KURZUS: Gépek üzemtana

MODUL: III. modul: Energetikai gépek és berendezések üzemtana

9. lecke: Áramlástani elven működő szivattyúk üzemtana

Tanulási cél

A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz önállóan elmagyarázni az áramlástani elven működő szivattyúk

  • működési elvét,
  • üzemtani jellegzetességeit a jelleggörbéik alapján,
  • a lehetséges szabályozási módjait,
  • kiválasztására vonatkozó alapvető lépéseit.
Tananyag

Az áramlástani elven működő szivattyúk működése azon alapul, hogy egy folyadékba merített, alkalmas lapátokkal ellátott kerék (járókerék) megforgatásakor a keletkező centrifugális erőtér hatására a folyadék a járókerékből kifelé törekszik annak kerülete irányába. Ha biztosítjuk a járókerék forgástengelyénél a folyamatosan folyadék-utánpótlást, akkor a járókeréken át megindul a folyadékszállítás.

A járókereket egy házba kell befoglalni. A ház biztosítja a folyadék-hozzávezetést a járókerék forgástengelyéhez és összegyűjti a járókerék kerületén át viszonylag nagy sebességgel kilépő folyadékot. A ház különleges kialakítása, a kilépés irányában egyre bővülő keresztmetszete következtében a folyadék sebessége csökken és nyomása ezzel párhuzamosan nő.

A működési elvből kiindulva használják ezekre a szivattyúkra a centrifugálszivattyú és az örvényszivattyú elnevezéseket is.

A 48. ábra egy szokványos áramlástani elven működő szivattyú vázlatát mutatja.

48. ábra

Az áramlástani elven működő szivattyúk tulajdonságai alapvetően a lapátozás kialakításától, azaz a járókeréktől függenek.

A lapát be és kilépő élének elhelyezkedése függvényében a térfogatáram és a szállítómagasság egymáshoz való viszonyának változását a 49. ábra mutatja.

49. ábra

Az 50., 51. és az 52. ábrán néhány szivattyú-járókerék fényképe látható a fentiekre példaként.

Forrás: internet
Félaxiális belépés és radiális kilépés
50. ábra
Forrás: internet
Radiális átömlésű járókerekek
51. ábra
Forrás: internet
Axiális átömlésű járókerekek
52. ábra

A járókerék és a lapátozás geometriai jellemzői és a járókerék fordulatszáma valamint a térfogatáram és a szállítómagasság közötti összefüggések túlságosan bonyolultak és az azokból kapható eredmények távolról sem olyan maguktól értetődők, mint ahogy a volumetrikus szivattyúknál tapasztaltuk. Éppen ezért a szivattyúgyártók minden esetben megadják a szivattyú jelleggörbéjét, mely a volumetrikus elven működő szivattyúkhoz hasonlóan megmutatja, hogy a térfogatáram függvényében a szállítómagasság hogyan változik. Ezúttal azonban a jelleggörbét csak mérés útján lehet meghatározni.

A szivattyú járókerekében lejátszódó áramlástani jelenségek bonyolultsága miatt az áramlástani elven működő szivattyúk minden esetben a meghajtó, többnyire villamosmotorral együtt kerülnek forgalmazásra. A szivattyú leírásában megtalálható jelleggörbe természetesen a villamos motorral együtt értett gépcsoport jelleggörbéje.

Az áramlástani elven működő szivattyúk esetében a gyártók nem csak a szállítómagasság változását adják meg a térfogatáram függvényében, hanem igen sokszor a hatásfok és esetlegesen a más további paraméter változását is. Az áramlástani szivattyúk esetében tehát sokszor több jelleggörbéről is szoktak beszélni.

Mindezekből következik, hogy az áramlástani elven működő szivattyúk esetében fokozott fontossággal bír a jelleggörbe/jelleggörbék ismerete. Az 50. ábra egy szokványos áramlástani elven működő szivattyú jelleggörbéit mutatja.

A térfogatáram-szállítómagasság jelleggörbe az áramlástani elven működő szivattyúk többsége esetében olyan, hogy azon a szokványos csővezetéki jelleggörbe stabil munkapontot biztosít, ami üzemtani szempontból nagyon kedvező.

