بسیاری از بحثهای پیرامون پمپها با پروانه شروع میشود، چه تماس با یک مهندس کاربردی که در انتخاب پمپ کمک میکند، یک سند مشخصات برای پیشنهاد پمپ یا شاید این سری آموزشی. پروانه جزء مهمی است که نیروی ایجاد شده توسط موتور را به حرکت سیال منتقل می کند.
در حالی که همه پروانهها وظیفه یکسانی در حرکت سیال دارند، آنها در اشکال، اندازهها و مواد مختلف برای مطابقت با نیازهای یک برنامه خاص هستند. ممکن است تمایز بین گزینه های متعدد بسیار دشوار به نظر برسد، اما درک اصول اولیه پروانه راه زیادی در انتخاب پمپ مناسب خواهد داشت.
هندسه پروانه
دانستن آناتومی یک پروانه گریز از مرکز معمولی مهم است. مرکز پروانه به عنوان چشم پروانه شناخته می شود. پره های پروانه در حال حرکت از مرکز هستند. پره های پروانه تیغه های خمیده ای هستند که با چرخش پروانه سیال را گرفته و حرکت می دهند. جزء بزرگ دایره ای پشت پره ها هاب پروانه است. این هاب ضمن اتصال تمامی پره ها به مجموعه پروانه، از پره ها پشتیبانی می کند. قطر بیرونی توپی جایی است که می توان کفن پروانه را پیدا کرد. پروانه نیمه باز دارای پوششی است که بالای پره های پروانه را در بر می گیرد. طرح محصور به پروانه ای اطلاق می شود که دارای پوششی است که هم بالا و هم پایین پره های پروانه را می پوشاند. از طرف دیگر، پروانه ممکن است پوششی نداشته باشد و به آن نوع پروانه باز گفته می شود.
پروانه ها ممکن است در طراحی متفاوت باشند، اما برخی از اصول اولیه در همه پروانه ها ثابت هستند. قطر بیرونی پره ها فشار تولید شده توسط پمپ را دیکته می کند. قطر بیرونی کوچک فشار کمتری نسبت به پروانه مشابه با قطر بزرگتر ایجاد می کند. ارتفاع پره پروانه جریان تولید شده توسط پمپ را دیکته می کند. یک پره پروانه کوتاه تر جریان کمتری نسبت به پروانه با پره های بلندتر ایجاد می کند. این ویژگیهای هندسی پروانه، زمینهای را در مورد اینکه چرا سبکهای پروانه به شکلی که هستند طراحی میکنند، فراهم میکنند.
فیزیک پروانه
پروانه ها رابط بین توان ورودی (موتور) و توان خروجی (حرکت سیال) پمپ ها هستند. فرآیند پمپاژ زمانی شروع می شود که موتور پروانه را از طریق شفت می چرخاند. با چرخش پروانه، آب از مرکز به سمت بیرون در امتداد لبه پره ها رانده می شود که باعث افزایش فشار می شود. آب پرفشار از انتهای پره ها به سمت پیچ پمپ رها می شود. در طی مسیر پیچک، آب در جریان و فشاری که توسط هندسه پروانه دیکته می شود، تخلیه می شود. شتاب آب در امتداد پره های پروانه باعث ایجاد فشار کم در چشم پروانه می شود. فشار اتمسفر، بیشتر از فشار پایین چشم پروانه، بر سطح سیال در حال پمپاژ نیرو وارد می کند و جریان ثابت سیال را به چشم پروانه می دهد.
جابجایی مواد جامد
بسیاری از کاربردها نیاز به پمپاژ سیالات با مواد جامد دارند. این اغلب در مورد پمپ های شناور است که در آن پمپ
در مخزنی که برای جمع آوری رواناب و زباله طراحی شده است، در پایین قرار دارد. یکی از سبک های پروانه ای که به دلیل قابلیت های جابجایی مواد جامد معروف است، پروانه کانالی است. پروانه های کانالی اجازه عبور مواد جامد کارآمد بین پره های پروانه را می دهند. این طرح پروانه اغلب برای مصارف فاضلاب و فاضلاب استفاده می شود.
یکی دیگر از پروانه های متداول برای جابجایی مواد جامد، سبک گردابی است که به عنوان پروانه فرورفته نیز شناخته می شود. این پروانه به صورت فرورفته در پیچ قرار می گیرد و فضای باز بزرگی بین پروانه و درگاه مکش ایجاد می کند. برخلاف پروانه های دیگر که به پره هایی که آب را فشار می دهند متکی هستند، این پروانه گردابی را در فضای باز ولوت ایجاد می کند. گردابی که در اثر چرخش سریع پروانه ایجاد می شود، سیال و جامدات را با حداقل تماس با پروانه حرکت می دهد. عدم تماس بین سیال پمپ شده و پروانه در کاربردهایی با مواد ساینده یا جامدات بزرگ مفید است.
