انواع پروانه پمپ

پروانه پمپ مهمترین بخش پمپ می باشد، چرا که اندازه، شکل و سرعت آن ظرفیت پمپ را در تمام شرایط تعیین می نماید. پروانه با تیغه ساده کونیک با روپوش منفرد معمولا در صنایع کوچک به کار می رود. پروانه با تیغه ساده همچنین می تواند دارای دو روپوش باشد. نوع دیگر پروانه دارای تیغه خمیده یا شعاعی است. این نوع از پروانه غالبا برای انتقال مواد شامل توده های جامد یا ذرات درشت معلق به کار می روند و سرعت انتقال بیشتری به ماده پمپ شونده می بخشند.

 پروانه پمپ

پروانه با تیغه شعاعی در دو طرح باز و بسته عرضه می شود. طرح باز دارای روپوش جزئی بوده که در مقایسه با پروانه های دیگر کوچکتر می باشد. روپوش این پروانه ها فقط قسمت پشت پروانه را می پوشاند. ارتفاع تیغه پروانه بسته به طرح و کاربرد مورد نظر می تواند از نیم تا دو اینچ تغییر کند. قطر پروانه همراه با ظرفیت پمپ، ارتفاع پروانه لازم را تعیین می کند. نوع دیگر پروانه باز با روپوش کامل در قسمت پشت است که این پروانه معمولا در ردیف پروانه های نیمه باز قرار می گیرد، چرا که روپوش کامل پشتی تشکیل یک دایره کامل داده وتیغه ها از جلو قابل دسترسی اند.

قسمت مرکزی پروانه که بر روی محور نصب می شود، توپی پروانه نام دارد. این توپی بسته به طرح و اندازه پروانه می تواند کوچک یا بزرگ باشد. اگر پروانه از نوع مکش دو گانه باشد، توپی معمولا در قسمت مرکزی باز بوده و دو توپی جدا گانه برروی محور نصب می شوند.

نوع مکش دو گانه بسیار شبیه نوع مکش واحد بوده، با این فرق که در آن روپوش پشتیبان وجود ندارد. در عوض مرکز پروانه با مکش دو گانه دارای به اصطلاح روپوش های جزئی است که، هنگامی که به هم متصل می شوند به شکل منحنی خواهند بود که آبرا از دهانه مکش پروانه به نوک تیغه های تخلیه هدایت می کنند. تیغه های هر طرف در موقعیت های مناسب قرار گرفته و پس از اتصال به صورت یک تیغه واحد در می آیند که در نزدیکی لبه بیرونی پروانه قرار دارد. رو پوش های بیرونی محفظه ای برای مواد پمپ شونده به وجود می آورند.

پروانه پمپ نیز مانند پوسته یا بدنه آن می تواند از چدن، فولاد، برنز، برنج، لاستیک قالبی، فایبر گلاس یا هر ماده دیگری باشد که با ماده پمپ شونده ساز گار است. البته انواع دیگر پروانه نیز در پمپ ها بکار می روند، اما بیشتر در پمپ های انتقال مواد مخصوص یا پمپ هایی با طراحی مخصوص استفاده می شوند. این پروانه ها همراه با نوع پمپ مربوطه در درس های آینده شرح داده خواهند شد. پروانه های که تا کنون مورد بحث قرار گرفته اند تنها برای پمپ های تک پروانه استفاده می شوند. در پمپ های چند مرحله ای، طراحی پروانه باید چنان با دقت صورت پذیرد که از اعمال نیروهای اضافی شعاعی ویا محوری در هر مرحله آن پرهیز شود. برای این منظور پروانه ها معمولا پشت به پشت قرار می گیرند، حتی اگر چند اینچ از یکد یگر فاصله داشته باشند. برخی پروانه ها در قسمت پشت روپوش تیغه های کوچکی دارند که برای پمپ کردن آبهایی به کار می روند که در پشت پروانه قرار می گیرند. بدین طریق، بارمحوری پروانه های عادی نیز کاهش می یابد.

 

 تاریخچه پمپ های پروانه ای

اولین پمپ سانتریفوژ شناخته شده در تاریخ مهندسی در 31 ژولای 1772 در یک معدن مس در “سان دومینگوئز در پرتغال کشف شد . این پمپ در قرن پنجم میلادی به خدمت گرفته می شد . پروانه این پمپ از جنس چوب با پره های دوخمشه می باشد . شکل پره ها نشان از خاقیت بالای صنعتگران باستان در 16 قرن پیش می باشد .

ایده استفاده از نیروی گریز از مرکز برای بالا بردن سیالات اولین بار توسط لئوناردو داوینچی (1519 – 1452 ) پیشنهاد شد .

