در پست های قبلی به
در این مقاله قصد داریم به طور کامل و تخصصی به ایمپلرها بپردازیم. آنچه می خوانید مربوط به انواع ایمپلر ها، کاربرد و جنس های مختلف ایمپلر است.
تا پیشنهاد میکنیم حتما این مقاله با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
ایمپلر (impeller) چیست ؟
ایمپلر یا پروانه وسیله ای ست گردان که در داخل لوله یا یک مجرا به منظور بالا بردن فشار یک سیال مورد استفاده قرار می گیرد. ایمپلرها معمولا از موادی همچون آهن، فولاد، برنز، آلومینیوم یا پلاستیک ساخته می شوند.
نقش ایمپلر در واقع انتقال انرژی موتور پمپ به سیال است. هنگامی که جریان خروجی توسط پوشش پمپ محدود می شود، از تبدیل فشار از طریق ایمپلر سرعت به دست می آید. ایمپلرها معمولا استوانه‌هایی کوتاه با یک ورودی باز هستند که جریان ورودی را می‌پذیرند. دستگاه‌هایی که ایمپلر در آن استفاده می‌شوند شامل: کمپرسورهای گریز از مرکز، توربین‌ها، ماشین‌های شست و شو، واتر جت، واتر پمپ، دستگاه‌های آب شور کن می‌باشند.
ایمپلر یا پروانه (impeller) روتوری است که برای افزایش فشار و جریان سیال استفاده می‌شود، برعکس توربین که انرژی را از سیال جاری استخراج می‌کند و فشار آن را کاهش می‌دهد.
کاربرد ایمپلرها در انواع پمپ
ایمپلر جزء دوار پمپ گریز از مرکز است که سیال را از مرکز چرخش به بیرون شتاب می‌دهد، بنابراین انرژی را از موتوری که پمپ را به حرکت در می‌آورد به سیالی که پمپ می‌شود، منتقل می‌کند. سرعت به دست آمده توسط ایمپلر هنگامی که حرکت سیال به بیرون توسط محفظه پمپ محدود می‌شود به فشار منتقل می‌شود. ایمپلر معمولاً یک استوانه کوتاه با ورودی باز (به نام چشم) برای پذیرش سیال ورودی، پره‌هایی برای ایجاد فشار شعاعی سیال و یک سوراخ خاردار یا رزوه‌ای برای پذیرش شفت محرک است.
می توان مطابق با EUROPUMP TERMINOLOGY و DIN 24250، بین پروانه‌های خلاف جهت عقربه‌های ساعت و جهت عقربه‌های ساعت، همانطور که در جهت جریان ورودی مشاهده می‌شود، تمایز قائل شد.
بسته به الگوی جریان سیال در پمپ های چند مرحله ای و آرایش پروانه ها بر روی محور پمپ، طراحی و آرایش پروانه ها به صورت زیر دسته بندی می شوند:
- تک مرحله ای
- چند مرحله ای
- تک ورودی
- دو ورودی
- چند ورودی
- درون خطی یا چیدمان پشت سر هم
بسته به الگوی خط جریان در پره (به ویژه در ناحیه قطر پره‌های خارجی)، پره‌ها به انواع زیر تقسیم می شوند:
- پره شعاعی
- پره جریان مخلوط
- پره جریان محوری
- پروانه محیطی
برای قرار دادن پره‌ها، همه پروانه‌ها به یک پوشش پشتی مجهز شده‌اند و در مورد پروانه‌های بسته نیز یک پوشش جلویی مجهز شده‌اند. بسته به نوع استفاده و کاربرد ایمپلر، می‌توان به عنوان یک پوشش داخلی و در مورد پروانه‌های بسته، یک پوشش بیرونی در نظر گرفت. اگر یک پروانه فاقد پوشش جلویی (خارجی) باشد، به عنوان پروانه باز طبقه بندی می‌شود.
انواع ایمپلر
ایمپلرهای باز
یک ایمپلر باز دارای یک توپی با پره های متصل است و روی یک شفت نصب می شود. پره ها دیوار ندارند و ایمپلر های باز را کمی ضعیف تر از ایمپلر های بسته یا نیمه بسته می کند. با این حال، از آنجایی که صفحه جانبی به سمت ورودی پره ثابت نمی شود، تنش های تیغه به طور قابل توجهی کمتر است. در پمپ ها، سیال وارد ایمپلر می شود، جایی که پره ها انرژی را اضافه کرده و آن را به سمت خروجی نازل هدایت می کنند. فاصله نزدیک بین پره ها و پیچک پمپ یا صفحه پشتی مانع از برگشت بیشتر سیال می شود. سایش کاسه و لبه پره را می توان با تنظیم فاصله برای حفظ کارایی در طول زمان جبران کرد. از آنجایی که قطعات داخلی قابل مشاهده هستند، بررسی و نگهداری ایمپلر های باز آسان تر از ایمپلر های بسته است. همچنین می‌توان آنها را به راحتی تغییر داد تا ویژگی‌های جریان را تغییر دهند. ایمپلر های باز در محدوده باریکی از سرعت خاص کار می کنند. ایمپلر های باز معمولا سریعتر و راحت تر نگهداری می شوند. برای پمپ های کوچک و آنهایی که با مواد جامد معلق سر و کار دارند، ایمپلر های باز به طور کلی استفاده می شود.
۲. ایمپلر نیمه بسته
یک ایمپلر نیمه بسته دارای یک دیواره پشتی اضافی است که به آن استحکام بیشتری می دهد. این پروانه ها می توانند مخلوط های جامد و مایع را با کاهش بازده عبور دهند.
ایمپلرهای بسته
ساخت ایمپلرهای بسته شامل دیوارهای پشتی و جلوی اضافی در دو طرف پره ها است که استحکام آن را افزایش می دهد. این همچنین باعث کاهش بار رانش بر روی شفت، افزایش عمر و قابلیت اطمینان یاتاقان و کاهش هزینه شفت می شود. با این حال، استفاده از این ایمپلر ها طراحی را پیچیده تر می کند، از جمله استفاده از حلقه های سایش اضافی، ساخت ایمپلرهای بسته را دشوارتر و گران تر از ایمپلرهای باز می کند. راندمان ایمپلر بسته با افزایش فاصله حلقه سایش، کاهش می یابد. با این حال، تنظیم فاصله کاسه ایمپلر به اندازه ایمپلر باز بر سایش پره ها تأثیر نمی گذارد. ایمپلرهای بسته را می‌توان در محدوده وسیع‌تری نسبت به ایمپلرهای باز استفاده کرد. آنها معمولاً در پمپ های بزرگ و کاربردهای آب شفاف استفاده می شوند. این ایمپلرها نمی توانند به طور موثر با مواد جامد عمل کنند و در صورت گرفتگی تمیز کردن آنها دشوار می شود.
ایمپلر گرداب
برخلاف سه پروانه قبلی مورد بحث ، پروانه های گرداب پروانه های کانال نیستند. از نظر ظاهری آنها شبیه نیمه باز هستند اما فضای بیشتری در ولت دارند و متفاوت کار می کنند.
ایمپلر برش
پروانه‌های برش مانند پروانه گرداب برای رسیدگی به مواد جامد طراحی شده‌اند. با این حال ، تفاوت آنها به جای امکان عبور مواد جامد مانند پروانه های گرداب است. آنها دارای تیغه‌های لبه دار ، قیچی مانند هستند که برای خرد کردن و از بین بردن مواد جامد قبل از ورود به پمپ ساخته شده‌اند. در حالی که بازده پایین است. آنها گزینه ایده‌آل پروانه برای پمپاژ فاضلاب و سایر زباله‌هایی هستند که پروانه کانال مسدود می‌شود.
تأثیر قطر ایمپلر
علاوه بر نوع پروانه ، در نظر گرفتن قطر پروانه هنگام تعیین پمپ گریز از مرکز مهم است زیرا این امر می‌تواند بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. هرچه پروانه بزرگتر باشد سرعت محیطی در خروجی پروانه بیشتر خواهد بود و بنابراین هد و جریان تولید شده توسط پمپ بیشتر خواهد بود و بالعکس.
انواع پروانه ایمپلر
برای دستیابی به راندمان پمپ بهینه و حداقل مقادیر NPSHR (Net Positive Suction Head Required)، پروانه باید با تعداد معینی پره تهیه شود. استفاده از تعداد کم پره ها باعث افزایش سطح مقطع جریان آزاد و بدون مانع از پروانه می شود. این کار پروانه ها را قادر می‌سازد تا سیالات کم و بیش آلوده (پمپ های فاضلاب، پمپ های خمیر کاغذ) و جامدات (انتقال جامدات) را کنترل کنند.
هر ایمپلر تعدادی پره دارد که انرژی را از طریق حرکت شعاعی این پره‌ها به سیالات انتقال داده و سرعت پمپاژ آنها را افزایش می‌دهد. همه ی ایمپلرها تعدادی پره دارند اما تعداد این پره‌ها همیشه یکسان نیست. برخی ایمپلرها ،تنها یک پره دارند و این درحالیست که بعضی دیگر دارای نه یا ده پره هستند.
به طور معمول ایمپلرهایی که پره‌های بیشتری دارند راحت تر سرعت و انرژی را انتقال می‌دهند؛ اما ممکن است برای پمپ کردن سیالات ناخالص مناسب نباشند. برای پمپ کردن سیالاتی که ناخالصی دارند بهترین راه استفاده از ایمپلرهایی است که کمترین تعداد پره را دارند. به عنوان مثال، اگر از ایمپلری که یک پره دارد برای پمپ کردن سیالات ناخالص مانند فاضلاب استفاده کنیم؛ می‌توانیم مطمئن باشیم که به هیچ وجه گرفتگی ایجاد نمی‌شود. ایمپلرهای دوپره نیز برای این کار مناسب هستند و دچار گرفتگی نخواهند شد.
در عمل، تعداد پره‌های جریان شعاعی و پروانه‌های جریان مختلط که مایعات حاوی لجن یا جامدات را جابجا می‌کنند به یک، دو یا سه پره کاهش می‌یابد. این پروانه‌ها پروانه کانال یا پروانه تک پره نامیده می‌شوند و می‌توانند پروانه باز یا بسته باشند.
پروانه پمپ (ایمپلر) های مختلف و بدنه‌های پمپ هر کدام کار مخصوص به خود را انجام می‌دهند، در اینجا چند تفاوت و کاربرد مختلف پروانه ذکر می شود:
- پروانه پمپ کانال بسته بلند: قابل استفاده برای پمپاژ آب و مایعات دیگر با فشار بالا
- پروانه ورتکس: قابل استفاده برای مواد چسبناک و مایعات زاید
- پروانه پیچی سانتریفیوژی: قابل استفاده برای پمپاژ روغن و دیگر مایعات چسبناک
- پروانه کانال باز: قابل استفاده برای پمپاژ آب با حجم بالا و هد پایین
- پروانه تیغه برنده: قابل استفاده برای خرد کردن جامدات به قطعات کوچکتر وقتی که به پمپ وارد می شوند
- پروانه کانال بسته: قابل استفاده برای پمپاژ فاضلاب و پسماند
- پروانه جریان مخلوط: قابل استفاده برای پمپاژ آب با حجم بالا با هد کند تا متوسط
- پروانه نیمه باز: قابل استفاده برای زباله و ضایعات
- پروانه پمپ آبی/ شنی فشرده: قابل استفاده برای مایعات سوزان
ریخته‌گری ایمپلر
ریخته‌گری قدیمی‌ترین روش کار با انواع و اقسام فلزات و شکل دادن به آنها برای ساخت اشیا مختلف فلزی است که قدمتی هفت هزار ساله دارد. به طور معمول، ریخته‌گری برای ساخت آن دسته از اشیاء و ابزارآلات فلزی که ساختاری به نسبت پیچیده دارند استفاده می‌شود.
ریخته‌گری ایمپلرها چند مرحله کلی دارد که در ادامه به اختصار بررسی میکنیم:
- در مرحله اول، مواد اولیه مذاب به نسبت مشخصی با هم ترکیب می‌شوند و آلیاژسازی انجام می شود.
- در مرحله دوم، آلیاژ مذاب ایجاد شده درون قالب مخصوص ایمپلر مدنظر ریخته می‌شود.
- در مرحله سوم، آلیاژ مذاب درون قالب مناسب خود سرد می‌شود.
- و در مرحله آخر، ایمپلرِ ساخته شده از قالب جدا می‌شود.
انواع قالب‌های ریخته‌گری
به طور معمول برای ریخته‌گری از قالب‌های مختلف و متنوعی استفاده می‌شود. این قالب‌ها به طور کلی به دو دسته یکبارمصرف و دائمی تقسیم می‌شوند. ریخته‌گری ایمپلر با قالب یکبار مصرف نسبت به ریخته‌گری ایمپلر با قالب دائمی معمول‌تر می‌باشد. ریخته‌گری با قالب یکبار مصرف خود چند نوع دارد که عبارتند از ریخته‌گری با قالب ماسه‌ای، ریخته‌گری با قالب گچی و ریخته‌گری دقیق یا مومی.
ریخته‌گری ایمپلر با قالب ماسه‌ای نسبت به دیگر حالات متداول‌تر است. این روش برای تقریبا هرگونه فلزی قابل استفاده بوده و برای ساخت هر نوع قطعه‌ای مناسب است. با این که خیلی دقیق نیست اما از نظر اقتصادی کاملا مقرون‌به‌صرفه است. ریخته‌گری با قالب گچی فقط برای انواع خاصی از فلزات از قبیل روی، آلومینوم، مس و آلیاژهای آنها قابل استفاده می‌باشد و فقط قطعات خاصی با این روش ساخته می‌شوند، اما ظرافت و دقت بیشتری نسبت به روش اول دارند. بیشترین دقت در ریخته‌گری مربوط به ریخته‌گری مو‌می‌است. برای این نوع ریخته‌گری اکثرا از قالب‌های سرامیکی استفاده می‌شود.در این روش می‌توان به جای موم از قالب پلاستیکی هم استفاده کرد. دقت و ظرافت این روش بسیار بالاست، اما روشی هزینه‌بر می‌باشد و برای همین نسبت به ریخته‌گری با قالب ماسه‌ای رواج کمتری دارد.
جنس ایمپلرها
ایمپلر قطعه دواری است که از مواد اولیه مختلف و متنوعی طی فرآیند تخصصی ریخته‌گری ایمپلر ساخته می‌شود. ماده اولیه سازنده ایمپلر باید به دقت بر اساس اندازه و مورد استفاده آن انتخاب شود. به عنوان مثال می‌توان از گردهای مختلف چدن، فولاد، استیل، آلومینیوم، برنج و برنز برای ریخته گری ایمپلرها استفاده کرد. در بعضی موارد ایمپلرها را حتی از جنس پلاستیک هم تهیه می‌کنند.
یکی از راز و رمزهای ریخته‌گری ایمپلرها این است که نسبت مواد اولیه مورد استفاده برای ریخته‌گری باید دقیق و به درستی اندازه‌گیری شوند؛ در غیر این صورت ایمپلرِ تولید شده ممکن است کارایی مناسبی نداشته باشد.
منابع :
https://patents.google.com/patent/US6276899B1/en
https://patents.google.com/patent/US20110173812
https://www.ijsrp.org/research-paper-0819/ijsrp-p92110.pdf
https://report.sulzer.com/ar17/en/the-next-generation-of-impeller-manufacturing/
http://technorey.blogfa.com/tag/%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA-%D8%A7%DB%8C%D9%85%D9%BE%D9%84%D8%B1
https://sg-casting.com/portfolio/pumps-impellers/
شرکت فیدار مکانیک رایکا فعال در حوزه نفت، گاز و پتروشیمی ، با توجه به تجارب مدیران شرکت، فعالیت گسترده‌ای در ساخت انواع ایمپلر را دارد. این مقاله جهت ارتقاء آگاهی مخاطب توسط این شرکت گردآوری شده است .
برای ثبت سفارش قطعات با ما در ارتباط باشید.
