w ,

|8 s * y_{9 U} 0 G ~ 8s ° y

UW i^u

*)Autor składa podziękowanie d o c 0 mgr inżo MoArkusze- w s k i e m u za zwrócenie uwagi na nie dostatki masowego wskaźnika ścieralności«,

**)Przytoc zona krytyka masowego wskaźnika ścieralności ęozostaje oczywiście słuszna także przy ro zpatrywaniu ś cieralności k a w i t a c y j n e j 0 Sposób ustalania kolejno=

ści mat eriałów przyjęty przez Schrotera 191 pod wzglę=

dem odp orności na kawitację nie jest więc poprawny i p o w inien być odpowiednio skorygowany«

(14)

12 Maciej Zarzycki

g d z i e ;

7 g / c m - g ę s tość m a t e r i a ł u z którego wy k on a n y jest u w i r n i k badany,

7 g / c m - g ę s tość m a t e r i a ł u z któ rego jest w y k onany w i r n i k w z o r c o w y z ¿eliwa Ż1 26«

5 © F r z e b i e g b a d a ń i obs e r w a c j i w ł a s n y c h w la b o r a t o r i u m

O rientacyjne b ad ania poprzed za jąc e doświad cz e n i a la

borat ory jne p r z e p r o w a d z o n o na po m p a c h tra n s p o r t u j ą c y c h wodę z a n i e c zys z c z o n ą piaskiem, znajdu jąc y ch się w n o r m a l n y m ru chu w kopalniach. B ad an ia wykazały, że żywot

ność wi rników jest niewyst arc z ają c a. D o ś w i adc z e ni a w k op a l n i a c h pr ze pr ow a d z o n o z w o d ą o odczynie p H b l i sk i m o b o ję tnemu (6 ,5 do 8 ,5 )? przeto można było pominąć wpływ ko r ozji na ma t e r i a ł b a d a n y c h wirników. Starano się r ó w nież przez o d p o w i e dn i ą obsługę pomp nie dopuścić do po

ws t a n i a kawitacji. Dla p og ł ębi e nia roze z nan i a p r z e p r o w a dzono badania laboratoryjne. Do św i a dcz e nia miał y na ce

lu ustalenie, jakie części pomp, a zwłaszcza wirników, w y k o n a n y c h z r ó ż n y c h materi a łów u l e g a j ą głównie zni

szczeniu.

5.1s Instalac.ia badawcza

W r o k u 1957 po u z y s kan i u z R e s o r t u Górnictwa i E n e r g ety k i oraz ze S z k olnictwa W y ż s z e g o subwencji i zapew- - n i e n i u pomocy w n a b y c i u m a s z y n i urządzeń, p rz ystąpiono

do za p roj ektowania i b u do wy s ta nowisk b a d a w c z y c h w la

b o r a t o r i u m oraz p r z y g ot ow an ia badań nad ści e ra l n o śc i ą e roz y j n ą (żywotnością) części w e w n ę t r z n y c h pomp. Opraco»

wan o projekt inst a lac j i badawczej oraz u łoż o no plan b a dań, w yma g a n y c h ek s p ery m ent ó w i obserwacji, które n a l e żałoby wykonać, aby w sposób p r aw i dło w y określać i do

bierać m a t e ri ał y na części wewn ętr z ne pomp, stosowane do t r a n spo rtu cieczy m e c h a ni cz ni e zanieczyszczonych.

Badani a obejmowały!

a) określenie u by tków masy i ob j ętości wi r n ik ó w pomp w i r o w y c h o d ś r o d k o w y c h (łopatkowych i kanałowych) oraz wi r n i k ó w pomp śmigłowych. E k s p e r y m e n t y były przep ro w a d z a n e w o k r e ś l o n y m czasie i przy u s t a l o nej objętościowej k onc e ntr a cji piasku w wodzie;

