اجزاء پمپ اسلاری
پمپ‌های اسلاری، به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین تجهیزات در صنایع معدنی و فرآوری، شامل اجزای متعددی است که هرکدام نقش حیاتی در عملکرد بهینه آن دارند. اجزای اصلی این پمپ‌ها شامل پروانه‌ها، پوسته پمپ، شفت، محفظه آب‌بندی، آب‌بندهای مکانیکی و محفظه یاتاقان می‌باشد.
۱) پروانه‌ها
پروانه‌ها به‌عنوان بخش اصلی دورانی پمپ، نیروی گریز از مرکز را به سیال اعمال کرده و آن را به‌سمت خروجی هدایت می‌کنند. پروانه‌های پمپ اسلاری به دو نوع ساده و فرانسیس تقسیم می‌شوند.
- پروانه فرانسیس: این نوع پروانه‌ها راندمان بالا، عملکرد مکشی بهتر و عمر سایشی بیشتری دارند. دلیل آن بهبود زاویه حمله سیال در ورودی است.
- پروانه ساده: در بسیاری از کاربردهای اسلاری، طول عمر سایشی بیشتری ارائه می‌دهد و برای پروانه‌های الاستومری گزینه مناسبی است.
تعداد پره‌های پروانه بر اساس اندازه ذرات اسلاری بین ۳ تا ۶ عدد متغیر است. پروانه‌های بسته در پمپ‌های سانتریفیوژ، به دلیل راندمان بالاتر و کاهش سایش در محدوده لاینر جلویی، معمولاً استفاده می‌شوند. همچنین، پروانه‌های نیمه‌باز و باز برای کاربردهای خاص و جلوگیری از انسداد ذرات جامد به کار می‌روند.
ویژگی‌های خاص پروانه‌ها:
- وجود پره‌های کمکی در جلو و پشت صفحات پروانه برای کاهش فشار محفظه آب‌بند و جلوگیری از رسوب ذرات.
- طراحی پیشرفته برای کاهش سایش و افزایش بهره‌وری در جریان سیال.
توجه به الگوهای جریان و نرخ سایش، معیارهای اصلی طراحی پروانه در پمپ‌های اسلاری هستند. این ویژگی‌ها، پمپ‌های اسلاری را به گزینه‌ای ایده‌آل برای انتقال سیالات ساینده در شرایط سخت صنعتی تبدیل کرده‌اند.
طیف گسترده‌ای از پروانه‌های استاندارد برای پاسخگویی به اکثر نیازهای پمپاژ مواد اسلاری طراحی شده‌اند. این پروانه‌ها عملکرد مطلوبی در بسیاری از کاربردهای صنعتی ارائه می‌دهند. با این حال، در برخی موارد خاص که شرایط فرآیندی متفاوت است، از پروانه‌های غیر استاندارد استفاده می‌شود.
در ادامه به چند کاربرد خاص از پروانه‌های غیر استاندارد اشاره می‌شود:
پمپاژ زغال سنگ
ذرات بزرگ زغال‌سنگ می‌توانند باعث انسداد پروانه‌های استاندارد ۵ پره شوند. در چنین مواردی، استفاده از پروانه‌های ویژه با ۴ پره می‌تواند مانع این مشکل شود.
پمپاژ مواد فیبری و الیافی
مواد حاوی الیاف بلند ممکن است ورودی پروانه‌های استاندارد را مسدود کنند. به همین دلیل، پروانه‌هایی با طراحی محدودکننده کمتر برای این کاربرد مناسب‌تر هستند.
ورودی هد بالا
در مواردی که هد ورودی بیش از ظرفیت مقاومت آب‌بندهای گریز از مرکز باشد، پروانه‌های دیفرانسیلی می‌توانند برای این شرایط عملکرد بهتری داشته باشند.
کاهش قطر پروانه
در برخی کاربردها، کاهش قطر پروانه ضروری است. با این حال، این اقدام می‌تواند منجر به افزایش سایش شود. برای کاهش اثرات سایش، باید دور موتور (RPM) کاهش یابد.
کاهش چشمی پروانه
در کاربردهایی که با سایش شدید مانند خروجی آسیاب مواجه هستند، استفاده از پروانه‌هایی با چشم کوچک می‌تواند عمر سایشی پروانه را بهبود بخشد.
این ویژگی‌های خاص، باعث انعطاف‌پذیری پمپ‌های اسلاری در مواجهه با شرایط خاص صنعتی می‌شوند و امکان طراحی بهینه برای هر کاربرد را فراهم می‌کنند.
