בסיס משאבה צנטריפוגלית ‖ אימפלר
הגיאומטריה של האימפלר
חשוב להבין את מבנה הפרופיל של אימפלר צנטריפוגלי טיפוסי. מרכז האימפלר נקרא חור היניקה של האימפלר (עין). הלהבים של האימפלר משתרעים החוצה מהמרכז. להבי האימפלר מעוקלים (בדרך כלל כפופים לאחור), לוכדים ומניעים נוזל בזמן שהאימפלר מסתובב. החלק העגול הגדול מאחורי הלהב הוא הרכזת של האימפלר. הרכזת מספקת תמיכה ללהבים תוך חיבור כל הלהבים למכלול האימפלר. הקוטר החיצוני של הרכזת הוא המקום שבו ניתן למצוא את מכסה האימפלר. לאימפלר חצי פתוח יש כיסוי המכסה את החלק העליון של להב האימפלר. עיצוב סגור פירושו אימפלר עם לוחית כיסוי המכסה את החלק העליון והתחתון של להב האימפלר. לחלופין, ייתכן שלאימפלר אין לוחית כיסוי, וסוג זה נקרא אימפלר פתוח.
האימפלרים עשויים להשתנות בעיצובם, אך כמה עקרונות בסיסיים נשארים זהים בכל האימפלרים. הקוטר החיצוני של הלהב קובע את הלחץ שהמשאבה יכולה לייצר. קוטר חיצוני קטן יותר ייצור לחץ נמוך יותר מאשר אימפלר דומה עם קוטר גדול יותר. גובה להבי האימפלר קובע את קצב הזרימה המיוצר על ידי המשאבה. להב אימפלר נמוך יותר יפיק פחות זרימה מאשר אימפלר עם להב גבוה יותר. תכונות גיאומטריות אלו של האימפלר מספקות את הרקע של עיצוב בסגנון האימפלר.
אפיון פיזי של אימפלרים
האימפלר הוא החוליה המקשרת בין כניסת הכוח (מכונת הנעה) לתפוקת הכוח (תנועת הנוזל) של המשאבה. בתחילת תהליך השאיבה, מכונת ההנעה מסובבת את האימפלר דרך הציר. כשהאימפלר מסתובב, המים דוחפים החוצה מהמרכז לאורך קצה הלהב, והלחץ עולה. מים בלחץ גבוה משתחררים מקצה הלהב לתוך הנדנדה (או שבשבת המנחה -) של המשאבה. לאורך הנתיב של השבב/שבשבת המנחה, מים נזרקים בקצב זרימה ולחץ שנקבעים על ידי גיאומטריית האימפלר. המים מואצים לאורך להב האימפלר, ויוצרים לחץ נמוך בכניסה של האימפלר. הלחץ האטמוספרי גדול מהלחץ הנמוך של חור היניקה של האימפלר, המפעיל כוח על פני הנוזל הנשאב, כך שהנוזל ממשיך לזרום אל חור היניקה של האימפלר.
טיפול מוצק
יישומים רבים דורשים שאיבת נוזלים המכילים מוצקים. הדבר נפוץ עבור משאבות טבולות, הממוקמות נמוך יותר במאגר המשמש לאיסוף נגר ופסולת. סוג אחד של אימפלר הידוע ביכולות הטיפול המוצקות שלו הוא אימפלרים של התעלה. אימפלר מתועל מאפשר למוצקים לעבור ביעילות בין להבי האימפלר. עיצוב אימפלר זה נמצא בשימוש נפוץ ביישומי טיפול בשפכים ושפכים.
אימפלר נפוץ נוסף לטיפול במוצק הוא סוג המערבולת, הידוע גם כאימפלר השקוע. האימפלר ממוקם בוולוט, ויוצר חלל פתוח גדול בין האימפלר לכניסת היניקה. בניגוד לאימפלרים אחרים, המסתמכים על להבים לדחיפת מים, האימפלר הזה יוצר מערבולות במרחבים הפתוחים של הוולוט. המערבולת שנוצרת על ידי סיבוב מהיר של האימפלר מאפשרת לנוזל ולמוצקים לנוע עם מגע מינימלי עם האימפלר. אין מגע בין נוזל השאיבה לאימפלר, מה שמועיל מאוד עבור יישומים המכילים מוצקים שוחקים או חלקיקים גדולים.
משאבת חיתוך וגריסה
עבור יישומים המועדים לסתימה, ישנם מספר אימפלרים שנועדו להתמודד עם מוצקים מטרידים אלה. משאבת חותך (משאבת חותך) היא עיצוב כזה. לאימפלר של משאבת החיתוך יש קצה מוביל חד והוא עשוי בדרך כלל מחומר קשיח כמו טונגסטן קרביד. קצה חד זה מתוכנן עם מרווח הדוק בין לוחית היניקה התואמת עם קצה משונן חד. כאשר האימפלר קולט את המוצק, חלק מהמוצק נתפס על ידי קצה משונן קבוע על לוחית היניקה, מה שמאפשר לאימפלר החיתוך המסתובב לחתוך את המוצק. חיתוך המשאבה מפחית סתימה הנגרמת על ידי מוצקים ופסולת שונים כגון סמרטוטים, מגבונים "ניתנים לשטיפה" ואפילו בגדים, ובכך מפחית את זמן השבתת המשאבה. ניתן לסנן מוצקים חתוכים אלה במורד המשאבה.