(15)

dc ieralność erozyjna wi rników pomp wirowychooo_____ T3

b) obserwacje jakie części pomp, a w szczególności wirnikó w uleg aj ą głównie u sz ko d zen i u bądź zużyciuo Maszyny, urządzenia, przyrządy pomiarowe oraz wirn i k i przezn a czo ne do badań, wykonane z r óżn y ch m a t e r i a ł ó w 9 otrzymano z szeregu zakładów podle g łyc h M i nis t er s t w u Górnictwa i Energetyki* M i n i s t er st wu P r z e my s łu Maszyno»

wego oraz M i n i s t er st wu Szkolnictwa W y ż s z e g o 0 Zabrzańska Fa b ryka Maszyn Gó rniczych w Zabrzu dostarczyła pompy wi=

rowe typu EW 50 w ra z z silnikami typu S0JV~a»32b produk»

c j i P ołud nio wyc h Zakładów W y t w ó r c z y c h Silników Elektrycz n y c h w Tarnowie - r a z e m z kablami oponowymi i gumowymi p r z e w o d a m i rurowymio Zakłady Naprawcze Mas z yn Elektrycz»

n y c h w Dąbrowie Górniczej dostarczyły specjalnie wyko»

nany do ba d a ń transformator o przekładni 380/220/127 V o mocy 15 k V A 0 Zakłady Konstrukcyjno=Mechanisacyjne P r z e m y s ł u W ę g l ow eg o w Gliw ic ac h wykon ały w hali prototy»

pów po d stawy do pomp oraz zbiorniki i specjalne wkłady do zbiorników o n ac hy l o n y c h ścianach bocznycho

Części instalacji elektrycznej, jak tablice rozdziel»

cze, w y ł ącz nik i do silników elektryc z nyc h oraz p r z e w o d y9.

dostarczyła Fo litechnika Śląska - Dział Głównego Mecha- nikao

W i r n i k i potrzebne do badań wykonane z r óżn y ch metali»

dostarczyły: Zakład Od lewnictwa Polite c hni k i śląskiej w Gliwicach, Zakład O d lewnictwa P ol it e chn i ki Wrocławskiej we Wrocławiu, Zakład O dl ewnictwa P oli t ech n iki Szczeciń»

skiej w Szczecinie, Instytut Odlewnictwa w Krakowie, Huta Wa rszaw a w Warszawie, Fabryka Samochodów Ciężaro»

w y c h w Lublinie, Zabrzańska Fabryka Maszyn Gó r niczych w Zabrzu, Fabryka Masz yn i Sprzętu W i e r t n icz e go w Glinniku Mariampolskim, Huta Mał ap an ew w Ozimku oraz Gliwickie Zakłady Urządzeń T e c h n i cz ny ch w Gliwicacho Wi r n i k i wyko»

nane z tworzyw sztucznych dostarczył Instytut Od l e w n i e - twa w Krakowie i Gliwickie Zakłady Tworzyw Sztucznych w Gliwicacho W i rn ik i z porcelany zostały wykonane przez Fabry k ę Po rce la ny w Boguchwale koło R z e s z o w a s a wirniki

z b az a ltu przez Zakład Topienia Bazaltu w Starachowicach Ogumowanie wir ników przeprow ad zi ły Zakłady Chemiczne O ś wi ę c i m w Oświęcimiuo Pokrycie wirników powłoką stilo=- nową zostało przeprowadzone przez pracownika ZBMG w By»

tomiuo Surowiec stilonowy został dostarczony przez Go=

rzowskie Zakłady W ł ó kie n S ztucznych w Gorzowie Wielko»

p o l s k i m <>

(16)

14 Maciej Z ar zycki

W celu pr z y s p i e s z e n i a badań i zapewnienia m oż l i w o ś c i r ów n o l e g ł e g o p r ow ad ze ni a eksperym entó w z kilku w i r n i ka m i w y k o n a n y m i z tego samego m a t e r i a ł u lub r ó ż n y c h materia»

łów, p r z e w idzia no cztery stanowiska badawrze z czterema pompamio

I n stalacja b ad awcza do ba d a ń nad o kr e śle n iem ś c i e r al n o ś c i (żywotności) p o s z c z e g ó l n y c h mater i ałó w na w i r niki pomp, została zlokali zow a na w l ab orat o riu m K atedry Pomp i Silników W o d n y c h oraz w L a b o r a t o r i u m Pomiarów Maszyn na terenie W y d z i a ł u M e c h a n i c z n o - E n e r g e t y c z n e g o Pol i te c h - n i k i Śląskiej» Mo n t a ż u i ns talacji badawczej dokonali p r a co w nicy Zakładów K o n s t r u k c y j n o - M e c h a n i z a c y j n y c h P r z e

m y s ł u W ę g l o w e g o i P o l i t e c h n i k i Śląskiej«

Instalacja badawcza przedst aw io na jest na r ysu n ku (r y s. 1 ), który jest r y s u n k i e m z ł o ż eniowym projektu.

