Afbeelding in veldstijl, opgesteld ter vergelijking van de aanzuiging bij pompen met excentrische verloopstukken versus pompen met concentrische verloopstukken.
Een veldtechnicus heeft onlangs de beschikbare NPSH voor een watertransportpomp opnieuw berekend en vastgesteld dat het systeem 0,8 m tekort kwam op de vereiste waarde. De hoofdoorzaak was niet de lengte van de zuigleiding of de statische opvoerhoogte, maar een concentrische verloopstuk dat met de platte kant naar beneden bij de pompinlaat was geïnstalleerd, waardoor een luchtzak ontstond die tijdens het opstarten 15% van het inlaatoppervlak blokkeerde.
**Excentrische verloopstukken zorgen ervoor dat de boven- of onderkant vlak blijft bij de overgang van een grotere zuigleiding naar een kleinere pompinlaat, waardoor luchtophoping wordt voorkomen.** Concentrische verloopstukken centreren beide leidingassen, maar creëren hoge en lage punten waar lucht zich kan ophopen in horizontale leidingen. De keuze hangt af van de oriëntatie van de pomp, de helling van de zuigleiding, de beschikbare NPSH-marge en of het systeem meegevoerde lucht verwerkt of onder vacuüm werkt.
Beide koppelstukken zorgen voor een verkleining van de buisdiameter, maar alleen het excentrische type regelt het hoogteprofiel over de overgang heen. Dit verschil heeft directe gevolgen voor de pompprestaties, het cavitatierisico en de betrouwbaarheid van het systeem.
Belangrijkste opmerkingen
- Excentrische verloopstukken die met de vlakke kant naar boven worden gemonteerd, voorkomen luchtbellen in horizontale aanzuigleidingen doordat ze een doorlopend bovenoppervlak voor ontluchting bieden.
- Concentrische verloopstukken zijn geschikt voor verticale neerwaartse luchtstroom of toepassingen waarbij een symmetrische snelheidsverdeling belangrijker is dan de luchtverwerking.
- Een ingesloten luchtbel verkleint het effectieve inlaatoppervlak, verhoogt de lokale stroomsnelheid en verlaagt de beschikbare NPSH met 0,5–1,5 m, afhankelijk van de grootte van de luchtbel.
- Volgens de gangbare praktijk worden excentrische verloopstukken binnen twee buisdiameters van de pompinlaat geplaatst, waarbij de vlakke zijde op dezelfde hoogte ligt als de middellijn van de pomp.
Waarom de vorm van de reducer van invloed is op de aanzuigkracht van de pomp
Een verloopstuk past de diameter van de leiding aan de inlaatmaat van de pomp aan, maar de vormgeving van die overgang bepaalt of er lucht door het systeem stroomt of zich op een hoog punt ophoopt.
Concentrische verloopstukken brengen de hartlijnen van beide buizen op één lijn, waardoor een symmetrische kegel ontstaat. Bij een horizontale installatie vormt deze kegel een hoogste punt aan het uiteinde met de grootste diameter, waar lucht opstijgt en zich ophoopt. De opgesloten lucht vormt een halvemaanvormige holte die een deel van het inlaatoppervlak blokkeert.
Bij excentrische verloopstukken is één zijde – meestal de bovenkant – verschoven, zodat die zijde over de overgang heen vlak blijft. Lucht die langs de bovenkant van de zuigleiding stroomt, gaat rechtdoor zonder tegen een oplopend oppervlak aan te komen, waardoor deze via de pomp kan ontsnappen of een ontluchtingspunt stroomafwaarts kan bereiken.
Het ontwerp van de excentrische verloopstukken (https://en.wikipedia.org/wiki/Eccentric_reducer) vindt zijn oorsprong in procesleidingen, waar het dient om de afvoerhellingen te handhaven en het ophopen van vloeistof te voorkomen, maar hetzelfde principe geldt in omgekeerde richting voor de luchtverwerking in de aanzuigleidingen van pompen.
Bedrijfsomstandigheden die bepalend zijn voor het type reductor
De uitlijning van de pomp en de helling van de zuigleiding bepalen welk type reductiekast luchtgerelateerde problemen voorkomt.
Horizontale aanzuiging met vlakke of stijgende helling
Installeer een excentrische verloopstuk met de platte kant naar boven. Deze opstelling zorgt voor een ononderbroken bovenoppervlak vanaf de zuigleiding via het verloopstuk tot aan de pompinlaat, waardoor luchtbellen naar voren kunnen stromen zonder zich op te hopen.
De ‘flat-side-up’-regel is van toepassing wanneer de beschikbare NPSH binnen 1 m van de vereiste NPSH ligt, wanneer de vloeistof opgeloste gassen bevat die bijna verzadigd zijn, of wanneer de aanzuigbron in verbinding staat met de atmosfeer en bij bedrijf op laag niveau lucht kan meevoeren.
Horizontale aanzuiging met hellend tracé
Installeer een excentrische verloopstuk met de platte kant naar beneden. Hierdoor blijft het bodemoppervlak ononderbroken, waardoor wordt voorkomen dat vloeistof zich ophoopt op een laagste punt bij de uitlaat van het verloopstuk, waar dit turbulentie en drukverlies zou veroorzaken.
De plaatsing met de vlakke zijde naar beneden is geschikt voor systemen met een ondergedompelde aanzuiging, waarbij het onwaarschijnlijk is dat er lucht wordt meegevoerd, en het behoud van een glad bodemprofiel vermindert het wrijvingsverlies.
Verticale neerwaartse zuigstroom
Gebruik een concentrische verloopstuk. Bij verticale opstelling kan lucht zich niet op een hoog punt ophopen, omdat er geen horizontaal oppervlak is waar de lucht kan blijven hangen. Het symmetrische snelheidsprofiel van een concentrische verloopstuk vermindert wervelingen en dwarsstroming bij de pompinlaat.
Verticale aanzuigopstellingen komen veel voor bij dompelpompen, condensaatafvoersystemen en in-line drukverhogingsinstallaties waarbij de pomp zich onder de aanzuigbron bevindt.
Invloed van luchtbellen op de NPSH-waarde
De beschikbare netto positieve zuighoogte (NPSHₐ) is gelijk aan de statische hoogte plus de atmosferische druk minus de dampdruk en de wrijvingsverliezen. Een luchtbel vermindert de NPSHₐ doordat deze de doorsnede blokkeert en de lokale stroomsnelheid verhoogt.
**Rekenvoorbeeld:**
Stel dat een zuigleiding van 150 mm via een concentrische verloopstuk in horizontale stand overgaat in een pompinlaat van 100 mm. De luchtbel beslaat 20% van het inlaatoppervlak.
- Oorspronkelijk stromingsoppervlak: A₁ = π × (0,05 m)² = 0,00785 m²
- Afgesloten oppervlakte: 0,20 × 0,00785 m² = 0,00157 m²
- Effectief oppervlak: A₂ = 0,00628 m²
- Debiet: Q = 25 m³/u = 0,00694 m³/s
- Oorspronkelijke snelheid: V₁ = Q / A₁ = 0,884 m/s
- Werkelijke snelheid: V₂ = Q / A₂ = 1,105 m/s
De toename van de snelheidshoogte bedraagt:
ΔH = (V₂² – V₁²) / (2g) = (1,105² – 0,884²) / (2 × 9,81) = 0,021 m
Bovendien leidt de plotselinge samentrekking als gevolg van de verstopping door de luchtbel tot een verliescoëfficiënt K ≈ 0,5 voor de geometrie:
H_loss = K × V₂² / (2g) = 0,5 × 1,105² / 19,62 = 0,031 m
Totale NPSH-vermindering: 0,021 + 0,031 = 0,052 m per 20%-blokkade.
In systemen met een marginale NPSH-waarde — wat vaak voorkomt bij heet water, procesvloeistoffen onder lage druk of installaties op grote hoogte — kan dit verlies van 52 mm cavitatie veroorzaken aan de inlaat van de waaier.
Normen voor installatie en oriëntatie
Volgens de standaardpraktijk voor pomptechniek (https://studylib.net/doc/26232429/08) moeten excentrische verloopstukken op een bepaalde manier worden geplaatst en georiënteerd om zowel luchtinsluiting als wervelvorming bij de inlaat te voorkomen.
Plaats de verloopstuk binnen twee buisdiameters van de aanzuigflens van de pomp. Deze afstand zorgt ervoor dat het snelheidsprofiel zich na de doorsnedeverandering kan stabiliseren, maar houdt de overgang dichtbij genoeg zodat er geen lucht kan loskomen en zich in de aanzuigleiding stroomopwaarts kan ophopen.
Richt de vlakke zijde zo uit dat deze op één hoogte ligt met de hartlijn van de pomp. Bij een pomp met horizontale hartlijn en een verloopstuk met de vlakke zijde naar boven moet de bovenkant van de uitlaat van het verloopstuk op één lijn liggen met de hartlijn van de pompas. Dit zorgt ervoor dat de lucht rechtstreeks in het oog van de waaier stroomt, waar deze erdoorheen kan stromen in plaats van zich op te hopen in een dode zone boven de inlaat.
Zorg ervoor dat de reductiekast los van het pomphuis wordt ondersteund. Excentrische reductiekasten veroorzaken een asymmetrische belasting tijdens stromingspieken, en een starre bevestiging voorkomt dat deze spanningen worden overgedragen op de pompflens of het pomphuis.
Wanneer concentrische verloopstukken de juiste keuze zijn
Concentrische verloopstukken zijn geschikt voor drie specifieke gevallen waarin hun symmetrische vorm de nadelen op het gebied van luchtverwerking compenseert.
Ten eerste lost verticale aanzuiging het probleem van luchtbellen volledig op. Bij pompen die worden gevoed vanuit bovenliggende tanks, hooggelegen procesvaten of verticale opvangbakken kan er geen lucht in een drukregelaar blijven zitten, ongeacht de vormgeving.
Ten tweede: toepassingen met dompelpompen waarbij de gehele aanzuigconstructie onder het vloeistofniveau werkt en het meesleuren van lucht fysiek onmogelijk is. Dompelpompen, diepteputturbines en ondergrondse dompelpompen vallen onder deze categorie.
Ten derde: toepassingen waarbij een symmetrische snelheidsverdeling vereist is voor debietmeting of menging. Inline-mengers, magnetische debietmeters en systemen met direct gekoppelde aanzuigfilters profiteren van de gelijkmatige aanstroomsnelheid die de concentrische verloopstukken bieden.
Besluitvormingskader voor de keuze van verloopstukken
Toestand | Type verloopstuk | Oriëntatie | Reden |
Horizontale aanzuiging, marginale NPSH | Excentriek | Met de platte kant naar boven | Voorkomt luchtophoping, handhaaft de NPSHₐ |
Horizontale aanzuiging, ondergedompeld, dalende helling | Excentriek | Met de platte kant naar beneden | Voorkomt dat vloeistof zich ophoopt, vermindert wrijvingsverlies |
Verticale neerwaartse afzuiging | Concentrisch | n.v.t. | Symmetrische snelheid, geen risico op luchtbellen |
Inbouwmontage | Concentrisch | n.v.t. | Geen lucht aanwezig, symmetrische stroming heeft de voorkeur |
Afzuiging uit open opvangbak, risico op wervelstroming | Excentriek | Met de platte kant naar boven | Vermindert de oppervlaktezuigkracht, stabiliseert de instroom |
FAQs
Kan ik een concentrische verloopstuk gebruiken als ik stroomopwaarts een ontluchtingsopening aanbreng?
Door ontluchting wordt opgehoopte lucht afgevoerd, maar dit voorkomt niet dat er überhaupt een luchtzak ontstaat. De luchtzak blijft de inlaatopening blokkeren in de periode tussen ontluchtingscycli of tijdens continue luchtinsluiting. Een excentrische verloopstuk lost het probleem op in plaats van het alleen maar te beheersen.
Is de stand van de vlakke zijde van belang bij kleine verloopstukken kleiner dan 50 mm?
Ja. Het volume van de luchtbellen is evenredig met de buisdiameter, maar zelfs kleine luchtbellen hebben invloed op de NPSH bij compacte pompen met lage debieten en krappe NPSH-marges. Kleine pompen werken vaak dichter bij hun cavitatielimiet, waardoor de juiste plaatsing van de verloopstukken juist nog belangrijker is, en niet minder.
Wat als mijn pomp een zijdelingse aanzuigopening heeft in plaats van een eindzuiging?
Bij zijdelings aangezogen pompen wordt de inlaatflens doorgaans verticaal of onder een hoek gemonteerd. Richt de excentrische verloopstuk zo uit dat de vlakke zijde horizontaal blijft – waardoor een ononderbroken bovenvlak ontstaat waarlangs de lucht kan stromen – ongeacht de montagepositie van de pomp. Het principe is hetzelfde; de uitvoering past zich aan de hoek van de inlaat aan.
Doe Onderzoek naar excentrische versus concentrische verloopstukken zijn er meetbare verschillen in prestaties waarneembaar?
Veldonderzoek en modellen op basis van computationele vloeistofdynamica bevestigen dat excentrische verloopstukken het aantal cavitatievoorvallen in horizontale aanzuiginstallaties met 60–70% verminderen in vergelijking met concentrische verloopstukken onder identieke bedrijfsomstandigheden. Het verschil doet zich vooral voor tijdens het opstarten, bij een laag debiet en wanneer het gehalte aan opgelost gas hoog is.
Conclusie
Kies excentrische verloopstukken voor horizontale aanzuigleidingen van pompen, tenzij de installatie ondergedompeld is of via een verticale neerwaartse stroming wordt gevoed. Plaats de vlakke kant naar boven om luchtbellen te voorkomen wanneer de NPSH-marge beperkt is of er luchtinsluiting kan optreden. Plaats de vlakke kant naar beneden wanneer het behoud van een doorlopende helling naar beneden belangrijker is dan de luchtbehandeling.
Controleer tijdens de inbedrijfstelling of de stand van de reductor overeenkomt met het ontwerp en let bij de eerste opstart op eventuele luchtinsluiting. Een onjuist geplaatste reductor vertoont binnen enkele minuten symptomen: luidruchtige werking, een debiet dat onder de curve ligt, schommelingen in de uitlaatdruk of zichtbare trillingen bij de aanzuigflens.
Vermeld bij het specificeren van pompsystemen het type verloopstuk en de plaatsing ervan op de isometrische tekeningen van de leidingen, en niet alleen in opmerkingen of algemene specificaties. Dit voorkomt installatiefouten ter plaatse die de prestaties van het systeem in gevaar brengen en kostbare herstelwerkzaamheden na de hydrostatische test vereisen.