2) پوسته پمپ
پوسته پمپ معمولاً به دو شکل نیمه‌حلزونی یا دایره‌ای طراحی می‌شود که دارای لقی زیادی در نقطه‌ی آب‌شکن (Cutwater) است. اگرچه راندمان این نوع پوسته‌ها نسبت به پوسته‌های حلزونی کمتر است، اما افزایش عمر سایشی آن‌ها این کاستی را جبران می‌کند. این طراحی خاص برای کاربردهایی که در معرض سایش شدید هستند، ایده‌آل محسوب می‌شود.
۳) شفت (محورها)
شفت، یکی از اجزای کلیدی روتور پمپ صنعتی است که همراه با پروانه، بوش‌ها، آب‌بندها، یاتاقان‌ها و نیمه‌ی کوپلینگ، مجموعه‌ی روتور را تشکیل می‌دهد.
وظیفه شفت، انتقال نیروی محرک از موتور به پروانه است تا سیال را از طریق پوسته‌ی پمپ به حرکت درآورد.
مواد اولیه ساخت شفت:
برای ساخت شفت اغلب از فولاد کربنی استفاده می‌شود. اما طراحی شفت تنها به محاسبه‌ی تنش بستگی ندارد و عوامل زیر نیز مورد توجه قرار می‌گیرند:
- میزان خمش شفت
- تنش‌های کلیدی
- اجزای چرخشی
- سرعت‌های بحرانی
۴) محفظه آب‌بندی
محفظه آب‌بندی بخشی است که خروج شفت از پمپ را آب‌بندی می‌کند و معمولاً شامل ۴ تا ۶ حلقه پکینگ و یک صفحه‌ی انتهایی (گلند) برای فشرده‌سازی پکینگ‌ها است.
در این محفظه، مسیری محدود بین شفت و پکینگ وجود دارد که باعث افت فشار می‌شود و از نشتی آب جلوگیری می‌کند. با این حال، اصطکاک میان شفت و پکینگ ممکن است باعث داغ شدن شفت شود. بنابراین برای کاهش اصطکاک و خنک‌سازی شفت، مقدار کمی نشتی آب به‌عنوان روان‌کننده و خنک‌کننده مجاز است.
نکته:
در کاربردهایی که با مواد سمی و خطرناک سروکار دارند، استفاده از پکینگ مجاز نیست. به جای آن، از روش‌های خاص‌تری مانند پروانه‌های کمکی با پره‌های شعاعی در صفحه‌ی پشتی استفاده می‌شود.
عوامل موثر در اصطکاک بین شفت و پکینگ:
- کیفیت پکینگ
- طول گلند
- قطر شفت
- سرعت چرخش
- میزان فشار اعمال‌شده به گلند
- حجم سیال عبوری از پکینگ
۵) آب‌بندهای مکانیکی
در بسیاری از پمپ‌های صنعتی از آب‌بندهای مکانیکی استفاده می‌شود. این آب‌بندها از دو صفحه تشکیل شده‌اند که یکی ثابت و دیگری در حال چرخش است. برخلاف پکینگ که در راستای محور شفت مقاومت در برابر نشتی ایجاد می‌کند، در آب‌بندهای مکانیکی، مقاومت در برابر نشتی در راستای عمود بر محور شفت انجام می‌شود.
نکات مهم در عملکرد آب‌بندهای مکانیکی:
- برای جلوگیری از فرسایش و آسیب ناشی از تماس دو سطح، این صفحات باید به‌خوبی روان‌کاری شوند.
- معمولاً سیالی با فشار معین به محفظه‌ی آب‌بندی تزریق می‌شود که هم وظیفه‌ی روان‌کاری و هم خنک‌کاری صفحات را بر عهده دارد.
- طراحی دقیق آب‌بندهای مکانیکی نیازمند دقت فراوان در هنگام مونتاژ و سوار کردن آن‌ها است.
مشکلات محتمل در صورت عدم روان‌کاری:
- افزایش فرسایش و آسیب سطوح آب‌بند
- افزایش احتمال نشتی
۶) محفظه یاتاقان
در پمپ‌های پره‌سرخود معمولاً از یاتاقان‌های ضد اصطکاک استفاده می‌شود.
ویژگی‌های محفظه یاتاقان:
- یاتاقان‌های غلتکی (رولبرینگ) یا بلبرینگ‌ها معمولاً در نزدیکی پروانه یا در ورودی نصب می‌شوند تا بارهای شعاعی را تحمل کنند.
- در مواردی که بلبرینگ در ورودی نصب شده باشد، در سمت کوپلینگ یا خروجی، یک جفت یاتاقان تماس زاویه‌ای یا دو ردیف از این نوع یاتاقان‌ها قرار داده می‌شود.
این طراحی به افزایش طول عمر و کارایی پمپ کمک کرده و از آسیب‌های احتمالی به اجزای داخلی پمپ جلوگیری می‌کند.
بدون دیدگاه