F rag m ent lab o r a t o r i u m p ok azano na r y s u n k a c h 2 i 3,

W p o b liż u s t a no wi sk ba da w c z y c h p r zew i dzi a no pomocni- czy w a r szta t do m o n t o w a n i a i w ymo n to w y w a n i a w irników p omp oraz stół na k t óry m u s t a wi an o w a g i do ważenia w i r ników«

Przed u r u c h o m i e n i e m inst al ac ji badawczej i w czasie trwania badań, u s uw an o zauważone u s t erk i oraz dokonano s zeregu poprawek. W początkowej fazie b ad a ń stwierdzono, że w n a r o ż a c h zbiorników część piasku ma tendencję do os ad zania się. Aby temu zapobiec^ zdecydowano się na w y konanie w k ł a d e k do z biorników o u k o ś n y c h ś cia n ach bo c z

nych, u n i e m o ż l i w i a j ą c y c h osadzanie się piask u (rys.3).

W czasie trwa n i a prób, trzykrotnie wym i e n i a n o silniki»

gdyż dwa z n i c h ule gł y zawilgoceniu, a jeden został zni

szczony na skutek u s z k o d z e n i a u z w o j e n i a wirnika* Aby za

b e zpi e czy ć silniki przed z a le w ani e m wo d ą z piaskiem, nad silnikami u m i e s z c z o n o blachy, które sk i erowywały stru

m i e ń wo dy z p i a s k i e m w bok, chroniąc w ten sposób silni

ki (rys.3}® W okresie trwania eksperymentów, wymi e n i an o kad łuby pomp, które uległ y zni szczeniu na skutek erozji oraz w y k o n y w a n o nowe w a ł k i i tuleje ochronne.

5 o-2o Maszyny, urządzenia, pr zyrządy i aparatura 5s2®1s Pompa typu EW 50

W okresie pr ze p r o w a d z a n i a ekspery men t ów posługiwano się p ompami kon s t r u k c j i ZKMPWo W l ab o rat o riu m p r z ep r o w a d z o n o badania stosując pompy typu EW 50. Optymalne

para m etry pracy pomp EW 50 w odniesi e niu do wody o cię-

(17)

Optymalneparametrypracy pompy EW50

et

*o &

'OT 'O

-P O * a to fn 0*42 N O O

T*

O o O O

IT\ ir\ in Lf\

CO co 00 CO

C\i CM CM CM

cS

3 1

_{O N}

x too w w a

•»> t3 O O,

a\r' CNJo

VD

'O'03

O «

Ci -H (9 ’a s .

>*> a oo 00

cgo

CVJ

§

^VD^o

O O

£8

■0

•r-j n

S >s

CO O & %

N M © O

+> rM

o cd CO 60

« o.

2 §

^W ^<*ea^■H⁰

'¡t- lA i— t—ł~

ji K

N N

O O

(18)

Ścieralność erozyjna w i rni k ów pomp wirowych. .. 15

żarze w ł a ś c i w y m ^ = 1 k G / d c m -3 i temperaturze t = 15°G pod ano w tablicy 1 o

Pompa EW 50 (ryso4) jest pr z enośną pompą wirową je*=

d n o s t opni ową w układzie pionowym« W okresie badań w pom

pa c h tych zabudowywano kolejno w i r nik i jednostrumieniowe łopatkowe i dwukanałowe oraz dwułopatkowe wir niki śmi=

głowę o u p r o s z c z o n y m kształcie łopat e k (rys.5 , 6 e 7 i 8).

Dla umożliw ie ni a zabudowania wyżej p o danych w i r n i k ó w , w kadłubie pompy zastosowano odpowiednie wkładkio Wirni~

ki łopatkowe i kanałowe dla zmniejszenia nacisków osio- wych, posiadały otwory odciążające.

Pompy m a j ą spiralny kadłuby który przechodzi w kró~

ciec tłoczony w y p r o w ad zo ny pionowo do g ó r y e Kadłub pompy u m o c o w a n y jest bezpośr ed ni o do kołnierza silnika elek

trycznego,, Ha króćcu tł ocznym umieszczono końcówkę do p o dłączenia ela stycznego r u ro w e g o przewodu g u m o w e g o 0 Kosz ssawny znajduje się be zpośrednio pod wirnikiem.

W i r n i k pompy osadzony jest na końcówce w a łu silnika elektrycznego« Wał silnika w mi e j s c u wejścia do kadłuba pompy, u szczelniony jest w dławnicy m i ę k k i m szczeliwem sznurowym. Do napęd u pompy przewidziano trójfazowy sil=

n i k elektryczny, k ołnierzowy typu S0JV-32b przystosowany do pracy w położeniu pionowym. Do skrzynki zaciskowej silnika n apędowego u mo cowana jest elektroda sterownicza, która za pośrednictwem w y ł ą czn i ka s a m o c z y n n e g o , włącza lub wyłąc za silnik w zależności od po z iomu cieczy pompo=

wanejo Pompa wraz z s il nikiem i elektrodą sterowniczą stanowią jeden zespół*, W y ł ą c z n i k samoczynny jest oddziel=

n y m zespołem, który po ł ącz o ny jest z zespołem pompowym kablem oponowym® W okresie trwania eksperymentów samo- czynne wyłączanie silnika nie było stosowane, gdyż nie

zachodziła potrzeba automaty z acj i r u c h u pompyo 5 o 2 . 2 0 Wyposażenie elektryczne

Do wypos aże ni a e l e ktrycznego stanowiska badawczego należały?

a) cztery kołnierzowe silniki elektryczne typu S0JV=a=32b,

b) transformator trójfazowy, suchy, budowy zamkniętej o przekładni 3 8 0 / 2 2 0 / 127V,

c) tablica ro zdzielcza zespołów pomp o wyc h z aparaturą łączeniową i zabezpieczającą,

(19)

16 Maciej Zarzycki

d) odł ącz n i k nożow y o napędzie ręcznym, trójbiegunowy o k a p t u r z o n y s typu Wr-100«

4o2o3o A p a r at ur a p o m iarowa

Przy w y z n a c z a n i u ma sy wi r nik ó w oraz ubytków m a s y 9 po-=

sługiwano się w a g a m i krajowej p r o d u kcj i oraz o d wa ż n i ka m i t e c h n icz nym i i analitycznymi«

Gęstość m a t e r i a ł u w i r n i k ó w pomp w y z nac z ano prz e z po

miar masy i obj ę t o ś ci kilku p r ó be k każdego materiału«

O bjętość p r ó b e k w y zn ac za no za p o mo c ą w ycechowanej men-»

sury, zanurzając próbkę w wodzie«

Ko n c e n t r a c j ę o bj ę t o ś c i o w ą piasku w wodzie w y z n ac z o n o za pomo c ą wycec ho wa ne j menzurkio P r ó b k i po bie r an o ze zbiorników w czasie pracy pomp«

5o?« Sposób p r z e p r o w adz e nia pomiarów i obserwac.ii P l a n prz ep r o w a d z e n i a b a d a ń zgodnie z o p r a c o w a n y m h a r m o n o g r a m e m obejmował- w y zn ac ze nie u b y t k u mas y i obję=

tości wirni kó w w y k o n a n y c h z r ó ż n y c h materiałowo W i r n i k i b y ł y wy ko n a n e z r ó ż n y c h g at un kó w ż e l i w a 9 staliwa, metali kolorowych, żywic e p o k s y d o w y c h 8 porcelany i bazaltuo Ba=>

dano ró wnież w i r n i k i pokryte powłoką gumo w ą i stilonową«

Przede w s z y s t k i m starano się o zebranie mo ż liwie du==

żej ilości d a n y c h e k s p e r y m e n t a l n y c h dla okr e ś l e n i a ście- r a l n o ś c i erozyjnej w i rni k ów pomp w i r o w y c h w y k o n a n y c h z r ó ż n y c h materiałów« Do św i a d c z e n i a pr z epr owadzone równo- cześnie na c zt e r e c h s t ano w isk a ch badawczych« Starano s i ę 9 a b y bad ania p r z e p r o w a d z a ć w sposób jak najbardziej zbli

