قاعدة مضخة الطرد المركزي ‖ المكره

هندسة المكره

من المهم أن نفهم الهيكل الجانبي لمكره الطرد المركزي النموذجي. يُسمى مركز المكره بفتحة شفط المكره (العين). تمتد شفرات المكره إلى الخارج من المركز. شفرات المكره منحنية (عادةً ما تكون منحنية للخلف)، تلتقط السوائل وتحركها أثناء دوران المكره. الجزء الدائري الكبير الموجود خلف الشفرة هو محور المكره. يوفر المحور الدعم للشفرات أثناء توصيل جميع الشفرات بمجموعة المكره. القطر الخارجي للمحور هو المكان الذي يمكن العثور فيه على غطاء المكره. تحتوي المكره شبه المفتوحة على غطاء يغطي الجزء العلوي من شفرة المكره. التصميم المغلق يعني دافعة ذات لوحة تغطية تغطي الجزء العلوي والسفلي من شفرة المكره. وبدلا من ذلك، قد لا تحتوي المكره على لوحة غطاء، ويسمى هذا النوع المكره المفتوحة.

قد تختلف الدفاعات في التصميم، لكن بعض المبادئ الأساسية تظل كما هي في جميع الدفاعات. يحدد القطر الخارجي للشفرة الضغط الذي يمكن أن تنتجه المضخة. سينتج القطر الخارجي الأصغر ضغطًا أقل من المكره المماثل بقطر أكبر. يحدد ارتفاع شفرات المكره معدل التدفق الذي تنتجه المضخة. ستنتج شفرة المكره السفلية تدفقًا أقل من المكره ذات الشفرة الأعلى. توفر هذه الميزات الهندسية للمكره خلفية لتصميم نمط المكره.

التوصيف الفيزيائي للدفاعات

المكره هو الرابط بين مدخلات الطاقة (آلة القيادة) ومخرجات الطاقة (حركة السوائل) للمضخة. في بداية عملية الضخ، تقوم آلة القيادة بتدوير المكره عبر العمود. أثناء دوران المكره، يندفع الماء إلى الخارج من المركز على طول حافة الشفرة، فيزداد الضغط. يتم إطلاق الماء عالي الضغط من نهاية الشفرة إلى الحلزوني (أو ريشة التوجيه -) للمضخة. على طول مسار الريشة الحلزونية/الموجهة، يتم تفريغ الماء بمعدل تدفق وضغط تحدده هندسة المكره. يتسارع الماء على طول شفرة المكره، مما يشكل ضغطًا منخفضًا عند مدخل المكره. يكون الضغط الجوي أكبر من الضغط المنخفض لفتحة شفط المكره، مما يمارس قوة على سطح السائل الذي يتم ضخه، بحيث يستمر السائل في التدفق إلى فتحة شفط المكره.

علاج متين

تتطلب العديد من التطبيقات ضخ السوائل التي تحتوي على مواد صلبة. وهذا أمر شائع بالنسبة للمضخات الغاطسة، والتي تقع في مستوى أدنى من الخزان المستخدم لجمع الجريان السطحي والنفايات. أحد أنواع المكرهات المعروفة بقدراتها القوية على المعالجة هي دافعات القناة. تسمح المكره الموجهة للمواد الصلبة بالمرور بكفاءة بين شفرات المكره. يُستخدم تصميم المكره هذا بشكل شائع في تطبيقات معالجة مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي.

هناك دافع آخر شائع للتعامل مع المواد الصلبة وهو النوع الدوامي، المعروف أيضًا باسم المكره الغائر. تقع المكره في الشكل الحلزوني، مما يشكل مساحة مفتوحة كبيرة بين المكره ومدخل الشفط. على عكس الدفاعات الأخرى التي تعتمد على الشفرات لدفع الماء، فإن هذه الدفاعة تخلق دوامات في المساحات المفتوحة للحلزون. الدوامة الناتجة عن الدوران السريع للمكره تسمح للسوائل والمواد الصلبة بالتحرك بأقل قدر من الاتصال مع المكره. لا يوجد أي اتصال بين سائل الضخ والمكره، وهو أمر مفيد جدًا للتطبيقات التي تحتوي على مواد صلبة كاشطة أو جسيمات كبيرة.

مضخة القطع والتقطيع

بالنسبة للتطبيقات المعرضة للانسداد، يوجد عدد من الدفاعات المصممة للتعامل مع هذه المواد الصلبة المزعجة. مضخة القاطع (مضخة القاطع) هي مثل هذا التصميم. تتميز دافعة مضخة القطع بحافة أمامية حادة وعادة ما تكون مصنوعة من مادة صلبة مثل كربيد التنغستن. تم تصميم هذه الحافة الحادة مع وجود فجوة ضيقة بين لوحة الشفط المطابقة مع حافة مسننة حادة. عندما تلتقط المكره المادة الصلبة، يتم احتجاز جزء من المادة الصلبة بحافة خشنة ثابتة على لوحة الشفط، مما يسمح لمكره القطع الدوارة بقطع المادة الصلبة. يؤدي قطع المضخة إلى تقليل الانسداد الناتج عن المواد الصلبة المختلفة والحطام مثل الخرق والمناديل المبللة وحتى الملابس، وبالتالي تقليل وقت توقف المضخة. يمكن تصفية هذه المواد الصلبة المقطوعة أسفل المضخة.

