مقالات

پروانه پمپ آب چیست؟ | بررسی انواع و کاربرد آن

انواع پروانه پمپ و کاربرد آن

پروانه پمپ انواع مختلفی دارد که هر یک دارای خصوصیات ویژه‌ای است که در انواع پمپ‌ها به کار برده می‌شوند. پروانه، یکی از قطعات دوار و چرخنده در پمپ‌های سانتریفیوژی است که انرژی را از موتور پمپ به سیال مورد نظر انتقال می‌دهد. پروانه پمپ متشکل از پره‌هایی است که از ورودی باز آن در مرکز پروانه به سمت بیرون هدایت می‌شوند و هنگام چرخش با ایجاد یک نیروی گریز از مرکز، مایع مورد نظر را از محفظه به سمت محل تخلیه هدایت می‌کنند.

پمپ‌های سانتریفیوژی به دلیل عملکرد مناسبی که در ارتباط با انواع مایعات دارند، معروف‌ترین و گسترده‌ترین نوع پمپ‌ها هستند و مشخصات پمپ سانتریفیوژی مناسب برای یک کاربرد خاص، به عوامل مختلفی بستگی دارد که یکی از مهمترین این عوامل، انتخاب پروانه مناسب است.

پروانه پمپ چیست؟

پروانه، یکی از قطعات دوار و چرخنده داخل پمپ‌های سانتریفیوژی است که انرژی را از موتور پمپ به مایع مورد نظر منقل می‌کند. پروانه تشکیل شده  از پره‌هایی که از ورودی باز آن در مرکز پروانه که به آن چشم پروانه می گویند، به سمت بیرون می‌رود که هنگام چرخش با ایجاد یک نیروی گریز از مرکز، مایع مورد نظر را از محفظه به سمت محل تخلیه هدایت می‌کند.

تاریخچه‌ی پمپ‌های پروانه‌ای

در تاریخ مهندسی، اولین پمپ سانتریفیوژ یا پروانه پمپ، در یک معدن مس در سان دومینگوئز پرتغال، سال ۱۷۷۲ پیدا شد. شواهد نشان میدهد که در قرن پنجم میلادی از این پمپ استفاده می شده است. جنس پروانه این پمپ از چوب بوده و شکل و نحوه طراحی پره‌های این پمپ، خلاقیت بی‌نظیر صنعتگران باستان را نشان می‌دهد.

لئوناردو داوینچی کسی بود که برای اولین بار در تاریخ؛ استفاده از نیروی گریز از مرکز را برای بالا بردن سیالات مطرح کرد. بعد از آن در اواسط قرن شانزدهم، برای تهویه معدن ها؛ یک پروانه پر دار اختراع و استفاده شد. نحوه کار این پروانه که توسط جورجیوس آگریکولا در کتاب (۱۵۳۰) De re metallica. بر اساس اصل گریز از مرکز گفته شده بود، عمل می کرد.

کسی که سانتریفیوژ ابتدایی را اختراع کرد دنیس پاپین یک فیزیکدان فرانسوی بود. روتور پمپ پایین که ساخته بود. متشکل از دو پره شعاعی تخت که درون یک محفظه سیلندری بسته قرار داشت و می‌چرخید، بود. سیال بعد از رفتن به مرکز روتور، و بعد از گذشتن از پره ها، رانش خود را به یک لوله با قطر خیلی کوچک که در محیط محفظه بود، انجام می داد. این پمپ یک نوع اختراع کوچک علمی بود که توسط پایین در سال ۱۷۰۵ برای پمپاژ آب درست شد. که دارای پروانه آن دارای تعدادی پره با محفظه حلزونی بود.

انقلابی در پیشرفت و گسترش پمپ های سانتریفیوژ

ریسل کرنلین دمور و دانیل گابریل فارنهایت بعد از پایین کسانی بودند. که در طول مدت خیلی کمی، به پیشرفت هایی هر چند سطحی، دست پیدا کردند. اما توانایی حل کردن قضیه نفوذ هوا را در پمپ های سانتریفیوژ را نداشتند. پمپ های سیلندری-پیستونی که در آن زمان مورد محبوبیت واقع شده بود، یک مانع در برابر گسترش پمپ های روتودینامیکی به شمار می رفت. دلیل آن هم گسترش نیافتن صنعت ماشین و همخوانی پمپ های سیلندری-پیستونی با تکنولوژی و فناوری آن زمان بود.