żony do n o r m a l n y c h w aru n k ó w pracyo W zasadzie badano po szesnaście wi rn ik ów w y k o n a n y c h z tego samego m a t e r i a ł u 9 w t ym cztery wirn i k i jednost r umi e nio w e łopatkowe, cztery w i r n i k i ka nałowe (rys«5 i 6) oraz osiem wirników dwuło- p a t k o w y c h ś m i g ł o w y ch o u p r o s z c z o n y c h k s z ta ł tac h łopatek

(rys«7 i 8 ) o W s z y stkie wirn i k i były badane w pompach EW 50c W tych p r z y p a d k a c h 9 kiedy w ł a s ności m a t e riału nie zez w alał y na wyko na ni e w i rni k ów o bardziej s k om p l i ko w a

n y c h kształtach^ zd ecydowano się na badanie tylko wirni- ków śmigłowych» które były łatwiejsze do wy kon a ni a od w i r n i k ó w ł o p a t k o w y c h i kanałowych«

W czasie p r z e p r o w a d z a n i a e k s p e r y m e n t ó w „ stosowano jako m e d i u m m i e s z a n i nę pi as k u i wody o k o n c e nt r a cj i obję

tościowej piask u Y = 1 : 3 « O b j ę toś c iow ą k oncentrację piasku w wodzi e badano za p o m ocą wycechow a nej kolby«

(20)

Ścieralność erozyjna wirników pomp wirowych»»o_____ 17

W okresie bada ń p o s ługiwano się tym samym r o dz a j e m pias

ku, pochodzącym z tego samego złoża. Ponieważ piasek w czasie badań uległ rozdrobnieniu, a po szczególne ziarnka piasku zaokrągleniu, zmieniano piasek co trzy godziny®

St a rano się również, aby pomgowane m e di u m posiadało tem

peraturę w g r a n ic ac h t = 17 C do 40 C. N Pompy pracowały z napływem, będąc zanurzone w wodzie z piaskiem» Medi u m robocze stale cyrkulowało, przepływa- jąc przez pompę® Strumień wypływającej cieczy powodował zawirowanie tłoczonego medium, u tr udniając w ten sposób osadzanie się piasku®

Oprócz wła ś c i w y c h pomiarów prowadzono różne obserwacje o znaczeniu praktycznym«, W szczególności obserwowano, które części pomp, a zwłaszcza w ir ników zużywają się n a j bardziej* Badania laboratoryjne rozpoczęto w lecie roku

1958 i prowadzono z prz er wa mi do połowy roku 1960» Po- miarów dokonywano seriami» Po zebraniu odpowiedniej ilo

ści pomiarów, dokonywano potrz e bny c h przeliczeń, zesta

wi an o wyni ki i wyko n y wan o odpowiednie charakterystyki ubyt ku masy wirników. Kolejność i metoda przeprowadzania pom iarów była następująca:

Przed r o z p o cz ę c i e m każdej serii pomiarów ważono bada

ne wirniki. Koncentracja piasku w wodzie przed r oz poczę

ciem eksperymentów i w czasie trwania badań była spraw

dzona». W okresie prób badano piasek kilkakrotnie, aby stwierdzić czy jego wł aś ci w o ś c i nie zmieniły się w zbyt w i e l k i m stopniu. Temp e rat u ra m e d i u m była również stale mierzona dla skontrolowania czy nie przekracza przy j ę

tych wartości.

Wi r n i k i ważono, w zależności od zastosowanego m a t er i a łu, w r ó ż nych odstępach czasu, w yn os z ą c y c h od piętnastu minut do czterech godzin. Łączny czas badań jednego w i r nika nie przekraczał tr zydziestu p i ę c i u godzin. Przed w a ż e n i e m wir nika pompę zatrzymywano, wyjmowano ze zbior

nika, prz epłukiwano w o d ą i rozmontowywano» Wyjęty wirni k w a żo n o po dok ładnym opł u kan i u czystą bieżącą wodą» Po

stwierdzeniu ubytku masy wirnika, był on ponownie zabu

dowany do pompy. Po przygotowaniu stanowiska badawczego*

pompę umieszc za n o w zbiorniku i uruchamiano silnik w ce

lu dalszego badania wirnika. Przy wymianie zużytego pia

sku, zbiorniki po opróżnieniu były przepłukiwane czystą wodą, aby usunąć r es zt ki piasku«

W celu porównania postępu zużycia wirników tego samego typu w y k o n a n y c h z r ó ż n y c h materiałów, sporządzono cha-

(21)