עיצוב אימפלר נוסף עבור יישומי סתימה הוא משאבת המסוק. המבנה המכני של משאבת הגריסה דומה לזה של משאבת החיתוך. החומר המוצק נקרע בין הקצה החד המוביל של האימפלר לקצה הנייח החד של כניסת היניקה.
בניגוד למשאבת חיתוך המשתמשת בקצה משונן על לוחית היניקה, למשאבת הגריסה יש מנגנון סכין חיתוך המותקן בצד החיצוני של חור היניקה של האימפלר. סובלנות קרובה נשמרות בין הלהב לחור היניקה של האימפלר, ובין הלהב ללוח היניקה. סובלנות הדוקה אלו מספקות חיתוך של הלהב כולו, ומונעות סתימה של כל הלהב.
יישום בלחץ גבוה
יישומים מסוימים דורשים לחצים גבוהים יותר, כגון שאיבה לגובה רב או כאשר תכנון המערכת דורש צינורות בקוטר קטן. כדי להשיג לחץ גבוה זה, ניתן לשנות את עיצוב האימפלר בכמה דרכים. אחת הדרכים להגביר את הלחץ היא להגדיל את הקוטר החיצוני של האימפלר.
דרך נוספת להגביר את הלחץ היא התקנת לוחות כיסוי מעל ומתחת להבי האימפלר. השטח בין הלהבים של האימפלר הסגור מפחית את מחזור הזרימה (זרימה חזרה פנימית -) לתפוקת לחץ גבוה יעילה יותר. למרות שהאימפלר הסגור יכול להגביר ביעילות את הלחץ, הוא מגביל את יכולת האימפלר להתמודד עם מוצקים.
משאבות בלחץ גבוה מצוידות בדרך כלל במסננים למניעת סתימת האימפלר הסגור. עם זאת, אם קיימים מספר רב של מוצקים, משאבת מטחנה עשויה להתאים יותר ליישום זה. יש להב שחיקה בצד החיצוני של כניסת משאבת הטחינה. כאשר הלהב החד הזה מסתובב, הוא מועך את המוצק לשברים עדינים הזורמים דרך מסנן היניקה לתוך המשאבה. לאחר מכן נשלחים המוצקים הקרקעיים אל מחוץ למשאבה, בדרך כלל דרך אימפלר בעל הרמה גבוהה. באזורים עם שטח לא אחיד, משאבות שחיקה משמשות לעתים קרובות באיסוף שפכים עירוניים. אזורים אלה מסתמכים על צינורות בלחץ גבוה בקוטר קטן להובלת ביוב. משאבת הטחינה לא רק מספקת את הלחץ הגבוה הנדרש, אלא גם מפחיתה מוצקים, ובכך מפחיתה סתימה של צינורות קטנים יותר.
חומר אימפלר
בחירת החומר המבני הנכון חשובה לא פחות מבחירת סגנון האימפלר. האימפלר יכול להיות עשוי מחומרים שונים, כגון דרגות שונות של ברזל יצוק, נירוסטה, ברונזה ופלסטיק שרף. ברזל יצוק יש עמידות שחיקה טובה וחסכון. עם זאת, ברזל יצוק עשוי שלא לעמוד בפני נוזלים שוחקים או קורוזיביים. על מנת למנוע כשל מוקדם של האימפלר עקב קורוזיה, ייתכן שיהיה צורך להשתמש באימפלר נירוסטה. למרות שהנירוסטה יקרה יותר מברזל יצוק, היא בדרך כלל עמידה טוב יותר בפני כימיקלים קורוזיביים.
ברונזה הוא עוד חומר עמיד בפני קורוזיה המשמש לעתים קרובות באזורי החוף. ביישומים או תהליכים ימיים שבהם מועברים מי מלח, ברונזה מונע שחיקת מי מלח. כמה משאבות קטנות יותר עשויות להשתמש באימפלרים מפלסטיק. בהשוואה לחלופות נירוסטה או ברונזה, לאימפלרים המעוצבים הללו יש עמידות כימית מעולה ועמידות בפני שחיקה גבוהה, והם חסכוניים.
הנוזל הנשאב כמו גם תנאי המערכת יקבעו את סוג האימפלר הנדרש. הקפד ליידע את ספק המשאבה במידע זה כדי להבטיח את הבחירה הנכונה של האימפלר והמשאבה.