تصميم آخر للمكره لتطبيقات الانسداد هو مضخة المروحية. يشبه الهيكل الميكانيكي لمضخة التقطيع هيكل مضخة القطع. تتمزق المادة الصلبة بين الحافة الأمامية الحادة للمكره والحافة الثابتة الحادة لمدخل الشفط.

على عكس مضخة القطع التي تستخدم حافة مسننة على لوحة الشفط، فإن مضخة التقطيع لديها آلية سكين قطع مثبتة على الجزء الخارجي من فتحة الشفط المكره. يتم الحفاظ على التفاوتات الوثيقة بين الشفرة وفتحة الشفط المكره، وبين الشفرة ولوحة الشفط. توفر هذه التفاوتات الصارمة قطع الشفرة بأكملها، مما يمنع انسداد الحلزوني بأكمله.

تطبيق الضغط العالي

تتطلب بعض التطبيقات ضغوطًا أعلى، مثل الضخ إلى ارتفاعات عالية أو حيث يتطلب تصميم النظام أنابيب ذات قطر صغير. لتحقيق هذا الضغط العالي، يمكن تغيير تصميم المكره بعدة طرق. إحدى طرق زيادة الضغط هي زيادة القطر الخارجي للمكره.

هناك طريقة أخرى لزيادة الضغط وهي تركيب ألواح تغطية أعلى وأسفل شفرات المكره. تعمل المنطقة الواقعة بين ريش المكره المغلق على تقليل إعادة تدوير التدفق (التدفق العكسي الداخلي -) للحصول على خرج عالي الضغط أكثر كفاءة. على الرغم من أن المكره المغلق يمكن أن يزيد الضغط بشكل فعال، إلا أنه يحد من قدرة المكره على التعامل مع المواد الصلبة.

عادة ما تكون مضخات الضغط العالي مجهزة بمرشحات لمنع انسداد المكره المغلق. ومع ذلك، في حالة وجود عدد كبير من المواد الصلبة، قد تكون مضخة المطحنة أكثر ملاءمة لهذا التطبيق. توجد شفرة طحن على الجزء الخارجي من مدخل مضخة الطحن. عندما تدور هذه الشفرة الحادة، فإنها تسحق المادة الصلبة إلى أجزاء دقيقة تتدفق عبر مرشح الشفط إلى المضخة. يتم بعد ذلك إرسال المواد الصلبة الأرضية إلى خارج المضخة، عادةً من خلال دافعة عالية الرفع. في المناطق ذات التضاريس غير المستوية، غالبا ما تستخدم مضخات الطحن في جمع مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية. وتعتمد هذه المناطق على الأنابيب ذات القطر الصغير والضغط العالي لنقل مياه الصرف الصحي. لا توفر مضخة الطحن الضغط العالي المطلوب فحسب، بل تعمل أيضًا على تقليل المواد الصلبة، وبالتالي تقليل انسداد الأنابيب الصغيرة.

مادة المكره

إن اختيار المادة الهيكلية المناسبة لا يقل أهمية عن اختيار نمط المكره. يمكن تصنيع المكره من مواد مختلفة، مثل درجات مختلفة من الحديد الزهر والفولاذ المقاوم للصدأ والبرونز والبلاستيك الراتنجي. يتمتع الحديد الزهر بمقاومة التآكل الجيدة والاقتصاد. ومع ذلك، قد لا يتحمل الحديد الزهر السوائل شديدة الكشط أو التآكل. من أجل منع الفشل المبكر للمكره بسبب التآكل، قد يكون من الضروري استخدام المكره الفولاذ المقاوم للصدأ. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ أغلى من الحديد الزهر، إلا أنه يقاوم بشكل عام المواد الكيميائية المسببة للتآكل بشكل أفضل.

البرونز هو مادة أخرى مقاومة للتآكل تستخدم غالبًا في المناطق الساحلية. في التطبيقات البحرية أو العمليات التي يتم فيها نقل المياه المالحة، يمنع البرونز تآكل المياه المالحة. قد تستخدم بعض المضخات الصغيرة الدفاعات البلاستيكية. بالمقارنة مع البدائل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو البرونز، فإن هذه الدفاعات المقولبة تتمتع بمقاومة كيميائية ممتازة ومقاومة عالية للتآكل، كما أنها فعالة من حيث التكلفة.

سيحدد السائل الذي يتم ضخه بالإضافة إلى ظروف النظام نوع المكره المطلوب. تأكد من إبلاغ مورد المضخة بهذه المعلومات لضمان الاختيار الصحيح للمكره والمضخة.