18 Maciej Zarzycki

r a k t e r y s t y k i zbiorcze V =* f (t) « (r y s0 od 51 do 54) o (V = u b y t e k objętością V= czas)o U b y tek o bjętości obiic zano dzieląc u b y t e k masy wirnika przez gęstość badanego materiału«

5o-4o P i a s e k stosowany do eks perymentów

Do b a d a ń ś ci er al no śc i wi rn ik ów używano pias k u k w ar c o wego,, W celu b l i ż sz eg o okreś l eni a r o d z a j u pia sku użyt eg o do eksperymentów, p i a s e k poddano b a d a n i u 0-

4o4o1o Badanie piasku

Badanie p ia s k u p r zep r ow a d z o n o w Zakładzie O d lewnictwa P o l i t e c h n i k i Śląskiej - L abo r a t o r i u m Mat eri a łów Formier- skicho W czasie p r z e p r o w a d z a n i a eksperymentów, piase k bada n o kilkakrotnie» Uzyskane wyni k i były bardzo zbli

żone i dlatego w pracy poda no tylko wyn i ki dwu badań piasku, przed ek s p e r y m e n t a m i i po p r z e p r o w a d z e n i u ekspe- rymentówo Bada j ą c piasek, wy zn a c z a n o zawartość wilgoci#

zawartość gliny, ziarnistość piasku, śre dnią średnicę ziarna, stopień jednorodności, kształt ziaren oraz ok r e

ślono rodzaj p o w i e r z c h n i ziarna i kolor piasku« [22] , [23] o

W y n i k i bada ń podano w tabl i cac h 2 i 3 oraz na w y k r e sach s ł upkow yc h ziarn ist o ści piasku (ry s«9 i 10) o

Kształt ziaręjjt piask u w po w i ę k s z e n i u dwudziest o pię c io = k r o t n y m (25x) przed i po doświadczeniach przedstawiają r y s u n k i 11 i 1 2 «

5o5o M a t e ri ały stosowane w b a d an i ach

B a d an iami śc i e r a l no ś ci erozyjnej w i rni k a pomp objęto 31 materiałów« Skład chem ic zn y b a d a n y c h m a te r iał ó w po

dano w tablicy 4« T w ar d ość m a t e r iał ó w i opisy struktur podaje tablica 5« N a d m i eni ć należy, że z w i ę ksz o śc i ma=

teriałów wyk o n a n o po kilka, a nawet kilkanaście w i r n i ków łopatkowych, k a n a ł o w y c h i śmigłowych«

W w i ę k s z o ś c i p rzypadków w pracy podawano wyni k i badań tylko dla c zterech w i r n i k ó w dane go typu (np0 łopatkowych) w y k o n a n y c h z tego samego materiału« Dla każdego m a t e r i a ^ łu z którego były wy ko na ne wirniki, us t ala n o skład che

miczny* strukturę oraz twardość« Struktury mater i a łó w podano na r y s u n k a c h od 13 38® Dla określenia typu wir

ników, pr zyjęto nastę pu ją ce oznaczenia:

Ł - w i r n i k łopatkowy,, K - w i r n i k kanałowy,

(22)

C\J

oo

i•H—I ,Q ÍHCO

inOA

•H O•»

Ba II -t->

c 21"*

Q>

Sï>i ^CO

<D c•H

Ph (D w tQ .* O

(U

T3 -P^CO

<D C/3

N O

in HD a.

(U 3

•H a

A J CO

to -P

CO CQ

*H

a ?

<0

•H O

C O^hD CO i— i

T3 •H

ra 5»

x>

(0 vo +> 'cao

¡4 -p

cn u

« ^co

£ CO

£S3 O?

ÜN r*d3

P

Cl CO

<

o«k

oto

CM

CO&<

<

CO

£

•H r~ł

O 'O

'00o -p

•H03

tS3

VO o o O o o o o o 'd - o O

VO 1 VO r - r — Cvj *3- ( A T— o c~- CM rn v o

* #k •k •k «k à» «• » •> • <

c - c*— t A CM '-O ■<d- a> f— o O O a>

C“ t— <M CVJ CTN

-P•H CO O '! L A T ł- ( A CO

? VO 05 o t - cr\ r— _o _{t -} _in _-p • •

'03 g LT> ^{r \} ^VO ao ^VO '=S‘ CM CM ,— «— o o b3 CO

0 s •* •* «k » * •> •* •t •> •> « OQ a

fcQ ( A 'f— o o o o O o o o o <d 3

Ä C3 C l

Ö

t>5 "H l A o o o o o o o o o o L A

N CO «— lA o <A o A o o o o CT\

O . 1 fa *» *> •k «. «h « •i •k « « •k

O -H CO “C— o co t - CO in OS *3- LfN c~

i—t O i < A lA oo ^CM O r - a> •>4- CM <A

H O r - « — l A VO O O

CM

•H • •

Ö - r l ( A i n O O o O o O o o o o CO

•N CO r 'i «—■ C\J ( A ' ł - LPi f - o o o E

o r - r — CM fA

5 C l

'O HO

O W CD

CO ‘H < A l A lA o o l/N I A I A i n CM LA o

-ł-> O CO CO lA f CM r* in CTi *— «■— CO

CÖ -H -H CM 1 •» «. • » •k » « * * <■ « «k

o n » ( b l o f A c*— vO <A CM o o o o cr\

tN) o ^{ł —} ^{r -}

O CO pm a

O -PCO ••

+> VO A I O o O o O o o o o N CO

•H U «r* OU cn lA r~- o o CO B

02 £5 ^{♦ -} CM CM <D 3

« ^co

»

• O

t—CA N ^©

* O

O c— rM

s CO

1 o •H

lA rQ

CO3 1 1 Jh

CO CO

*H •r-D £

tQ O

• CO CO CO •H •H

•H CH oO rQ u

"Ö CO O o o c; rH i—i '03 'O •H «CD o

rM ?

CO •

•H 0) CO

c; • a

? 'a o o T3

'O <D VO r—1 co

ÎH to rM

•H 'CQ 1 tiû

Ö u

T5 e ♦H M 1 CO r— O o rM '03 CO CO

O « EÍ

CQ 1 ^c u

T3 1 CO

CO co O •H

M Jh CO tq

>, o O G

4-’’ G G CO

03 Jh CO *H

>, CO O •H U •H *r-s tS3 r-1

<D N O

CO CD rM-P u CO X> •rt CO 0) u M P^a ^-P ^•H

CO Ü o ₅

x : »H • p 03 O

o CO « ßi

O«

(23)

»TJ c o tr* o

o O t o . c+ H - t r

M Ś N O O ta

O H - c-ł- ► d N 4

O 03 H - CT* 03

P r 1 CD 03 p r

N N c + cł-

H - O N (D

03 t r JSł C_i. H - 4

hi £ H * O 03

Í3 H * 03 ca

03 03 3 c*ł"

2 o O

fi N 03 H á p r

H - O 02 EJ

CT* 03 1 O l

H * t3 1 ca

03 3 N O * •

ł V C3 03 co> ctn ( V

•• O o c n

o

i= * - H * o _{o -}

¡3

P * & 0 U )\ H -

<<D 4 Í V

* - f—1 O O s

w o U l C L a

N 3 o

CD CD

O H - 03

N 23 f V

H * H - On CG*

03 CD á »i

hs ł—1 ¡3 CD

3 O 03 C L

03 O *

O H j ts

H *

t p r

H * 03 O 03

C S o Ps

ł V O N

03 C_i. H *

C L 03 03

? v

03 8

*o

--3

sO O:

i

H - O

CD o w

C_J. N La

TO ^{V D}

N CD

O

o ©

otr

4O

■O S5O

ÍBch BJ

í / y % 7

f! ¡ <?■ '•&>

fe % >

_^s\Q'rlł ⁴

II I Suma i i Reszta 270 200 •£»

O -*o G -j

O Ul O

40 30 ro

o —*

ro —A

i—

Sitonr

w ^ts o

-P* 03 N

—* <• e> » ■éro cr\ V0 -J<* -a «UJ -p-■* »ro i*O ro n *d o w wo

-1 fV! CD -0 —J U) o UJ 8 H- H* ct-

c ui O O Ul c CT\ O o o o O 03

H-CD Ó D3v

Sf-

co UJ ro _k O Or?