لئونارد اولر نیز در سال ۱۷۵۴ با ارائه تئوری توربین های هیدرولیکی، در گسترش توربین های هیدورلیکی یک پیشرفت و جهش بزرگی را خلق کرد. اما ظهور آن، چندان تاثیری بر روی پمپ های روتودینامیکی نداشت.

جانسون آمریکایی کسی بود که در سال ۱۸۴۶ اولین پمپ سانتریفیوژ سه طبقه را ساخت. بعد از چند سال، جیمز استوارت جوین اولین تحلیل سیستماتیک پمپ پروانه ای یا سانتریفیوژ را ارائه داد. و چند طبقه این پمپ را اختراع کرد.

جیمز توماسون که یک فیزیکدان انگلیسی بود ایده به کارگیری پره های راهنما برای افزایش دادن بازده در پمپ ها را، در سال ۱۸۵۰، ارائه داد.

جهش طراحی پمپ های سانتریفیوژ در قرن نوزدهم

در نیمه های قرن نوزدهم، در طراحی و ساخت پمپ های سانتریفیوژ پیشرفت هایی شد. این رشد و پیشرفت توسط محققان و فیزیکدانان طراحی بود. که متاسفانه، اطلاعات مربوط به ساخت را مثل یک راز نگه می داشتند و مانع از پخش آن می شدند. در سال های پایانی قرن نوزده، تجهیزات آبی و پمپ ها، بیشتر ساخته شده و در تقاضا در عرصه صنعت باعث شد. تا تحقیقات علمی  تجربی در این باره افزایش یابد.

تحقیقاتی که در خصوص پمپ های روتودینامیکی توسط برادران سولزر در سویس انجام شد. سبب جهش پیشرفت در طراحی پمپ های سانتریفوژ شده. و چندی بعد از آن، پمپ های مارپیچی، قطری و جریان – محوری نیز طراحی شدند. اما مهم‌ترین اصل در به وجود آمدن و با قدرت به عرصه واردشدن پمپ‌های سانتریفیوژ یا پروانه‌ای، موتورهای الکتریکی بودند. دلیل منطقی که برای اجرای این اصل وجود داشت، اتصال یافتن مستقیم پمپ به یک موتور الکتریکی سرعت بالا بود. که در نتیجه پمپ های پیستونی را در خیلی از زمینه ها محدود می ساخت.

انواع پروانه پمپ

پروانه‌ها انواع مختلفی دارند و هر یک از آنها خصوصیات منحصر به فردی دارند که باعث می‌شود پمپ‌ها کاربری خاصی داشته باشند و از آنجا که پروانه‌ها نقش حیاتی در عملکرد پمپ گریز از مرکز دارند، بنابراین نوع و اندازه پروانه عامل مهمی در مشخصات و ویژگی‌های پمپ است. پروانه‌های پمپ شامل انواع پروانه باز، پروانه نیمه باز، پروانه بسته، پروانه پمپ گردابی و پروانه برشی می‌باشند.

پروانه پمپ باز

یک پروانه باز دارای پره‌هایی است که از دو طرف آزاد و بدون پوشش است و از آنجا که هیچ محافظی اطراف پره‌ها وجود ندارد، درنتیجه ضعیف‌تر عمل می‌کند و در پمپ‌های کوچک‌تر و ارزان‌تر که زیر بار فشار کمی کار می‌کنند، استفاده می‌شود. این نوع پروانه‌ها بر خلاف پروانه‌های بسته قادر هستند که مقداری جامدات را هم پمپاژ کنند.

پروانه نیمه باز

در یک طرف پره‌های پروانه نیمه باز یک صفحه محافظ وجود دارد که استحکام مکانیکی آن را افزایش می‌دهد و طرف دیگر آن همچنان باز است. این نوع پروانه از نظر کارکرد و عملکرد تقریبا چیزی مابین پروانه باز و بسته است و به همین دلیل برای پمپ‌هایی با اندازه متوسط و مقدار کمی جامدات نرم مناسب هستند. در این نوع پروانه فاصله بین پره‌ها و محفظه پمپ باید کم باشد تا کارایی و عملکرد بهتری داشته باشد.