در اواسط قرن شانزدهم یک پروانه پره دار برای تهویه معادن مورد استفاده قرار گرفت .

این پروانه بر مبنای اصل گریز از مرکز که توسط جورجیوس آگریکولا در کتاب De re1530 ( metallica ) تشریح شده بود ، عمل می کرد . مخترع شایسته پمپ سانتریفوژ فیزیکدان فرانسوی دنیس پاپین می باشد . او در کتاب Des cription et l`usage de la 1687( nouvell machin a` e`lever l’eau ) ماشینی را توصیف نمود که مدلی از پمپ های سانتریفوژ امروزی می باشد . او اختراعش را دو سال بعد در Acta Eruditorum تحت نام” rotatilis suctor et pressor ” به ثبت رساند .

روتور پمپ پاپین از دو پره شعاعی تخت که در یک محفظه سیلندری بسته می چرخید، تشکیل شده بود . سیال به مرکز روتور هدایت می شد و پس از عبور از پره ها به یک لوله با قطر خیلی کوچک که در محیط محفظه قرار داشت ، رانش می شد . پمپی که توسط پاپین تشریح شد یک مدل علمی کوچک بود . اولین پمپی که توسط پاپین برای پمپاژ آب ساخته شد در سال 1705 بود. پروانه این پمپ ، چند پره با محفظه حلزونی بود .

بعد از پاپین، ریسل، کرنلین لا دمور و دانیل گابریل فارنهایت به یک سری پیشرفت های جزئی دست یافتند . اما آنها نتوانستند بر نقیصه اساسی پمپ های سانتریفوژ در آن روزها که عموماً نفوذ هوا بود ، غلبه نمایند . یک مانع در راه گسترش پمپ های روتودینامیکی محبوبیت پمپ های سیلندر – پیستونی در آن زمان بود . این محبوبیت بخاطر همخوانی با تجهیزات تکنولوژی در آن روزها و همچنین عدم گسترش صنعت ماشین بو د. پمپ های سانتریفوژ ، تماماً ماشین های با سرعت بالا هستند که نیاز به تطابق با محرک های تسمه و چرخدنده دارند . تنها در قرن نوزدهم بود که با پیشرفت تکنولوژی چرخدنده ها ، این تطابق صورت گرفت .

در سال 1754 ریاضیدان مشهور لئونارد اولر ( 1707 ) با انتشار تئوری توربینهای هیدرولیکی، پیشرفت عظیمی در گسترش توربینهای هیدرولیکی در قرن نوزدهم ایجاد کرد ، اما تأثیر کمی بر پمپ های روتودینامیکی داشت .

در 1785 جان اسکی یک پمپ با ساختار جدیدی اختراع نمود که مدلی از پمپ های ملخی بود .

در سال 1846 ، اولین پمپ سانتریفوژ سه طبقه توسط جانسون امریکایی ساخته شد . و چند سال بعد جیمز استوارت جوین در سال 1949 پمپ سانتریفوژ چند طبقه ساخت و اولین تحلیل سیستماتیک این پمپ ها را ارائه نمود .

در همان زمان جان جورج آپولد برای اولین بار از پره های انحنادار خمیده به عقب استفاده نمود . و بازده 68 % در پمپ هایی که طراحی اش در دبی  فرمولو هد ft 20) m6 ) بود، بدست آورد .

در حدود سال 1850 فیزیکدان و مهندس انگلیسی جیمز توماسون ، ایده استفاده از پره های راهنما برای افزایش بازده در پمپ ها را بکار گرفت .

در این دوره توسعه پمپ های سانتریفوژ مربوط به اسامی آندریو و وایتاو بود . تا اواسط قرن نوزدهم، پیشرفت در طراحی پمپ های سانتریفوژ، بر پایه اختراعات وپیشرفت های انفرادی محققان و طراحان بود . سازندگان این پمپ ها اطاعات خود را مخفی نگاه می داشتند ، توسعه صنعت پمپ های سانتریفوژ به شیوه مدرن در اواخر قرن نوزدهم اتفاق افتاد . درخواست روز افزون برای انواع پمپ های سانتریفوژ ، مانند کف کش ، لجن کش و توسعه تجهیزات آبی ، سبب شد که کارخانه داران بر پایه تولیداتشان ، تحقیقات علمی و تجربی انجام دهند .

اولین تحقیقات سیستماتیک و علمی در خصوص پمپ های روتودینامیکی در سال 1890 توسط برادران سولزر در سویس انتشار یافت . این تحقیقات ، سبب پیشرفت سریع در طراحی پمپ های سانتریفوژ شد، و در سالهای بعد ، در طراحی پمپ های مارپیچی ، قطری و جریان – محوری نیز پیشرفت هایی حاصل شد .

بمنظور کاهش نیروهای محوری ، دیسک بالانس در یک پمپ سه طبقه در سال 1894 بخدمت گرفته شد .

یک فاکتور قطعی در پیشرفت محدوده کاربرد پمپ های سانتریفوژ ، پیشرفت موتورهای الکتریکی بود . اتصال مستقیم پمپ به یک موتور الکتریکی سرعت بالا دلیل منطقی برای توسعه کاربرد پمپ های سانتریفوژ و محدود شدن تدریجی پمپ های پیستونی در خیلی زمینه ها، بود .

پمپ ها ماشینهایی هستند که برای بالا بردن سیالات از یک ارتفاع پایین به ارتفاع بالا و یا برای تخلیه آنها از یک منطقه کم فشار به منطقه پر فشار استفاده می شوند. همچنین در مواردی که طول لوله ها بسیار زیاد و یا مقاومت هیدرولیکی بالا باشد ، مانند خطوط انتقال روغن، از پمپ ها استفاده می شود . پمپ ها با ایجاد اختاف فشار در سمت مکش و دهش عمل انتقال سیال را انجام می دهند .

یک پمپ، انرژی مکانیکی که از طریق یک منبع خارجی تأمین می شود را به انرژی حرکت سیال تبدیل می نماید. بنابراین پمپ ها با افزایش انرژی سیال باعث بالا رفتن سیال و یا غلبه بر مقاومت های هیدرولیکی در لوله تخلیه می شوند.

باید توجه نمود که اساس عمل پمپ ها معکوس عمل موتورهای هیدرولیکی می باشد .

در موتورهای هیدرولیکی ، انرژی حرکت سیال به کار مکانیکی تبدیل می شود، اما در پمپ ها همانطور که در بالا به آن اشاره شد، کار مکانیکی سبب افزایش انرژی سیال می شود.

 طبقه بندی پمپ ها

پمپ ها عموما توسط دو عبارت کاما متفاوت، از هم مشخص می شوند:

1. مشخصه های هیدرولیکی یا سیال پمپ شونده.

2. نوع پمپ یا کاربرد ویژه ای که برای پمپ در نظر گرفته شده است. استفاده از این دو روش برای تشخیص پمپ ها، برای تازه کارها و حتی برخی افراد کهنه کار ممکن است در بدو امر تا حدودی گیج کننده باشد.

پمپ ها به دو گروه اساسی طبقه بندی می شوند. این تقسیم بندی بر مبنای طریقه انتقال سیال از سمت مکش به رانش می باشد.

1. پمپ های جابجایی مثبت یا Positive Displacement

2. پمپ ها روتودینامیکی یا پروانه ای

طبقه بندی پمپ ها

شکل (1)

بسیاری از اسرار در خصوص طبقه بندی پمپ ها را روشن می کند. می توان آن را نقشه راه برای دنیای پمپ ها نام نهاد. براساس استانداردهایی که اغلب برای طبقه بندی به کار می رود این شکل حقایق مفیدی را درخصوص انتخاب و کاربرد پمپ نشان می دهد.

توجه شود که این دو کلاس تنها به مکانیک حرکت سیال مربوط می شوند و ارتباطی به مصارفی که پمپ بدان منظور طراحی شده است ندارد.این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که بسیاری از پمپ ها برای مصارف ویژه ای تولید و به فروش می رسند و مسائل پایه ای نظیر کاس و نوع پمپ ممکن است در پیچیدگی های یافتن بهترین طرح، مورد چشم پوشی قرار گیرد.

هر کلاس به نوبه خود به انواع متفاوتی تقسیم می شود. به عنوان مثال ، طبقه بندی روتاری خود، به انواع پمپ های : پیچی، دنده ای، و پره ای (vane ) و غیره … تقسیم می شود. هرکدام از این پمپ ها نوع خاصی از پمپ های روتاری می باشند.

دو مورد فوق که در تقسیم بندی بالا ذکر شد جزئیات مهمی در مصارف پمپ ها می باشند؛ این دو موردکلید اصلی در طبقه بندی پمپ ها می باشند. در استانداردهای مختلف در دنیا مانند HI, API و یا ISO طبقه بندی پمپ ها بر اساس ساختار فیزیکی پمپ می باشد و سازندگان پمپ ها جهت ساخت انواع پمپ از این استانداردها که مقبولیت جهانی دارد و یا استانداردهایی که خود طراحی می کنند استفاده می نمایند. در انتخاب پمپ ها، معمولا لازم است عاوه بر ساختار فیزیکی پمپ جزئیات عملکرد و کاربرد پمپ را بررسی نماییم. استاندارد 610 API ، پمپ های سانتریفوژ را به سه دسته کلی زیر طبقه بندی می نماید :

پمپ هایی که یاتاقان های پمپ در یک طرف پروانه قرار دارد و اصطاحاً یک سر آویز یا Overhung می باشد و با نماد اختصاری OH نمایش داده می شود.

پمپ های که پروانه یا پروانه های پمپ بین دو یاتاقان قرار می گیرد و اصطاحاً به آن Between bearing گفته می شود و با نماد اختصاری BB نمایش داده می شود.

پمپ هایی که به صورت عمودی قرار می گیرند و معمولاً طول محور پمپ بلند می باشد و کل مجموعه پمپ به صورت یکسر آویز مهار می گردد و اصطاحاً به آن Vertically Suspended گفته می شود و نماد اختصاری آن VS می باشد.

مشخصه های عمومی مطلب بعدی، در خصوص مشخصه های عمومی انواع پمپ ها می باشد. جدول 1تمامی اطاعات را نشان می دهد. برای مثال، برای یافتن پمپی با ظرفیت نسبتا کم برای سیال های خالص و تمیز با هد بالا، به این جدول مراجعه کنید، به یاد داشته باشید که ارتفاع هندسی مکش (  suction lift) نبایستی از حداکثر محدوده توصیه شده تجاوز نماید.

ظرفیت برحسب متر مکعب بر ساعت  hr m3/  اندازه پمپ را مشخص می کند و نوع پمپ انتخاب شده را تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین ویژگی های سیال و ساخت پمپ نیز در نظر گرفته می شود. هد نیز عامل مهمی می باشد.

جدول (1) نشان می دهد که پمپ های رفت و برگشتی برای شرایط عادی با ظرفیت های پایین و هد بالا و سیال پاک و خالص مناسب می باشند. در نتیجه برحسب نیازهای کارکرد، پمپی از نوع پیستونی یا نوع پانجری می توانند مورد انتخاب قرار گیرد. سیلندر ها نیز می توانند تکی، دوتایی، سه تایی یا تعداد بالاتری باشد.

پس از مشخص شدن این موارد ، مشخصات شیر های پمپ، مواد ساخت ، محرکه و غیره مورد بررسی قرار می گیرد. عموما این طور به نظر می رسد که جزئیات پمپ ها به شدت تحت تاثیر شرایط نصب قرار دارند. بنابراین جای گذاری پمپ های گریز از مرکز می تواند به همان مقداری که به دیگر فاکتور های موجود وابستگی دارد به لوله کشی، فضا، و شرایط کاری وابستگی داشته باشد.

محرکه انتخاب شده برای پمپ ها می تواند توسط سرعت پمپ ، تعادل حرارتی، منبع تغذیه موجود و یا قیمت یک سوخت خاص در منطقه برآورده شود. یک بار دیگر خاطر نشان می کنیم که این ها جزئیاتی هستند که می بایست پس از انتخاب پمپ مناسب برای شرایط هیدرولیکی که باید برآورده شوند، مورد ارزیابی قرار می گیرند، و کلید برآورده کردن شرایط هیدرولیکی، کلاس صحیح و نوع پمپ صحیح می باشد.

چنانچه دو یا چند فاکتور، نیاز های هیدرولیکی را برآورده کنند می بایست یک گام دیگر جلو رفت و بهترین پمپ را برای نصب مشخص کرد. پروژه ممکن است نیاز به پایین ترین قیمت ، طول عمربالا و یا سایر ملاحظات اقتصادی داشته باشد. معمولا همه این موارد در یک محصول جمع نمی شوند. در نتیجه باید تصمیم گرفت برای نصب پمپ چه فاکتوری بیشتر مورد توجه قرار دارد.

مشخصات-پمپ-ها

 

 حلقه های سایش

چنانکه به خاطردارید حلقه های سایش، یک نقطه نشت سیال بین دهانه های مکش و رانش پمپ ایجاد می کنند. این نقطه نشت اجازه می دهد تا مقادیر کمی آب در پمپ گردش کرده، برخی از نیروهای شعاعی و محوری ایجاد شده در داخل پمپ را خنثی نماید. این حلقه ها معمولا به صورت قابل تنظیم طراحی می شوند تا فاصله مناسب بین پوسته و پروانه حفظ شود.

مطالب مرتبط با پمپ آب: