Duże i gruboziarniste cząstki, które znajdują się w szlamie odgrywają największą rolę w zużyciu krawędzi łopatek wirnika pompy szlamowej w związku ze sposobem, w jakim ten przepływ cząstek się odbywa. Bezwładność dużych cząstek sprawia, że nie przepływają one razem ze strumieniem cieczy nośnej. Z tego powodu duże cząstki uderzają w krawędź natarcia łopatek. 

Kiedy szlam przepływa przez rurę, większe cząstki osiadają w dolnej części wlotu i są przenoszone wraz z ruchem płynu, natomiast mniejsze cząstki ulegają wymieszaniu ze szlamem. Oddzielanie cząstek wewnątrz przewodu rurowego oznacza, że do wlotu wirnika pompy odśrodkowej nie wpływa jednorodny szlam. Łopatki wirnika pompy odśrodkowej są zaprojektowane tak, aby przyjąć wpływającą ciecz i przyśpieszyć jej przepływ. Problem pojawia się, gdy szlam napływa do wirnika pompy szlamowej i następuje raptowna zmiana kierunku przepływu.

Małe i drobne cząstki przedostają się wraz z cieczą z przewodu rurowego do wirnika, w przeciwieństwie do cząstek dużych. Następnie poruszają się one dalej w linii prostej wraz z przepływem szlamu przez wirnik, uderzając w krawędź natarcia. Wysoka prędkość względna pomiędzy obracającą się łopatką a napływającymi cząstkami skutkuje zużyciem krawędzi natarcia wirnika. Skrócenie długości łopatek spowodowane uderzeniami dużych cząstek skutkuje zmniejszeniem wydajności pompy. W rezultacie pompa nie będzie w stanie osiągać wymaganej wysokości podnoszenia oraz natężenia przepływu, a wirnik będzie wymagał wymiany.

Jak sobie z tym poradzić?

W Weir Minerals stale doświadczano takiego problemu przy pracy w ciężkich warunkach panujących w zakładach przetwórstwa surowców mineralnych i chciano zwiększyć odporność na zużycie pomp Warman®. Po dogłębnym przeanalizowaniu tej kwestii zespół inżynierów wynalazł innowacyjne rozwiązanie, które zmniejszy zużycie uderzeniowe krawędzi natarcia łopatek. Tuleja wlotowa Warman® z łopatkami do wstępnego zawirowania.

Opatentowana tuleja wlotowa Warman® z łopatkami do wstępnego zawirowania powoduje zmianę kierunku ruchu gruboziarnistych cząstek stałych w dolnej części rury wlotowej względem krawędzi natarcia wirnika.

Jak to działa?

Łopatki do wstępnego zawirowania zmieniają sposób przepływu szlamu poprzez zmianę kierunku wirowania na kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara, co odbywa się wraz z obrotami wirnika jeszcze zanim szlam dotrze w obszar działania wirnika. Wzbudzony ruch wirowy napływającej cieczy zmniejsza prędkość względną pomiędzy łopatkami wirnika i szlamem.

Kąt skrętu łopatek do wstępnego zawirowania umieszczonych w dolnej części tulei wlotowej jest większy niż innych łopatek na tulei. Służy to zwiększeniu prędkości obwodowej większych cząstek. Taka zmiana kąta wstępnego zawirowania zapewnia zmniejszenie prędkości względnej pomiędzy dużymi cząstkami i krawędzią natarcia łopatki przy jednoczesnym zachowaniu odpowiedniego kąta uderzenia strumienia cieczy w łopatkę.