53. ábra

Az 53. ábra alapján a H=f( V ˙ ) jelleggörbe segítségével megállapítható, hogy az adott szivattyú milyen térfogatáram-tartományban (a jelleggörbe értelmezési tartománya) alkalmazható és a szállító magasság ebben a tartományban milyen összefüggésben van a térfogatárammal. Nyilvánvaló, hogy az adott szivattyú csak olyan folyadékszállítási feladat megoldására alkalmas, amelynek energiaigényére jellemző csővezetéki jelleggörbével ebben az értelmezési tartományban van metszéspontja. A metszéspont koordinátái egyfelől a térfogatáramot, másfelől a szállítómagasságot adják meg.

Az η=f( V ˙ ) jelleggörbén a munkaponthoz tartozó térfogatáram függőlegese kimetszi a munkaponthoz tartozó hatásfok értékét. Látható, hogy ez nem egyezik meg az adott szivattyú lehetséges maximális hatásfokával. A szivattyú összes teljesítményfelvétele

P ö = P h η sz = H M V ˙ M ρg η sz      ( W )

A hatásfokkal kapcsolatban meg kell itt említeni, hogy az áramlástani elven működő szivattyúk összhatásfoka három részhatásfok szorzata:

  • mechanikai hatásfok,
  • volumetrikus hatásfok,
  • hidraulikai hatásfok.

A mechanikai hatásfok a szokásos mechanikai súrlódásból származó veszteségeket veszi figyelembe. Tekintettel arra, hogy magában a szivattyúban nincs mechanikai súrlódás, így csak a meghajtásnál lévő csapágyakban keletkező súrlódás vesztesége van hatással az értékére. Összességében a mechanikai hatásfok igen jó, annyira amennyire a hajtó tengely csapágyazása és a villamos motor csapágyazása jó.

A volumetrikus hatásfok a volumetrikus elven működő szivattyúkhoz hasonlóan bizonyos térfogati veszteségek figyelembevételére szolgál. Az áramlástani elven működő szivattyúk esetében a térfogati veszteség abból adódik, hogy a járókerék és a ház között lévő résen át a járókerék által már a szívóoldalról a nyomóoldalra átszállított folyadék egy része a réseken át visszaszökik a szívóoldalra. Ennek végülis az a következménye, hogy egy bizonyos mennyiségű folyadék a szivattyún belül cirkulál (54. ábra). Ennek a gépen belül cirkuláló folyadékmennyiségnek a mozgatása veszteséget jelent.

54. ábra

Fontos megemlíteni, hogy a volumetrikus hatásfok nem állandó, hanem a szállítómagasság növekedésével párhuzamosan egyre romlik, hiszen a szivattyú szívó és nyomóoldala közötti nagyobb nyomáskülönbség hatására egyre nő a gépen belül cirkuláló folyadék mennyisége.

Az ún. hidraulikai hatásfok a járókeréken átáramló folyadék súrlódása következtében keletkező veszteséget veszi figyelembe. Ez tehát szintén a gépen belüli veszteség és nem szabad azonosítani a csővezeték folyadéksúrlódási veszteségével. A hidraulikai hatásfok sem állandó, Ahogy növekszik a térfogatáram úgy nő a járókeréken átáramló folyadék sebessége és ezzel az itt keletkező hidraulikai súrlódási veszteség is egyre nő.

A gyakorlatban nincs lehetőség arra, hogy az egyes hatásfokokat külön-külön meghatározhassuk. A szivattyú próbapadi mérése során a három részhatásfok szorzataként adódó ún. szivattyúhatásfokot lehet meghatározni.

Az NPSH=f( V ˙ ) jelleggörbe segítségével a munkaponthoz tartozó ún. tiszta pozitív szívómagasság (az angol megnevezés rövidítéséből: NPSH) határozható meg méter mértékegységben, ami azért fontos, mert a lehetséges szívómagasság értékére van hatással. A 7. leckében a szívómagasságra felírt általános összefüggés ezúttal a következő alakot ölti

H sz = p 1 ρg -[ h sz + h g +NPSH ]    ( m )

Az áramlástani elven működő szivattyúk esetében a szívómagasság meghatározására különösen nagy gondot kell fordítani. Ha ugyanis a szívómagasság rosszul van megválasztva akkor a legkisebb nyomású helyen, mely rendszerint a járókerék lapátjainak belépő élénél van, a nyomás elérheti a telítési gőznyomást és kialakulhat a kavitáció. A kavitáció (magyarul űrképződés) abban áll, hogy azon a helyen, ahol a folyadékban a nyomás elérte a hőmérséklethez tartozó telítési gőznyomást gőzképződés kezdődik, gőzbuborékok képződnek. Ez önmagában még nem jelent veszélyt, ha azonban mindez egy szilárd test felülete menté történik, ahogy az az áramlástani elven működő szivattyúk esetében elő szokott fordulni, akkor komoly mechanikai károsodással kell számolni. Ez mechanikai roncsolódás akkor jön létre, amikor a képződött gőzbuborékok a lapát felülete mentén tovább sodródnak és a telítési gőznyomásnál nagyobb nyomású helyre érkezve hirtelen lekondenzálódnak. Ez a kondenzáció igen nagy helyi nyomásemelkedéssel jár és egy mikroszkopikus roncsolást okoz a felületen, mely mellesleg hallható hanggal jár. A hosszabb időn át tartó kavitáció képes teljesen tönkretenni, errodálni a szivattyú járókerekét. Az 55. ábra egy ilyen, kavitáció miatt tönkrement járókereket mutat.

Forrás: internet
55. ábra

Az itt elmondottak alapján egy adott feladat megoldáshoz megfelelő áramlástani elven működő szivattyú kiválasztása a következő lépések szerint történhet:

1.A terhelés meghatározása. Meg kell határozni a csővezetéki jelleggörbét, mely a kiválasztásra kerülő szivattyú terhelését jelenti.
2.A műszakilag megfelelő szivattyúk kiválasztása. Olyan szivattyúkat kell keresni a kereskedelmi forgalomban lévők között, melyeknek jelleggörbéje az első lépésben meghatározott csővezetéki jelleggörbével olyan munkapontot ad, amelyhez tartozó térfogatáram egyenlő vagy kis mértékben nagyobb, mint az elvárt érték.
3.Gazdaságossági elemzés. A talált, műszakilag megfelelő szivattyúkat össze kell hasonlítani üzemtani jellemzőik (hatásfok, teljesítményszükséglet, NPSH stb.), a költségek és a nyújtott egyéb szolgáltatások (garancia, szervizháttér stb.) szerint és a legkedvezőbbet kell kiválasztani.

Az áramlástani elven működő szivattyúk jelleggörbéjéből adódóan a csővezetéki jelleggörbével kiadódó munkaponthoz tartozó térfogatáram szinte soha sem lesz éppen annyi, mint az elvárt érték. Szinte mindig szükség van szabályozásra. Az áramlástani elven működő szivattyú szabályozására négy alapvető lehetőség van:

  • terhelés oldali vagy fojtásos vagy szabályozás,
  • megkerülő-vezetékes szabályozás,
  • fordulatszám szabályozás,
  • több szivattyú párhuzamos kapcsolású üzeme.

A fojtásos szabályozásról már volt szó az 5. leckében az ott elmondottakat felesleges itt megismételni. Mindössze újra hangsúlyozni kell, hogy egy igen egyszerű szabályozási módról van szó, mely azonban a jelleggörbe alakjától függően igen nagy szabályozási veszteséggel és ezzel párhuzamosan jelentős többletköltséggel járhat. Csak olyan esetben szabad alkalmazni, amikor a szabályozási igény csak rövid időre áll fenn és/vagy csak kis térfogatáram-módosítás szükséges. Semmiképpen sem szabad a szivattyú-kiválasztásnál elkövetett hibát állandó fojtással korrigálni!

A megkerülő-vezetékes szabályozás lényege az, hogy a szivattyú által szállított folyadék egy részét (felesleges részét) a nyomócsonk után közvetlenül elvezetjük és így a főágban a kívánt érték állítható be. Az 56. ábra a megkerülő-vezetékes szabályozást mutatja.

56. ábra

A szabályozás tehát úgy történik, hogy a szabályozó szerelvény nyitásával a folyadék egy részét visszavezetjük a szívó oldalra. Ekkor a főág és a megkerülő ág egymással párhuzamos kapcsolásba kerül, amit úgy lehet figyelembe venni, hogy állandó szállítómagasságonként a jelleggörbék szerinti térfogatáramokat egymással összeadjuk.