پروانه پمپ بسته

پروانه‌های بسته از هر دو طرف بسته هستند و بالاترین استحکام را دارند. این نوع پروانه دارای پیچیدگی بیشتری نسبت به پروانه‌های باز و نیمه باز هستند و به همین دلیل قیمت بالاتری هم دارند. این نوع پروانه‌ها معروف‌ترین نوع برای استفاده در پمپ‌های بزرگ هستند که مایعات تمیز را منتقل می‌کنند. به دلیل بسته بودن پره‌ها از هر دو طرف، در برخورد با سیالات آلوده و جامدات مستعد گرفتگی هستند و ممکن است در کار اختلال ایجاد کنند.

پروانه پمپ گردابی

برخلاف سه مدل قبلی، پروانه‌های گردابی پروانه کانالی نیستند. در ظاهر بسیار شبیه به پروانه‌های نیمه باز هستند ولی بین پره‌ها فضای بیشتری دارند و عملکردشان نیز متفاوت است. طراحی این پروانه‌ها به گونه‌ای است که برای مایعات آلوده حاوی مقداری جامد و ذرات ریز معلق در مایع مناسب می‌باشد چون این پروانه‌ها همزمان با کشیدن مایع به داخل، یک گرداب خلائی ایجاد می‌کند که مواد جامد را از پره‌ها دور می‌کند و به این ترتیب از آسیب رسیدن به قطعات داخلی جلوگیری می‌نماید. اگر چه در این مدل پروانه بازدهی پایین است ولی قابلیت‌هایی همچون احتمال گرفتگی بسیار کم و حمل جامدات در برخی موارد، باعث شده که عالی به نظر برسند و مورد استفاده قرار بگیرد.

پروانه برشی

پروانه‌های برشی نیز مانند پروانه‌های گردابی، متناسب با مایعات آلود حاوی جامدات طراحی شده‌اند و تفاوت آن‌ها در پره‌ها است. پره‌های پروانه برشی مثل قیچی تیز هستند و مواد جامد را قبل از ورود به پمپ خرد کرده و از بین می‌برند. اگرچه بازدهی این نوع پروانه‌ها نیز مانند پروانه پمپ گردابی پایین است اما انتخاب خوبی برای فاضلاب‌ها و موادی است که باعث گرفتگی خطوط لوله می‌شوند.

اهمیت قطر پروانه

علاوه بر نوع پروانه، در نظر گرفتن قطر پروانه هنگام تعیین پمپ گریز از مرکز نیز حائز اهمیت است زیرا این امر می‌تواند بر عملکرد پمپ تاثیرگذار باشد. به این صورت که هرچه پروانه بزرگتر باشد سرعت محیطی در خروجی پروانه بیشتر خواهد بود و بنابراین هد و جریان تولید شده توسط پمپ نیز بیشتر است و برعکس. با این تفاسیر پروانه‌ها را با توجه به وظیفه‌ی خاصی که دارند، طراحی و تولید می‌کنند.

نحوه عملکرد پروانه در پمپ گریز از مرکز

در واقع پمپ گریز از مرکز دستگاهی است که جهت انتقال سیالات استفاده می شود. برای این کار از انرژی چرخشی و پروانه بهره گیری می شود. در این وسیله به پروانه حاوی سرعت و چرخش بسیار بالا، سیالات و بعضی جامدات در امتداد محور خود وارد می شوند. به وسیله پره های پروانه و با استفاده کردن از نیروی گریز از مرکز، به سمت خروجی پمپ هدایت می گردد. محفظه پمپ بدین گونه طراحی شده است تا به صورت کلی، سیال را در ورودی پمپ منقبض کرده و آن را به سمت پروانه هدایت نماید. در آخر نیز مایع را پیش از تخلیه کنترل می نماید.

سوالات متداول

نقطه عطف پیشرفت پمپ های پروانه ای در چه زمانی بود؟

دنیس پاپین کسی بود که در سال ۱۷۰۵ توانست سانتریفیوژ ابتدایی را اختراع کند.

پمپ های پروانه ای به وسیله چه کسانی در عرصه صنعت وارد شدند؟

توسط برادران سولزر انجام شد که تحقیقاتی را در خصوص پمپ های روتودینامیکی انجام می دادند منجر به ساخته شدن پمپ های سانتریفیوژ شد.

پمپ گریز از مرکز در واقع چه کاری را انجام می دهد؟

سیالات را انتقال می دهد و آن را قبل از تخلیه کنترل می کند.

0 0 رای ها
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها