پمپ های حلزونی
این نوع پمپ ها دارای یک محفظه حلزونی مارپیچی شکلند که پروانه سیال را با سرعت زیادی درآن تخلیه می کند وسطح مقطع آن طوری طراحی شده است که هرچه به سمت خروجی نزدیکتر می شود رفته رفته بزگتر و بزرگتر میشود .
این محفظه طوری طراحی می شود که جریانی با سرعت مساوی دراطراف آن ایجاد شود و بتدریج سرعت مایع در ولوت و شیپور خروجی کم شود .بنابراین با افزایش سطح مقطع شیپوره و ولوت سرعت کاهش پیدامی کند و انرژی جنبشی به انرژی فشاری تبدیل می شود .علاوه بر این شکل، اندازه و سرعت دوران پروانه نیز در راندمان تلمبه تاثیر زیادی دارد.
سطح مقطع ولوت از یک مقدار حداقل( در نقطه، شروع ) تا مقدار حداکثر (در نقطه که ۳۶۰ درجه پروانه را دور میزند) مرتبآ افزایش می یابد و در نهایت به مجرای خروجی پمپ منتهی میگردد .
وظایف عمده پوسته حلزونی
۱. جمع آوری مایع از محیط اطراف پروانه و انتقال آن به نازل خروجی پمپ با سرعت ثابت.
۲. کاهش هد (انرژی) تلف شده ناشی از تغییرات سرعت
۳. افزایش راندمان پمپ
نیروهای شعاعی روی پروانه
به دلیل متفاوت بودن در پمپ هایی که بدنه شان دارای مجرای حلزونی است سطح مقطع ولوت دراطراف پروانه باعث می شود سرعت سیال وهمچنین فشاردراطراف پروانه ومحفظه حلزونی درشعاع های مختلف متفاوت باشد.
این تفاوت فشار درشعاع های روبروی هم (زاویه ۱۸۰ درجه ای) باعث ایجادنیروهای نامتعادل (فشارضرب درسطح) دراطراف پروانه وانتقال آنها روی پروانه ومحور می شودکه بایدتوسط یاتاقان های شعاعی پمپ خنثی شود.
در پمپ های بزرگ که با فشارها و ظرفیت های بالا کار می کنند این عدم توازن شدیدتر می شود و نیروهای قابل ملاحظه ای روی محور اعمال می کند و باعث تغییر شکل محور می شود.که برای جبران آن نیاز به استفاده از یاتاقان های سنگین تری است و بعلاوه این که تاثیر نامطلوب آن درغالب ارتعاشات زیاد روی محور و یاتاقانهای پمپ منتقل می شود که باعث کاهش طول عمربرینگ ها مکانیکال سیل ها و…….می گردد.
درپمپ های کوچک نیز تنها زمانی که پمپ در شرایط طراحی کار می کند فشارها ی تقریبآ یکنواخت ی به دور تا دور پروانه اعمال می شود ولی اگر پمپ در شرایط غیر طراحی (ظرفیت کمتر ) کار کند ، فشار اطراف پروانه یکنواخت نبوده از این رو نیروهای عکس العمل شعاعی نیز یکسان نبوده و سبب ایجاد نیروهای غیر متوازن شعاعی روی پروانه می شود.
در پمپ های بزرگ و حساس وقتی خنثی کردن نیروهای عکس العمل شعاعی از طریق انتخاب شافت و یاتاقان سنگین تر امکان پذیر نباشد بدنه پمپ طوری طراحی می شود که سطح مقطع نقاطی از ولوت که روبروی هم قراردارند( ۱۸۰ درجه) با هم مساوی باشند تانتیجتاً سرعت و فشار سیال در اطراف پروانه در شعاع های مختلف روبروی هم مساوی شوندکه این نوع طرا حی در روش های مختلفی انجام می شودکه ذیلاً به شرح آن و روش های خنثی این نیروهای مزاحم می پردازیم.
روش های خنثی کردن نیروهای شعاعی روی پروانه
- طراحی بدنه با دو مجرای حلزونی در خروجی
- استفاده از افشانده
- استفاده ازدومکانیزم فوق بطورهمزمان باهم.
پمپ های افشاننده
در این پمپ ها پروانه بوسیله پره های ثابتی بنام پره های راهنما احاطه می شود .
پره های راهنما روی پوسته پمپ سوار می شوند و فاصله آنها هر چه از مرکز پمپ دورترمی شود از هم بازتر می شوند .
سیال عبوری از پروانه به پره های راهنما وارد می شود و چون مقطع جریان بتدریج زیاد می شود سرعت مایع کاهش و فشاران افزایش پیدا می کند.
البته زاویه پره های راهنما در ورود باید منطبق بر جهت سرعت مطلق سیال در خروج از پروانه باشد.
در این نوع پمپ ها تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشاری در موقع خروج از پروانه بیشتر از پمپ های حلزونی است بنابراین راندمان آن نیز کمی بیشتر از پمپ های ولوتی است .
دیفیوزر اضافی و ساختمان پیچیده تر این نوع پمپ ها باعث افزایش هزینه های ساخت و زیاد شدن مسائل تعمیراتی می شودکه این باعث محدودیت کاربرد و استفاده آن بطور عموم شده است و از رواج آن جز برای فشارهای زیاد جلوگیری می کند .
پره های افشان به ندرت در پمپ های جریان شعاعی یک مرحله ای استفاده می شود و بیشتر کاربرد آن در پمپ های چند مرحله ای فشار قوی(پمپ های اتش نشانی ) و پمپ های توربینی قائم و یک مرحله ای ملخی با ارتفاع آبدهی پائین است.