Stoomvoedingspompen

De stoomvoedingspompen van het ir. D.F. Woudagemaal.

In het ir. D.F. Woudagemaal worden oorspronkelijk twee stoomvoedingspompen opgesteld. Het zijn de pompen waarmee het ketelvoedingswater in de ketels wordt geperst, ook in de vorm van suppletiewater dat dient om de hoeveelheid in stoom omgezet water weer aan te vullen.

Er zijn in de loop van het stoomtijdperk heel veel in aard en ontwerp van elkaar verschillende voedings(stoom)pompsystemen en voedingstoestellen toegepast, van zeer eenvoudige tot de ingenieuze en gecompliceerd werkende, vaak automatische pompmachines.

De in het gemaal toegepaste stoompompen waren van het Worthington-type. Zij pompten het voedingswater uit de beide voedingswaterbakken en persten het vervolgens in de ketels. De twee Worthington-stoompompen konden gezamenlijk of afzonderlijk werken op een stel afsluiters, dat verbinding gaf met de verdere persleidingen. Het gebruik van twee pompen is een wettelijk vereiste; voorgeschreven in de Stoomwet.

De Worthington-pomp

De Worthintonpomp behoort tot de groep pompstoomwerktuigen die geen vliegwiel bezitten.

Deze groep bezit steeds een pompcilinder en een stoomcilinder, waarvan de beide zuigers door een stang rechtsreeks met elkaar zijn verbonden. De stoomtoevoer aan de voor- en achterkant van de stoomzuiger kan dus niet meer door een schuif vanaf een vliegwiel-hoofdas worden geregeld.

Men lost dit probleem op volgens het principe: de schuif wordt door stoom gedreven.
Daarbij wordt de schuif via een hulpzuiger bewogen. Deze schuif regelt de beweging van de hoofdstoomzuiger. Het hulpschuifje voor de hulpzuigerbeweging wordt weer bewogen via een hefboom op de drijfstang van de hoofdzuiger. Hulpzuiger en hefboomconstructie geven voldoende vertraging en synchronisatie voor een juiste slag van de hoofdzuiger.

Worthington voorziet de stoompomp vervolgens van twee stoom- en pompcilinders, iedere stoomcilinder is voorzien van een bakschuif met volle stoomvulling, op een manier, dat de ene zuigerstand de schuifbeweging van de tweede stoomcilinder uitvoert en omgekeerd. Een pomp met een dergelijk dubbelsysteem noemt men ook vaak een duplex-stoomvoedingspomp, waarvan het Worthingtontype de bekendste is.

De schuifbeweging

De schuifspiegel heeft vier kanalen, waarvan de beide buitenste inlaat-, de beide binnenste uitlaatkanalen voor de stoom zijn. De zuigerslag is begrensd, doordat de zuiger tegen het einde van de slag over het uitlaatkanaal heen loopt, de stoomuitlaat daarmee afsluit, bij verder doorlopen de in de cilinder opgesloten stoom comprimeert en tenslotte door de daardoor ontstane tegendruk stilstaat. De beweging van de zuigerstang op de de bijbehorende schuif wordt aan één kant door een hefboom van de eerste, aan de andere kant door een hefboom van de tweede soort overgebracht. De schuif is niet helemaal met haar stang verbonden, maar heeft een zekere dode slag.

In A bevindt de zuiger II zich in zijn uiterste stand en staat stil. Schuif I heeft haar rechter uitlaatkanaal geopend, zuiger I beweegt zich daadoor naar links en trekt door zijn hefboom de schuif II naar rechts. In de getekende stand is zuiger I zo ver naar links gekomen, dat hij juist op het punt is, schuif II aan de linkerzijde te doen openen. Terwijl de zuiger I zich verder voortbeweegt, geeft schuif II links verder opening en wordt zuiger II in beweging gebracht, voordat zuiger I het linker kanaal afsluit en ten gevolge van de stoomcompressie van de door hem opgesloten stoom stilstaat.

In B is de zuiger I aan het einde van zijn slag gekomen en staat stil. Daarvoor heeft heeft hij echter schuif II nog volle toelaat gegeven. Zuiger II beweegt zich naar rechts en de schuifstang I beweegt zich daadoor eveneens naar rechts, d.w.z. in de getekende stand komt juist de rechter zijde van de moer M van de schuifstang, na het doorlopen van de dode slag, aan te liggen tegen de schuif en brengt deze in beweging naar rechts. Zuiger I staat nog zolang stil, tot zijn inlaatkanaal geopend wordt door de beweging naar rechts van zuiger II.

Dit ogenblik wordt weergegeven door C. De stand van de zuigers en schuiven ten opzichte van elkaar in C komt overeen met die van de bewegende delen in A. Wordt in A de zuiger II na zijn stilstand door de hem nalopende zuiger I in beweging gebracht, in C brengt de voorlopende zuiger II de tot staan gebleven zuiger I weer in beweging, om daarna aan het einde van zijn slag zelf weer tot stilstand te komen.

Omdat bij de Worthingtonpomp iedere zuiger de andere aan de gang brengt voordat hij zelf stilstaat, kan de waterlevering van de pomp niet onderbroken worden en heeft er dus een volkomen gedwongen beweging plaats, zonder directe afhankelijkheid tussen de beide helften van het mechanisme. Op het ogenblik, dat een zuiger de schuif van de andere doet openen, is zijn eigen toelaatkanaal wel geopend, staat hij dus onder volle stoomdruk en wordt de schuif daardoor steeds geopend.
Deze pompen werken zeer bedrijfszeker, springen in iedere toestand aan en worden slechts geregeld, respectievelijk stilgezet, door de stoomtoevoer te knijpen met de hoofdafsluiter. Als er zodanig geknepen wordt dat de druk op de stoomzuiger de weerstand op de pompzuiger niet meer kan overwinnen, staat de pomp stil.

Centrifugaalvoedingpompen

In het ketelhuis van het ir. D. F. Woudagemaal gebruikt men tegenwoordig voornamelijk twee elektrische centrifugaalvoedingpompen.

Het principe van deze pomp wordt getoond in de afbeelding a. Het voedingswater wordt in beweging gebracht door het snel draaiende rad met schoepen, de waaier van de centrifugaalpomp. Het water wordt in het hart van de waaier toegevoerd. De waaier is omgeven door een huis, waarbij de ruimte tussen waaier en huis zich in de draairichting verwijdt (in het geval van een slakkenhuis) of door een ringvormige ruimte waarin leischoepen zijn aangebracht.

Het principe van deze pomp wordt getoond in de afbeelding. Het voedingswater wordt in beweging gebracht door het snel draaiende rad met schoepen, de waaier van de centrifugaalpomp. Het water wordt in het hart van de waaier toegevoerd. De waaier is omgeven door een huis, waarbij de ruimte tussen waaier en huis zich in de draairichting verwijdt (in het geval van een slakkenhuis) of door een ringvormige ruimte waarin leischoepen zijn aangebracht.

In beide gevallen moet de grote snelheid waarmee het water de waaier verlaat geleidelijk teruggebracht worden om de snelheid zodoende om te zetten in een zekere druk. Voor gewone pompen is één waaier daarbij voldoende, maar als men een hoge persdruk moet bereiken, zoals voor het ketelvoedingswater, schakelt men een aantal waaiers achter elkaar om een pomp zo met meerdere trappen te construeren.

De grote snelheid waarmee het water de waaier verlaat moet geleidelijk teruggebracht worden om de snelheid zodoende om te zetten in een zekere druk. Voor gewone pompen is één waaier daarbij voldoende, maar als men een hoge persdruk moet bereiken, zoals voor het ketelvoedingswater, schakelt men een aantal waaiers achter elkaar om een pomp zo met meerdere trappen te construeren.

Het schema geeft een pomp weer met drie trappen. Na het verlaten van de eerste waaier wordt het water naar de tweede geleid en daarna naar de derde. Met drie waaiers wordt zo een drie keer zo hoge druk ontwikkeld als met één waaier. Het aantal omwentelingenis hierbij uiteraard steeds gelijk. Door het toepassen van speciale leischoepen, die ervoor zorgen dat de omloop van het water zo gunstig mogelijk verloopt, kan men de druk opvoeren tot 80% of meer, al naar gelang de capaciteit van de pomp en elektromotor.

Het hoge aantal omwentelingen van deze elektromotor maakt deze pomp geschikt om direct met de motor te worden gekoppeld. De centrifugaalpomp heeft een lager nuttig effekt dan de zuigerpomp, maar de gemakkelijke directe aandrijving is de reden dat deze pompen later veel worden toegepast.

Voordelen van de centrifugaalpomp zijn de grote eenvoud, een kleine kans op storingen, er is sprake van weinig slijtage. Ook is er de zekerheid dat bij een eventueel pompen tegen een gesloten afsluiter er niet een druk ontstaat die de leidingen kunnen laten springen, omdat de pompdruk nooit hoger kan worden dan de maximale nominale druk van de pomp.

Door de afsluiter in de persleiding te knijpen kan men de hoeveelheid afgegeven water, binnen ruime grenzen goed regelen. Voor warm water is de pomp even goed bruikbaar als bij koud water. Het is wel zo dat de centrifugaalpomp het warme water minder goed aanzuigt. Daarom moet men zorgen voor een goede toeloop van dit warme water (b.v. uit een hoger gelegen bak). Het gevaar is n.l. dat bij het aanzuigen de druk zo wordt verlaagd dat het hete water zijn overeenkomstige kooktemperatuur bereikt en de pomp dus waterdamp zou kunnen aanzuigen, waardoor hij zou afslaan.

Bij de samenstelling van deze tekst met afbeeldingen werd gebruik gemaakt van:
Stoom, uitgave der Vereeniging Krachtwerktuigen, Groningen 1929 en 1942.