برش و خرد کن
برای کاربردهایی که مستعد گرفتگی هستند،
پروانههایی طراحی شدهاند که برای کنترل این مواد جامد مشکلساز طراحی شدهاند. یکی از این طرح ها پمپ کاتر است. پروانه پمپ کاتر دارای یک لبه تیز پیشرو است که اغلب از مواد سختی مانند کاربید تنگستن ساخته شده است. این لبه تیز با یک شکاف فاصله تنگ به صفحه مکش جفت با لبه های تیز و دندانه دار خود طراحی شده است. همانطور که پروانه مواد جامد را جمع می کند، یک قسمت از جامد در لبه دندانه دار ثابت روی صفحه مکش گیر می کند و به پروانه کاتر دوار اجازه می دهد تا جامد را برش دهد. پمپهای کاتر گرفتگی توسط مواد جامد و زبالههای مختلف مانند کهنهها، دستمالهای «قابل شستشو» و حتی لباسها را کاهش میدهند تا زمان توقف پمپ را کاهش دهند. سپس این مواد جامد بریده شده را می توان در پایین دست پمپ فیلتر کرد.
یکی دیگر از طراحی های پروانه برای کاربردهای مستعد گرفتگی، پمپ چاپر است. پمپ خردکن از نظر مکانیکی شبیه
به پمپ کاتر است. جامدات بین یک لبه نوک تیز روی پروانه و یک لبه ثابت تیز در ورودی مکش پاره می شوند.
برخلاف پمپ کاتر که از یک لبه دندانه دار روی صفحه مکش استفاده می کند، پمپ خردکن دارای مکانیزم چاقوی خردکن است که از خارج به سمت چشم پروانه نصب شده است. تلرانس های محکم بین تیغه خردکن با چشم پروانه، پره ها و صفحه مکش حفظ می شود. این تلورانسهای محکم برش را در کل پره ایجاد میکنند و از گرفتگی در سراسر پیچ جلوگیری میکنند.
برنامه های کاربردی فشار بالا
کاربردهایی وجود دارد که نیاز به فشار بالاتری دارند، مانند پمپاژ به ارتفاعات بالا یا در شرایطی که طراحی سیستم نیاز به لوله با قطر کم دارد. برای رسیدن به این فشار بالا، طراحی پروانه را می توان به چند روش تغییر داد. یکی از راه های افزایش فشار، افزایش قطر بیرونی پروانه است.
روش دیگر برای افزایش فشار این است که پره های پروانه را با یک پوشش در بالا و پایین محصور کنید. محصور کردن منطقه بین پره های پروانه باعث کاهش گردش مجدد جریان می شود که منجر به خروجی فشار بالا کارآمدتر می شود. در حالی که پروانه های محصور در افزایش فشار موثر هستند، توانایی حمل مواد جامد پروانه را محدود می کنند.
پمپ های فشار قوی اغلب دارای یک صافی برای جلوگیری از گرفتگی پروانه محصور هستند. با این حال، اگر مقادیر زیادی
مواد جامد وجود داشته باشد، پمپ آسیاب ممکن است برای کاربرد مناسب تر باشد. پمپ های آسیاب دارای تیغه آسیاب در قسمت بیرونی درگاه مکش هستند. همانطور که این تیغه تیز می چرخد، مواد جامد را به قطعات ریز خرد می کند که از طریق یک صفحه صافی مکش وارد پمپ می شوند. سپس مواد جامد ریز آسیاب شده، معمولاً توسط یک پروانه با سر بالا از طریق پمپ جابجا می شوند. پمپ های آسیاب اغلب در جمع آوری فاضلاب شهری در مناطقی با زمین ناهموار یافت می شوند. این مناطق برای انتقال فاضلاب به خطوط لوله با قطر کم و فشار بالا متکی هستند. پمپ های آسیاب برای تامین فشار بالا مورد نیاز و همچنین برای کاهش مواد جامد برای کاهش گرفتگی لوله های کوچکتر بسیار مهم هستند.
مواد پروانه
انتخاب مصالح ساختمانی مناسب به اندازه انتخاب سبک پروانه حیاتی است. پروانه ممکن است در مواد مختلفی از جمله درجات مختلف چدن، فولاد ضد زنگ، برنز و پلاستیک رزین تولید شود. چدن ها با هزینه ای مقرون به صرفه، مقاومت سایشی خوبی دارند. با این حال، چدن ممکن است در برابر سیالات بسیار ساینده یا خورنده مقاوم نباشد. برای جلوگیری از شکست زودرس پروانه در اثر خوردگی، ممکن است یک پروانه از جنس استنلس استیل لازم باشد. در حالی که فولاد ضد زنگ گرانتر از چدن است، معمولا محافظت بهتری در برابر مواد شیمیایی تهاجمی ارائه می دهد.
برنز یکی دیگر از مواد مقاوم در برابر خوردگی است که اغلب در نزدیکی کاربردهای ساحلی یافت می شود. برنز در برابر آب نمک در کاربردهای نزدیک دریا یا فرآیندهایی که از آب نمک استفاده می کنند محافظت می کند. برخی از پمپ های کوچکتر ممکن است از پروانه پلاستیکی استفاده کنند. این پروانههای قالبگیری شده، مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت سایشی بالا را ارائه میدهند و در مقایسه با جایگزینهای فولاد ضد زنگ یا برنز مقرون به صرفه هستند.
سیال پمپاژ شده و همچنین شرایط سیستم، نوع پروانه مورد نیاز را تعیین می کند. مهم است که این اطلاعات را با ارائه دهنده پمپ خود در میان بگذارید تا از انتخاب مناسب پروانه و پمپ اطمینان حاصل کنید.