پمپ طبقاتی یا پمپ گریز از مرکز یک ماشین مکانیکی است که مایعات را از طریق تبدیل انرژی مکانیکی (انرژی چرخشی) به انرژی فشار جریان سیال پمپ می‌کند. این نیروی مکانیکی توسط موتور الکتریکی تأمین می‌شود. این پمپ از نیروی گریز از مرکز برای پمپاژ مایعات بهره می‌برد؛ بنابراین، به‌عنوان پمپ گریز از مرکز نیز معروف است.

اصل کار پمپ‌های طبقاتی

اصل کار این پمپ طبق اصل اساسی حرکت زاویه‌ای است که بیان می‌کند تغییر در حرکت زاویه‌ای یک عنصر گردان معادل نیروی اعمال شده است. هنگامی که مقدار خاصی از سیال در اثر نیروی خارجی می‌چرخد، یک نیروی گریزازمرکز روی سیال ظاهر شده که سرعت سیال را به فشار بیشتر تبدیل می‌کند. بخشی از این انرژی به انرژی جنبشی سیالات تبدیل می‌شود.

کار پمپ‌های طبقاتی

عملکرد پمپ طبقاتی تقریباً شبیه به کمپرسور گریزازمرکز است، اما فقط تفاوت در سیال وجود دارد. این پمپ به روش زیر عمل می‌کند:

  • اول، نیروی مکانیکی توسط موتور الکتریکی به پروانه پمپ ارائه می‌شود. پروانه مستقیماً از طریق یک شفت به موتور الکتریکی متصل شده و با حرکت محور موتور حرکت می‌کند.
  • زمانی که پروانه شروع به چرخش کرد، خلأ در داخل پروانه به وجود می‌آید. به دلیل این خلأ، آب در جهت محوری وارد داخل پروانه می‌شود.
  • با ورود آب به پروانه، آب به پره‌های پروانه برخورد می‌کند. پروانه با کمک نیروی گریزازمرکز آب را به صورت شعاعی و محوری به بیرون می‌چرخاند. پروانه این حرکت آب را تا زمانی که از تمام اجزای آن عبور کند ادامه می‌دهد.
  • پره‌های پروانه با انرژی جنبشی آب، سرعت آب را افزایش می‌دهند.
  • پس از عبور از پروانه، آب وارد ناحیه پخش‌کننده می‌شود. این دیفیوزر با کاهش سرعت، آب را کند کرده و آن را به انرژی فشار تبدیل می‌کند. پس از افزایش فشار موردنظر، آب از طریق خروجی پمپ تخلیه شده و آن را به موقعیت دلخواه می‌فرستد.

به‌این‌ترتیب، یک پمپ طبقاتی فشار را افزایش داده و مایعات مختلف را پمپ می‌کند. به عبارت ساده، در یک پمپ گریزازمرکز، مایع یا آب به دلیل نیروی گریزازمرکز که بر این مایعات یا آب وارد می‌شود، به ارتفاع خاصی می‌رسد. به همین دلیل است که این پمپ به‌عنوان پمپ گریزازمرکز شناخته می‌شود.

بخش‌های عمده پمپ‌های طبقاتی

اجزای اصلی این پمپ در زیر آورده شده است.

بدنه پمپ طبقاتی

بدنه یک گذر هوای باریک در اطراف پروانه است و به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که قبل از خروج سیال از محفظه و ورود به لوله تخلیه، تخلیه‌های جنبشی سیال توسط انرژی خروجی پروانه را به انرژی فشار تبدیل کند. پوشش بدنه از اجزای اصلی پمپ طبقاتی است. سه نوع اصلی پوشش بدنه نیز وجود دارد:

  • پوشش محوری: دارای طراحی مارپیچی است. پوشش حجمی دارای افزایش تدریجی در ناحیه جریان است. با افزایش سطح جریان، سرعت کاهش می‌یابد و فشار سیال افزایش می‌یابد.
  • پوسته گرداب: محفظه گرداب حفره‌ای مدور بین بدنه و پروانه ایجاد می‌کند. برای جلوگیری از اتلاف انرژی حاصل از چرخش استفاده می‌شود. این نوع روکش‌ها از راندمان بالایی برخوردارند.
  • پوشش تیغه راهنما: در این نوع بدنه، دونده با کمک تعداد دیگری از تیغه‌های راهنما احاطه می‌شود. این تیغه‌ها به دور حلقه‌ای که به دیفیوزر معروف است متصل می‌شوند. تیغه‌های راهنما به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که بر آب خروجی از پروانه هنگام ورود به دیفیوزر تأثیر نگذارد. با افزایش سطح این تیغه‌ها، سرعت آب کاهش می‌یابد و انرژی فشار آن افزایش می‌یابد. عمدتاً، بدنه با پروانه متحدالمرکز می‌ماند.

لوله مکش پمپ طبقاتی

قسمت پایینی لوله مکش در آب غوطه‌ور می‌شود که می‌خواهیم آن را بلند کنیم درحالی‌که طرف دیگر به ورودی پمپ طبقاتی متصل می‌شود. این قسمت از پمپ یک شیر و صافی در انتهای پایینی آن دارد. وظیفه این شیرها حذف بقایایی مانند ماسه‌ها، برگ‌ها و اجازه جریان آب به سمت بالا است.

قطعات چرخشی پمپ طبقاتی

این قسمت پمپ شامل یک پروانه و یک محور است:

پروانه: پروانه از مهم‌ترین اجزای این پمپ است. فشار و سرعت سیال را افزایش می‌دهد. پروانه شتاب گریزازمرکز را به سیال انتقال می‌دهد و به قسمت‌های زیر تقسیم می‌شود:

  • پروانه باز: پروانه فاقد تاج و صفحه پایینی است. از پروانه باز می‌توان برای حذف مایعات حاوی ذرات جامد، مانند آب دارای خمیرکاغذ یا ماسه، و غیره استفاده کرد.
  • پروانه بسته: این پروانه‌ها دارای صفحات پوششی در دو طرف تیغه‌ها هستند و برای تولید آب خالص استفاده می‌شود.
  • پروانه نیمه‌باز: این نوع پروانه فقط صفحه پایه دارد، اما صفحه تاج ندارد. این پروانه‌ها برای مایعات دارای بقایای بارگیری مناسب هستند.

محور: از محور برای چرخاندن پروانه استفاده می‌شود. این دستگاه برای انتقال گشتاور ایجاد شده در هنگام راه‌اندازی و کارکرد پروانه و سایر قطعات گردان طراحی شده است.

آستین شفت: آستین با نشت و خوردگی از شفت پمپ جلوگیری می‌کند.

لوله تحویل پمپ طبقاتی

این قسمت از پمپ طبقاتی برای بالابردن سیال به منطقه موردنیاز استفاده قرار می‌گیرد. یک سرلوله تحویل به خروجی پمپ و انتهای دیگر با ارتفاعی که می‌خواهیم سیال را منتقل کنیم متصل می‌شود.

انواع پمپ‌های طبقاتی

انواع مختلفی از این پمپ‌ها وجود دارد که بر اساس تعداد پروانه‌ها، نوع روکش، جهت و مراحل کار دسته‌بندی می‌شوند:

  • باتوجه‌به تعداد پروانه‌ها
  • باتوجه‌به جهت سیال
  • باتوجه‌به موقعیت پمپ

انواع پمپ طبقاتی با توجه به موقعیت آن ها 

این پمپ‌ها باتوجه‌به موقعیت پمپ دارای انواع زیر هستند:

  • پمپ‌های طبقاتی مرکز افقی

پمپ طبقاتی افقی بیشتر برای ارائه مایع با سرعت بسیار بالا به موتور محرک مستقیم طراحی شده‌اند. این نوع پمپ‌ها می‌توانند به‌راحتی جریان سیال کارآمد را تضمین کنند. چنین پمپ‌هایی دارای عملکرد باکیفیت بالا هستند؛ بنابراین، بسیار محکم بسته می‌شوند و از آنها محافظت می‌شود. باتوجه‌به عملکرد آن‌ها، عملکرد طولانی‌مدت از جمله بهره‌وری عالی و مواد باکیفیت بالا را ارائه می‌دهند.

  • پمپ‌های طبقاتی عمودی

این پمپ‌ها با موتور کار می‌کنند و دارای سرعت جریان آب بالا بوده که در حمل‌ونقل سریع مواد شیمیایی مناسب هستند.

نتیجه‌گیری

یک وسیله مکانیکی است که برای حرکت سیال با استفاده از منتقل کردن نیروی چرخشی از یک یا چند پروانه محرک طراحی شده است. سیال وارد پروانه‌ای می‌شود که به‌سرعت در حال چرخش در امتداد محور خود است و با نیروی گریزازمرکز در امتداد محیط خود از طریق نوک‌های پره پروانه به بیرون پرتاب می‌شود.