c o O O -J Ul UJ ro _» Oj H- N-

9 o p o o o o O o o o U! U) S

03 H-

S“

rv>

-3INJ Ulr\) -e.ro VJ1 -jro -p-ro CD —UJ <e*ł» O 03 ro *d O Hm

Ul Ul O ro VJ1 -4 -J o ro <T» o —» H- O

*e *e » w » « » -B « o <• i • O

VD O O o o C O ■Í» o O c Ul £1) N

O 0 o o o o o o o O o o H* 'C

¿jll»._, .

a

W.jH f

Aj í ?o ►d4

c CD o o o o o o o O o -» U) - N

3 CD • w » • « >* w •» «• 3 (D

03 N o o —* _» ro ro CT\ co CTi U3 Ul B co»

et*. łjl o -P» —» VD -~3 O 03 o> i

0) U) -f» Ul V0 03 i->-

c+

CD -» —*

ro OJ ^ro Ul V/1 ro C3 Ul ON 03 -P»e O

*ć> « o o « « « >0 • ir,

ro Ul -P» (T> Ul r\j ^Ú1 ⁰³ C3^ O CP> 0 CT\ ■sa

o o o O o O 03 ro O O O cn

CNJ

H*

03

tí»i H*CQ

c +

Ow>

o>

a

M H- O

>

VDO

09

-<1

«e»a>

r

>

5*-*

h-i

ti?O

,j*rr*

ó

►3

03a*

MH*

O

03

UJ

Karta badaniapiasku (po trzech godzinacheksperymentów)

Zawartośćwilgociw stanie dostarczeniaW = 15*8%

(24)

Ścieralność er ozyjna wir ników pomp wirowych®®® 19

S - Ł - w i r n i k śmigłowy o średnicy 134 mm, zabudowany w p o m p i e * w której normalnie- są stosowane w i r n i k i łopatkowe» ,

S- K = w i rn ik śmigłowy o średnicy 115 mm* zabudowany w pompie, w której normalnie są stosowane w i r niki kanałowe«

Rodza j stosowanej obróbki cieplnej bad a nyc h materia»

łów podano w tablicy 60 Analizy c h e m i c z n e 9 pomiary twar

d o ś c i oraz badania m i kro s kop o we wi r ników przeprowadzono w Instytucie Spawalnictwa w Gli wic a ch => w Zakładzie Ba

dań Metaloznawczycho Przy op ra co w a n i u struktur korzysta

no z pomocy Katedry Metalozna ws tw a Po litechniki Śląskiej w Gliwicacho

60 Zestawienie wyników obserwacji i badań

W b a d a n iach laboratoryjnych posługiwano się wo d ą za

ni ecz y szcz oną p i a s k i e m w stosunku objętoś c iow y m Y , « 1 §3o Ponie waż używano wody wodociągowej o odczynie b l i s k i m obojętnego (pH * 6e5“8*5)* można pominąć wpływ korozji na m a t er iały ba da ny ch wirników® W roz w aża n iac h można również wyłączyć wpływ szkodliwego działania kawitacji*

ponieważ starano się tak prowadzić r u c h pomp* aby w y k l u czyć powstanie tego zjawiska® Wobe c powyższego* podobnie jak we wst ępnych b a d a ni ac h kopalni an ych tak i w ekspery

me n t a c h w laboratorium, g ł ówn y m i decy duj ą cym zjawiskiem w y w o ł u j ą c y m niszczenie wirników i innych części we w n ę t r z n y c h pomp była erozja®

Ha podstawie obserwacji pr z epr o wad z ony c h w laborato

r i u m stwierdzono* że w w i rnikach zamkniętych łopatkowych i kanał o wych najszybciej i w n a j w i ę k s z y m stopniu ulegają zniszczeniu szyje wirników® W zależności od rodzaju za

stosowanego materiału* stosunkowo głębokie ‘’wżery*' poja

wiły się już po okresie czasu wy n o s z ą c y m od jednej godzi

ny do ośmiu godzin®

W pr z ypadku wirników ba da ny ch w pompach EW 50 w okre

sie prowadzenia eksperymentów * głębokość wżerów wynosiła od 0*3 m m do 1*5 mm* Dopiero po upływie dalszego czasu*

można było zaobserwować ślady zniszczenia w kanałach m i ę d z y ł o p atkow yc h wirników oraz w kanałach wirników dwu

kanałowych®

W nieco m n i e js zy m stopniu* lecz prawie równolegle z u s z k o d z e n i a m i wnętrza wirnika, postępuje zużywanie się