پمپ گریز از مرکز و اجزای آن

قسمت اساسی پمپ سانتریفیوژ شامل چرخ متحرک یا پروانه است. این چرخ متشکل از پره‌هایی است که تعداد آن‌ها ۱۲-۶ عدد است که به‌طور متقارن بر روی چرخ قرار دارند. انحناء پره‌ها مطابق شکل زیر در خلاف گردش چرخ هستند.

اجزای پمپ سانتریفیوژ

اجزای پمپ سانتریفیوژ

به پوششی که چرخ متحرک را احاطه کرده است، محفظه حلزونی گفته می‌شود. محفظه‌ی حلزونی به لوله‌های مکش و رانش مرتبط است.

در مدخله‌ی لوله مکش یک فیلتر و یک سوپاپ یک‌طرفه ورودی مایع به آن تعبیه‌شده است. قبل از آغاز کار پمپ سانتریفیوژ داخل لوله مکش و پمپ پر از مایع است، بنابر‌این سوپاپ ورودی مایع به لوله مکش بسته است. پس از به کار انداختن پمپ توسط یک موتور، نیروی گریز از مرکز در داخل چرخ ایجاد می‌شود که موجب رانده شدن مایع بین پره‌های چرخ متحرک به‌طرف محیط چرخ یعنی داخل محفظه حلزونی شده و ازآنجا به‌طرف لوله رانش رانده می‌شود.

بنابراین در داخل پمپ و لوله مکش به‌طور هم‌زمان، فشار منفی ایجاد می‌شود و درنتیجه سوپاپ ورود مایع به داخل لوله مکش باز می‌شود و مایع پس از گذشتن از لوله مکش، تحت‌فشار خارجی °p وارده بر سطح آزاد مایع در مخزن تحتانی، وارد پمپ می‌شود؛ بدین ترتیب چرخش ممتد پروانه در داخل پمپ، جریان پیوسته مایع را سبب می‌شود و باعث می‌گردد تا مایع از یک مخزن برداشت آب (مخزن تحتانی) به مقصد دیگر (مخزن فوقانی) انتقال یابد. پروانه‌های پمپ‌ها، می‌توانند مطابق شکل زیر به اشکال مختلف باز، نیمه‌باز و پوشیده ساخته شوند.

انواع مختلف چرخ متحرک یا پروانه پمپ

انواع پروانه پمپ

ساختمان یک پمپ گریز از مرکز

در پمپ‌ها گریز از مرکز آب با سرعت زیادی پره‌های چرخ متحرک را ترک می‌کند. بنابر‌‌این باید قبل از ورود آب به لوله تخلیه، مقداری از انرژی سرعتی آن تبدیل به انرژی فشاری شود. برای این کار وسیله‌ای در این ماشین‌ها پیش‌بینی می‌شود که به‌تدریج بدون ایجاد تکان یا تشکیل جریان‌های چرخشی مایع، سرعت آب را کاهش داده و موجب افزایش تدریجی انرژی پتانسیل می‌شود؛ بدین ترتیب ارتفاع مانو‌متری پمپ و نیز ضریب بهره آن بالا می‌رود.

در انواع اولیه پمپ‌های گریز از مرکز، آب به‌طور مستقیم و با سرعت نسباتا زیادی وارد محفظه جمع کننده دایره‌ای می‌شود و ازآنجا به‌طرف لوله تخلیه هدایت می‌گردد. سرعت مایع در محفظه جمع کننده مرتباً از مقطعی واقع در نزدیکی لوله تخلیه تا مقطعی واقع در بلافاصله قبل از رسیدن به لوله رانش افزایش میابد. درنتیجه تمام انرژی سرعتی آب در موقع خروج از پره‌ها، به‌صورت تکان و ایجاد جریان‌های چرخشی در داخل محفظه تلف می‌شود. برای جلوگیری از این اتلاف انرژی و نیز ایجاد تسهیلات لازم برای تبدیل انرژی سرعتی به انرژی فشاری اقدام به ساختن محفظه حلزونی و یا مطابق شکل جای گذاری حلقه‌ای شامل پره‌های هادی (دیفیوزر) می‌کنند.

دیفیوز کردن پمپ‌های گریز از مرکز

دیفیوز کردن پمپ‌های گریز از مرکز

محفظه حلزونی به‌صورت پوششی، چرخ متحرک را احاطه کرده و ضمن دریافت آب خروجی از چرخ متحرک آن را به‌طرف لوله تخلیه هدایت می‌نماید. ساختمان این محفظه را طوری می‌سازند که مساحت مقطع آن به‌طور یکنواخت و تدریجی از افزایش می‌یابد و درنتیجه سرعت جریان آب در داخل این محفظه که به‌صورت محیطی است به‌تدریج کم می‌شود و بالعکس فشار مایع به‌طور تدریجی افزایش پیدا می‌کند. بدین ترتیب وجود محفظه حلزونی سبب کاهش انرژی سرعتی و افزایش انرژی پتانسیل می‌شود.

عملاً بازده محفظه حلزونی کم و حدود 10درصد است، بنابراین ضریب بهره محفظه حلزونی فقط کمی از محفظه دایره‌ای بیشتر است. طریقه دیگر برای تبدیل انرژی سینتیک خروجی به انرژی پتانسیل در پمپ گریز از مرکز، گذراندن آب خروجی از چرخ متحرک از درون پره‌های ثابتی است که به‌صورت دیفوزر عمل می‌کنند، بدین معنی که مساحت مقاطع آن‌ها در جهت جریان افزاینده بوده (سطح متباعد شونده و یا واگرا) و درنتیجه سرعت جریان خروجی به‌تدریج کاهش‌یافته و بالعکس فشار مایع خروجی افزایش میابد. وجود پره‌های هادی در توربین‌‌ها برعکس پمپ‌ها عمل می‌کنند، بدین معنی که در توربین‌ها وجود پره‌های هادی باعث افزایش انرژی سینتیک شده و انرژی پتانسیل را کاهش می‌دهد و درنتیجه آب موقع ورود به چرخ متحرک دارای سرعت زیاد با جهت مناسب خواهد بود.

پمپ‌های حامل پره‌های هادی را توربین – پمپ می‌‌‌‌گویند. در حقیقت پمپ مثل یک توربین معکوس عمل می‌کند و در عمل نیز در مواقع ضروری از یک چنین ماشینی هم مثل یک توربین وهم مانند یک پمپ استفاده می‌کنند. بنابراین با جایگذاری پره‌های هادی بین محفظه حلزونی و چرخ متحرک می‌توان تا حدود زیادی نیز از ناپایداری حرکت و تلفات سنگین ناشی از تکان جلوگیری کرده و سبب تبدیل انرژی سینتیک به انرژی پتانسیل شد.