Az ilyen módon megkapott eredő jelleggörbe kimetszi a változatlan szivattyú jelleggörbén az új, "M"' munkapontot. A szivattyú tehát a megkerülő vezeték megnyitása következtében többet fog szállítani ( V ˙ M ), mint eredetileg ( V ˙ M ). Ez a térfogatáram azonban megoszlik a főág és a megkerülő ág között, mégpedig a szerint, ahogy ennél a szállítómagasságnál (HM') a jelleggörbékből adódik. Az ábrán jól látszik, hogy így a főágban a térfogatáram az eredeti értékhez képest lecsökken ( V ˙ fá < V ˙ M ). Természetesen, ahogy minden vízszintes metszékben, itt is igaz, hogy

V ˙ fá + V ˙ mk = V ˙ M

A szabályozó szerelvény nyitásával a megkerülő ág jelleggörbéje egyre laposabb lesz és így, a szivattyú által folyamatosan szállított és egyébként egyre növekvő mennyiségű folyadékból egyre kisebb mennyiség jut a főágba.

Mivel a főág jelleggörbéjén nem módosítottunk, a megkerülő-vezetékes szabályozás elvileg veszteségmentes, de csak azzal a feltétellel, ha a megkerülő vezetékkel elvezetett folyadék vagy annak munkaképessége valahol hasznosítható. Ha ez nem biztosítható, akkor a szabályozási veszteséges és a szabályozási veszteség megegyezik a megkerülő ágba jutó folyadék szállítására a szivattyú által felhasznált energia költségével:

P v = H M V ˙ mk ρg η sz     ( W )

A fordulatszám szabályozás megfelel az 5. leckében már tárgyalt, gépi jelleggörbe változtatásával történő szabályozásnak. Az áramlástani elven működő szivattyúk esetében mégis kell külön foglalkoznunk ezzel a szabályozással, mert a szivattyú-jelleggörbe megváltoztatása bizonyos kockázatokkal jár.

Az áramlástani elven működő szivattyúk térfogatáram-szállítómagasság jelleggörbéje egy bizonyos fordulatszámra érvényes. Bebizonyítható, hogy az áramlástani elven működő szivattyú térfogatárama elvileg egyenesen arányos, a szállítómagassága pedig négyzetesen arányos a fordulatszámmal. Ebből következően a fordulatszám megváltoztatása a jelleggörbét elméletileg úgy változtatja meg, hogy a két különböző fordulatszámú jelleggörbén egymásnak megfelelő pontok egyazon centrális másodfokú parabolán, az ún. affin parabolán helyezkednek el. Ez az affinitás törvénye.

Ha tehát ismert egy térfogatáram-szállítómagasság jelleggörbe, akkor abból megszerkeszthető egy másik fordulatszámra érvényes térfogatáram-szállítómagasság jelleggörbe (57. ábra).

Az affinitás törvénye az 57. ábra jelölései szerint

V ˙ An1 V ˙ An2 = V ˙ Bn1 V ˙ Bn2 = V ˙ Cn1 V ˙ Cn2 = V ˙ Dn1 V ˙ Dn2 = n 1 n 2

illetve

H An1 H An2 = H Bn1 H Bn2 = H Cn1 H Cn2 = H Dn1 H Dn2 = n 1 2 n 2 2
57. ábra

Az áramlástani elven működő szivattyúk a meghajtó villamos motorral együtt kerülnek értékesítésre. A legtöbb esetben a konstrukció olyan, hogy gyakorlatilag elválaszthatatlanok egymástól, azaz a villamos motor nem cserélhető ki egy másik típusra illetve más fordulatszámúra. Ezért régebben fordulatszám szabályozás csak akkor került szóba, ha a szivattyú-villamos motor együttes eleve fel volt készítve erre. Ilyen szivattyú-motor együttesek például a házi fűtési rendszerek keringtető szivattyúi, melyek egy egyszerű kapcsoló segítségével három különböző fordulatszámon, három különböző jelleggörbe szerint képesek dolgozni.

Manapság a villamos motorok fordulatszámát elektronikus úton viszonylag könnyen lehet változtatni, tehát bármely felhasználó megkísérelheti ezt a szabályozási módot alkalmazni. Azon túl, hogy a gyártó soha sem vállal felelősséget egy ilyen szabályozásból eredő esetleges kárért, feltétlenül szem előtt kell tartani néhány alapvető szabályt:

  • az affinitás törvénye elméleti szabály, tehát soha sem egészen biztos, hogy a megszerkesztett jelleggörbe ténylegesen megvalósul,
  • a fordulatszám növelése négyzetesen növekvő mechanikai igénybevételt jelent a járókerékre nézve és együtt jár az áramlási sebesség növekedésével, ami a kavitáció veszélyét egyértelműen növeli ezért a fordulatszám-növelést csak alapos megfontolás után szabad elvégezni és csak nagyon szűk tartományban,
  • a fordulatszám-csökkentés esetén mechanikai túlterhelődéstől és fokozott kavitációs veszélytől nem kell tartani,
  • semmilyen módon sem lehet következtetést levonni a hatásfokgörbe vagy az NPSH görbe szabályozás utáni alakjára/menetére vonatkozóan.

Amint említettük az affinitás törvénye szerint a különböző fordulatszámokhoz megszerkesztett térfogatáram-szállítómagasság jelleggörbékhez a hatásfokgörbék nem szerkeszthetők meg. Nincs azonban akadálya annak, hogy a mérés útján meghatározzuk a különböző fordulatszámra érvényes jelleggörbékhez tartozó hatásfokgörbéket.

Ha az egyes hatásfokgörbékről az azonos hatásfokértékeket a megfelelő jelleggörbére felvetítjük és az azonos hatásfokú pontokat összekötjük, akkor kialakul a szivattyú ún. kagylódiagramja, mely a lehető legtöbb információt nyújtja a felhasználó számára (58. ábra).

58. ábra

A kagylódiagram a nevét az állandó hatásfokú pontokat összekötő koncentrikus ellipszisekhez hasonló görbékről kapta a nevét. A kagylódiagramról könnyen megállapítható, hogy a fordulatszám változtatás milyen hatással van a hatásfok változására. Látható, hogy a túlzottan nagy fordulatszám növelés vagy csökkentés egyaránt kedvezőtlen a hatásfok szempontjából.

A kereskedelemben forgalomban lévő szivattyúk kagylódiagramját a gyártók általában nem adják meg. A közölt jelleggörbe azonban ahhoz a fordulatszámhoz tartozik, melynél a lehető legjobb hatásfok adódik. Ebből következően a hatásfokgörbe maximumát a szállítómagasság-térfogatáram jelleggörbére vetítve a szivattyú normál pontja, a kagylódiagram középpontja található meg. Az adott szivattyú tehát ebben a pontban üzemeltethető a lehető legjobb hatásfokkal.

A több szivattyú segítségével történő szabályozás alapgondolata az, hogy a tervezés egyik alapvető szabálya, hogy tartalékot is kell tervezni az esetleges üzemzavarok és a rendszeres karbantartás idejére.

Ez azt jelenti, hogy szinte sohasem egyetlen szivattyú lát el egy adott feladatot. Már két alkalmasan megválasztott szivattyú segítségével is lehetőség nyílik arra, hogy elvileg három különböző munkapontot, azaz négy különböző térfogatáramot valósítsunk meg. Ezt a szivattyúk egyedi, vagy párhuzamos kapcsolásban történő üzemeltetésével lehet megvalósítani. Az 59. ábra két szivattyú párhuzamos üzemeltetését mutatja.

59. ábra

Az SZ1 jelű szivattyú egyedi üzemben a V ˙ M SZ1 térfogatáramot biztosítja. Ha az SZ2 jelű szivattyú üzemel egyedi üzemben akkor a szállított folyadék térfogatárama V ˙ M SZ2 lesz. Ha a két szivattyú egyidejűleg üzemel, akkor az ehhez az állapothoz tartozó munkapontot a két jelleggörbe "vízszintes" összeadásával kaphatjuk meg, hiszen azonos szállítómagasság mellett a térfogatáramok összegeződnek.

Megjegyezzük itt, hogy a bemutatott módszerrel teljesen analóg módon lehet kezelni szivattyúk soros üzemét is. Tekintettel arra, hogy a soros üzemeltetésnél a térfogatáram növekedése helyett a szállítómagasság növekedése következik be, szabályozási szempontból ezt az esetet itt nem tárgyaljuk.

Az áramlástani elven működő szivattyúk üzemével kapcsolatban fontos szem előtt tartani néhány további szabályt:

  • kerülni kell minden olyan helyzetet, amikor a szivattyú változó, különösen növekvő ellennyomás ellenében dolgozik,
  • a szivattyú indítása többnyire zárt nyomóoldali szerelvény mellett történik.

A változó ellennyomás ellen történő üzemelés állhat elő például akkor, ha a szivattyú nyomóvezetéke pl. a tároló tartály aljára van bekötve, ahol a vízszint növekedése következtében egyre nő a szivattyúra jutó terhelés (szállítómagasság). A változó ellennyomás azért jelenthet problémát, mert a változó ellennyomás változó munkapontot és ezzel változó hatásfokot is jelent. Mivel a szivattyú hatásfoka széles tartományban változik ennek a következménye az is lehet, hogy az eredetileg helyesen kiválasztott szivattyú üzemközben mégis olyan munkapontba kerül, ahol a hatásfok a vártnak csak töredéke. Ezen túlmenően az is előfordulhat, hogy a munkapont "lekerül" a gyártó által megadott jelleggörbéről.

Az áramlástani elven működő szivattyúkon végzett kísérletek azt mutatják, hogy a térfogatáram zérustól történő változtatásával felvett teljes jelleggörbe a kisebb térfogatáramoknál egy hosszabb-rövidebb labilis szakaszt tartalmaz. Ezt a gyártók nem szokták megadni, mert ide munkapontot tervezni a labilis működés miatt nem biztonságos. A mérések szerint van a jelleggörbének egy olyan ága is, mely a negatív térfogatáramok tartományába esik. Ez a fékgörbe. A fékgörbe akkor jut szerephez, ha az áramlástani szivattyú túlzottan nagy ellennyomással kerül "szembe". A 60. ábra az ezzel kapcsolatos helyzetet mutatja.

60. ábra

A szivattyú kiválasztásakor a megtervezett munkapont az "M" jelű pontba esett, ami a gyártó által megadott jelleggörbén található. A nyomóvezeték a tároló tartályba a folyadékfelszín alá van bekötve. Ha a tároló tartályból megszűnik az elvétel és el kezd nőni a folyadékmagasság, akkor az a szivattyú számára egyre növekvő statikus szállító magasságot jelent. Ennek következtében a változatlannak feltételezett csővezetéki jelleggörbe fokozatosan felfelé tolódik és a munkapont az eredetileg helyről az "A" pontba kerül, ami már nincs is rajta a gyártó által közölt jelleggörbén, mivel itt már nem biztonságos a szivattyú üzeme. Ha tovább nő a folyadékszint a tároló tartályban, akkor a szivattyú munkapontja "átugrik" az ún. fékgörbére a "B" pontba, mivel csak ott találhatók olyan munkapontok, ahol a szállítómagasság nagyobb az "A" pontban lévő maximumnál. A "B" ponthoz azonban negatív térfogatáramok tartoznak, ami azt jelenti, hogy a szivattyún keresztül megindul a visszaáramlás a tároló tartályból. Ez mindaddig tart, amíg a munkapont a fékgörbén a "C" pontba nem kerül. Ekkor lökésszerűen újra megindul a szállítás, a munkapont "átugrik" a "D" pontba, mert alacsonyabb szállítómagasságú pont csak ott található. Ha nem történik beavatkozás, akkor a szivattyú az itt leírt ciklust újra és újra megismétli.

A leírt üzemtani probléma kiküszöbölése érdekében a szivattyú nyomóvezetékét minden esetben felülről kell a tároló tartályba bevezetni, hogy a folyadék szabadon folyhasson be oda és a folyadékszint változása ne befolyásolhassa a munkapont helyét.

Az áramlástani szivattyúk többségét zárt nyomóoldali szerelvénnyel kell elindítani, mert ilyenkor a legkisebb a teljesítményfelvétel.

Az áramlástani elven működő szivattyúk többsége elvileg hidromotorként is alkalmazható. A fordított üzemű szivattyú, mely tehát a folyadék munkaképességét hasznosítja a turbina. A turbinák többsége az áramló víz energiáját úgy hasznosítja, hogy váltóáramú villamos generátort hajtanak meg, mely a váltóáramú hálózatra dolgozik.

Munkagépek közvetlen hajtására a turbinákat többnyire nem használják, mert a jelleggörbéjükből adódóan nehezen viselik el a terhelés változását, sebességük túlságosan lecsökken és esetleg le is állhatnak, ha a terhelés túl nagy. Kivételt képez az ún. hidrodinamikus tengelykapcsoló és nyomatékváltó, mely egy áramlástani szivattyúból és egy közvetlenül mellette lévő turbinából áll. Abban az esetben, ha a szivattyú és a turbina lapátozása azonos akkor tengelykapcsolóról, ha különböző, akkor nyomatékváltóról beszélünk. Ez utóbbi esetben ugyani a szivattyú és a turbina fordulatszáma egymásétól eltér, aminek következtében a turbina tengelyén a nyomaték nagyobb is lehet a szivattyú tengelyét hajtó nyomatéknál.

A szivattyú ás a turbina tengelye közötti kapcsolatot a szivattyú által szállított folyadék biztosítja, mely folyadék a szivattyútól nyert munkaképességét a turbina meghajtásakor hasznosítja. Az imént írt hátrány, tehát az, hogy a turbina túlzottan nagy terhelés esetén akár le is állhat, ebben az esetben éppenséggel előny, mivel megakadályozza a szivattyút hajtó pl. benzinmotor túlterhelődést és lefulladását.

Az áramlástani elven működő szivattyúkat elsősorban olyan esetekben használják, amikor nagyobb térfogatáramú folyadékszállítás a feladat. Kedvező tulajdonságuk a nyugodt, rezgésmentes járás, a mechanikai súrlódás csaknem teljes hiánya. Jól megtervezett munkapont esetén rendkívül nagy az üzembiztonságuk, egyes típusok akár évekig is képesek karbantartás nélkül üzemelni. Hátrányos tulajdonságuk, hogy a jelleggörbéjükből adódóan nehezen alkalmazkodnak a változó üzemi feltételekhez és egy adott feladathoz történő kiválasztásuk nagy körültekintést igényel.

Önellenőrző kérdések
1. Mi az általános működési elve áramlástani elven működő szivattyúknak?
2. Melyek az áramlástani elven működő szivattyúk fő szerkezeti részei?
3. Mi a járókerék szerepe?
4. Mi a ház szerepe?
5. Mi határozza meg az áramlástani elven működő szivattyú térfogatáramát és szállítómagasságát?
6. Hogyan állapítható meg a térfogatáram és a szállítómagasság összefüggése egy áramlástani elven működő szivattyú esetén?
7. Milyen kiegészítő jelleggörbéi vannak az áramlástani elven működő szivattyúknak?
8. Milyen részhatásfokokból tevődik össze az áramlástani elven működő szivattyú hatásfoka?
9. Milyen veszteségek figyelembe vételér szolgál a volumetrikus hatásfok?
10. Milyen veszteségek figyelembe vételér szolgál a hidraulikai hatásfok?
11. Mi az NPSH?
12. Hogyan határozható meg a szívómagasság lehetséges értéke áramlástani elven működő szivattyúk esetén?
13. Mi lehet a következménye az áramlástani szivattyú helytelenül megválasztott szívómagasságának?
14. Mi a kavitáció?
15. Milyen veszéllyel járhat a kavitáció?
16. Milyen fő lépéseket követve lehet kiválasztani egy adott feladathoz szükséges áramlástani elven működő szivattyút?
17. Milyen fontosabb szabályozási lehetőségek vannak áramlástani elven működő szivattyúk esetére?
18. Hogyan történik a megkerülő vezetékes szabályozás?
19. Mi a feltétele annak, hogy a megkerülő vezetékes szabályozás veszteségmentes legyen?
20. Min alapul és mi az affinitás törvénye?
21. Mi a kagyló diagram?
22. Mi a szivattyú normál pontja?
23. Miért nem szabad túlzottan megnövelni az áramlástani elven működő szivattyú fordulatszámát?
24. Miért nem szabad túlzottan lecsökkenteni az áramlástani elven működő szivattyú fordulatszámát?
25. Hogyan határozható meg két szivattyú együttes folyadékszállítása egyazon csővezetéken?
26. Mi a fékgörbe?
27. Miért rejt veszélyt, ha az áramlástani elven működő szivattyú növekvő ellennyomás ellenében dolgozik?
28. Miért kell zárt nyomóoldali szerelvénnyel indítani az áramlástani elven működő szivattyúk többségét?
29. Mi a fő alkalmazási területe az áramlástani elven működő szivattyúknak?
30. Miért nem alkalmas általában az áramlástani elven működő hidromotor munkagép közvetlen hajtására?
31. Milyen két fő elemből áll egy hidrodinamikus tengelykapcsoló vagy nyomatékváltó?
32. Hogyan működik a hidrodinamikus tengelykapcsoló?
33. Milyen esetben beszélünk hidrodinamikus nyomatékváltóról?