İnsanlık tarihinin çok eski dönemlerinden beri sıvıların yerçekimine karşı transfer uygulamaları kullanılagelmiştir. Bu tür uygulamalardan birisi de pompalardır. Bu yazımızda pompa nedir, ne işe yarar, çeşitleri nelerdir gibi konulara değineceğiz...
Pompa, sıvıları yükseltmek, taşımak veya sıkıştırmak için enerji harcayan ve karşılığında bir iş çıkartan cihazdır. Bilinen en eski pompa cihazları birkaç bin yıl öncesine dayanmaktadır. Hidrolik ve sıvıların kullanıldığı örneklere bakmak istersek, ilk örnekler Pers ve Roma su çarklarına benzeyen bu tür erken pompa cihazlarından birine 'Noria' adı verilmiştir. Noria, tarlaları sulamak için kullanılmıştır.
Eski Mısırlılar, sulama için su aktarmak üzere üzerlerine kovalar monte edilmiş su çarkları icat etmişlerdir. 2000 yıldan daha uzun bir süre önce, Yunanlı bir mucit olan Ctesibius, su pompalamak için benzer tipte bir pompa yapmıştır.
Aynı dönemde, Yunan matematikçi Arşimet, bugün 'Arşimet vidası' olarak bilinen ve silindir içinde dönen bir vida gibi tasarlanmış bir pompa icat etmiştir. Spiralli tüp bir eğime ayarlanmıştı ve elle çalıştırılıyordu. Bu tür bir pompa Nil vadisini kurutmak ve sulamak için kullanılmıştır.
4. yüzyıl Roma'sında Arşimet'in vidası, o dönem için oldukça gelişmiş olan Roma su tedarik sistemleri için kullanılmıştır. Romalılar da vidalı pompaları sulama ve drenaj işlerinde kullanmışlardır.
Vidalı pompaların izi İspanya'daki cevher madenlerine kadar sürülebilir. Bu ilk ünitelerin hepsi insan ya da hayvan gücüyle çalıştırılıyordu.
Orta Çağ'daki madencilik faaliyetleri, Georgius Agricola tarafından De re metallica (1556) adlı eserde türleri tanımlanan emme (pistonlu) pompanın geliştirilmesine yol açmıştır. Bir piston ve silindir kombinasyonu kullanan kuvvet pompaları Yunanistan'da kuyulardan su çıkarmak için kullanılmıştır.
Benzer bir prensibi benimseyen hava pompaları, Yunan tapınaklarında ve amfitiyatrolarında su orgu gibi muhteşem müzik aletlerini çalıştırmıştır.
Pratikte Pompa Uygulamaları
Zaman değişti, ancak pompalar hala aynı temel prensiple çalışıyor - sıvıları yükseltmek, taşımak veya sıkıştırmak için enerji harcamak. Zaman içinde pompaların tarım alanındaki uygulamaları diğer alanları da kapsayacak şekilde genişlemiştir. Aşağıda pompaların yoğun olarak kullanıldığı birkaç ana alan yer almaktadır:
Pompalar ayrıca patates transferi, çikolata üretiminde fındık kabuğunun soyulması ve gaz alevli meşale ile kesilemeyecek kadar tehlikeli alanlarda metal levhaların kesilmesi gibi çeşitli uygulamalar için de kullanılmaktadır. Yapay kalp de mekanik bir pompadır. Şimdiye kadar yapılmış en küçük pompa bir parmak ucundan daha büyük değildir. Bir döngüde 10 ila 30 nl sıvı hareket ettirir (bir damla suyun 10 ila 30 binde biri). Pratik bir kullanımı olmadığı için belki de sadece kayıtlara geçsin diye yapılmıştır.
Pompa Türleri
Pompalar çeşitli temellere göre sınıflandırılabilir.
Çalışma prensiplerine göre pompalar temel olarak şu şekilde sınıflandırılır:
Pozitif deplasmanlı pompalar
Her çalışma döngüsü için belirli bir hacmi kaldıran pozitif deplasmanlı pompalar, pistonlu ve döner olmak üzere iki ana sınıfa ayrılabilir.
Pistonlu pompalar piston, piston ve diyafram tiplerini içerir. Döner pompalar dişli, lob, vidalı, kanatlı, rejeneratif (çevresel) ve progresif boşluklu pompaları içerir.
Roto-dinamik pompalar (Santrifüj Pompalar)
Roto-dinamik pompalar, sıvıya önce hız enerjisi vererek ve daha sonra bunu basınç enerjisine dönüştürerek sıvının basıncını yükseltir. Bunlara santrifüj pompalar da denir. Santrifüj pompalar radyal, eksenel ve karışık akış ünitelerini içerir.
Radyal akışlı bir pompa genellikle düz santrifüj pompa olarak adlandırılır; en yaygın türü salyangozlu pompadır. Akışkan, pompaya yüksek hızda dönen çark gözünden girer. Akışkan, pompa gövdesinden dışarı doğru radyal olarak hızlandırılır. Kısmi bir vakum oluşturulur ve bu vakum, uygun şekilde hazırlandığı takdirde pompaya sürekli olarak daha fazla sıvı çeker.
Eksenel akışlı santrifüj pompalarda rotor bir pervanedir. Sıvı, milin eksenine paralel olarak akar. Karışık akış, çarktan gelen sıvının yönü, radyal ve eksenel akışlı pompaların arasında bir işlev görür.
Diğer tipler
Diğer türler arasında elektromanyetik pompalar, jet pompaları, gaz kaldırma pompaları ve hidrolik ram pompaları bulunur.
Pistonlu pompalar
Pistonlu pompalar pozitif deplasmanlı pompalardır ve Yunan mucit Ctesibius tarafından yapılan 2000 yıllık pompa prensibine dayanır.Pistonlu pompalar, içinde ileri geri hareket eden bir piston bulunan bir silindirden oluşur. Silindirin baş kısmında emme ve basma valfleri bulunur.
Emme strokunda, piston geri çekilirken emme valfi açılır ve silindir içindeki sıvının emilmesine neden olur.
İleri strokta, piston daha sonra sıvıyı tahliye başlığına doğru iter. Silindir içinde oluşan basınç, boşaltımdaki basıncın marjinal olarak üzerindedir.
Salmastralar basınçlı sıvının silindir içinde tutulmasına yardımcı olur. Pistonlar sürgü-krank mekanizması kullanılarak çalıştırılır. Genellikle, iki veya üç silindir yan yana yerleştirilir ve pistonları aynı krank milinden ileri geri hareket eder. Bunlar dubleks veya tripleks pistonlu pompalar olarak adlandırılır.
Diyaframlı pompalar
Diyaframlı pompalar doğal olarak pistonlu pompalardır. Ancak piston hidrolik yağa basınç uygular ve bu basınçlı yağ diyaframı esnetmek ve proses sıvısının pompalanmasına neden olmak için kullanılır.
Diyaframlı pompalar öncelikle pompalanacak sıvılar tehlikeli veya toksik olduğunda kullanılır. Bu nedenle, bu pompalarda genellikle diyafram kopma göstergeleri bulunur.
Tehlikeli sıvıları pompalamak üzere tasarlanmış diyaframlı pompalarda genellikle ince bir su tabakasıyla ayrılmış bir çift diyafram bulunur. Bir basınç sensörü bu suyun basıncını algılar. Normal bir durumda, diyaframların proses ve yağ taraflarındaki basınç her zaman aynıdır ve diyaframlar arasındaki basınç sıfırdır.
Ancak, bunlardan biri yırtılır yırtılmaz basınç sensörü maksimum proses deşarj basıncını kaydeder. Bu basıncın yükselmesi diyaframın koptuğunun bir göstergesidir.
Sadece bir diyaframın yırtılması durumunda bile proses sıvısı atmosferle temas etmez.
Döner pompalar
Dişli pompa
Dişli pompalar iki tiptir:
1.Harici dişli pompa
2.Dahili dişli pompa.
Dış dişli pompa (Harici Dişli Pompa)
Dış dişli pompalarda, iki özdeş dişli birbirine karşı döner. Motor bir dişli için tahrik sağlar. Bu dişli de diğer dişliyi tahrik eder. Ayrı bir mil, her iki tarafında da rulmanlar bulunan her bir dişliyi destekler.
Dişliler ağdan çıktıkça pompanın giriş tarafında genişleyen bir hacim oluştururlar. Sıvı boşluğa akar ve dönerken dişli dişleri tarafından tutulur.
Sıvı, dişler ve gövde arasındaki ceplerde gövdenin iç kısmında dolaşır. Dişli ve gövde arasındaki ince yan boşluklar, dişliler arasında sıvının devridaimine izin verir.
Son olarak, dişlilerin birbirine geçmesi sıvıyı basınç altında çıkış portundan geçmeye zorlar. Dişliler her iki taraftan da desteklendiğinden, bu pompaların gürültü seviyeleri daha düşüktür ve tipik olarak hidrolik uygulamalar gibi yüksek basınçlı uygulamalar için kullanılır.
İç dişli pompa
İç dişli pompaların sadece iki hareketli parçası vardır. Her iki yönde de çalışabilirler, bu da çeşitli uygulama gereksinimlerinde maksimum fayda sağlar.Bu pompalarda sıvı, büyük dış dişliler, rotor ve daha küçük iç dişli dişleri, avara arasında emme portuna girer. Oklar pompanın ve sıvının yönünü göstermektedir.
Sıvı, pompa boyunca 'dişli içinde dişli' prensibinin dişleri arasında ilerler. Hilal şekli sıvıyı böler ve emme ve basma portları arasında bir sızdırmazlık görevi görür.
Pompa kafası, sıvıyı tahliye portundan dışarı iterken neredeyse su altında kalır.
Rotor ve avara dişleri, tahliye ve emme portlarından eşit uzaklıkta bir conta oluşturmak için tamamen birbirine geçer. Bu conta, sıvıyı tahliye portundan dışarı iter.
İçten dişli pompalar çok düşük viskoziteden çok yüksek viskoziteye kadar sıvı işleme kapasitesine sahiptir. Üstün yüksek viskozite işleme özelliklerine ek olarak, içten dişli pompalar yumuşak, titreşimsiz bir akış sunar. İç dişli pompalar kendinden emişlidir ve kuru çalışabilir.
Lob pompa
Lob pompaların çalışması dış dişli pompaların çalışmasına benzer. Burada lobların her biri harici zamanlama dişlileri tarafından tahrik edilir. Sonuç olarak, loblar temas etmez.
Pompa mili destek yatakları dişli kutusunda bulunur ve yataklar pompalanan sıvının içinde olmadığından, basınç yatağın konumu ve mil sapması ile sınırlıdır.
Loblar ağdan çıktıkça, pompanın giriş tarafında genişleyen bir hacim oluştururlar. Sıvı daha sonra boşluğa akar ve dönerken loblar tarafından hapsedilir.
Sıvı, loblar ve gövde arasındaki ceplerde gövdenin iç kısmında dolaşır ve lobların arasından geçmez.
Son olarak, lobların birbirine geçmesi sıvıyı basınç altında çıkış portundan geçmeye zorlar. Loblu pompalar, katı maddeleri ürüne zarar vermeden işleyebildikleri için gıda uygulamalarında sıklıkla kullanılır. Pompalanan partikül boyutu loblu pompalarda diğer PD tiplerine göre çok daha büyük olabilir.
Kanatlı pompa
Kanatlı bir pompa da kanatlar ve gövdeden oluşan bir bölme oluşturarak sıvıyı hapseder. Rotor döndükçe, hapsedilen sıvı emme portundan basma portuna doğru hareket eder.
Yarıklı bir rotor veya pervane, sikloidal bir kam içinde eksantrik olarak desteklenir. Rotor, kamın duvarına yakın yerleştirilir, böylece hilal şeklinde bir boşluk oluşur. Rotor kam içinde iki yan plaka ile kapatılmıştır. Kanatlar veya bıçaklar pervanenin yuvalarına oturur. Çark döndükçe ve sıvı pompaya girdikçe, santrifüj kuvveti, hidrolik basınç ve/veya itme çubukları kanatları gövdenin duvarlarına doğru iter. Kanatlar, rotor, kam ve yan plaka arasındaki sıkı sızdırmazlık, Kanatlı pompalama prensibinde yaygın olan iyi emme özelliklerinin anahtarıdır.
Muhafaza ve kam, sıvıyı kamdaki deliklerden pompalama odasına zorlar. Akışkan, kanatlar, rotor, kam ve yan plaka tarafından oluşturulan ceplere girer.
Pervane dönmeye devam ettikçe kanatlar sıvıyı hilalin karşı tarafına süpürür ve burada kanat hilal noktasına yaklaştıkça kamın tahliye deliklerinden sıkıştırılır. Akışkan daha sonra tahliye portundan çıkar.
Kanatlı pompalar düşük viskoziteli, yağlanmayan sıvılar için idealdir.
Aşamalı boşluklu pompa
Bir progresif boşluklu pompa sadece tek bir temel hareketli parçadan oluşur; bu da elastomer kaplı (elastik) bir stator içinde dönen tahrikli metal rotordur. Rotor döndükçe, rotor ve stator arasında odacıklar oluşur. Bu odacıklar, akışkanı hareket ettirerek emme ucundan boşaltma ucuna doğru eksenel olarak ilerler. Rotor ve statorun hatvesi artırılarak ilave odacıklar veya kademeler oluşturulur.
Kanatlı pompalar, kentsel ve endüstriyel atık su ve atık işleme operasyonlarının özel pompalama sorunlarına çözümdür. Kimya, petrokimya, gıda, kağıt ve kağıt hamuru, inşaat, madencilik, kozmetik ve endüstriyel terbiye gibi endüstriler, bu pompaların aşındırıcı olmayan malzeme içeren sıvıları pompalamak için ideal olduğunu düşünmektedir.
Periferik pompa
Çarkın her iki tarafında çok sayıda küçük radyal kanatçıklar bulunmaktadır. Çark eşmerkezli dairesel bir muhafaza içinde çalışır. Gövde ve kanatlar arasındaki etkileşim, kanatlar ve gövde arasındaki boşluklarda bir girdap oluşturur ve mekanik enerji pompalanan sıvıya iletilir.
Periferik pompalar nispeten verimsizdir ve kendinden emiş kabiliyetleri zayıftır. Büyük miktarlarda sürüklenmiş gazı işleyebilirler. Temiz sıvılarla düşük akış ve yüksek basınç uygulamaları için uygundurlar.
Vidalı pompa
Daha önce açıklanan Arşimet vidasına dayalı pompalara ek olarak, bir muhafaza içine yerleştirilmiş iki veya üç mille donatılmış pompalar da vardır.
Üç milli vidalı pompalar yakıt enjeksiyonu, yağ yakıcılar, takviye, hidrolik, yakıt, yağlama, sirkülasyon, besleme ve daha pek çok denizcilik ve açık deniz uygulamaları için idealdir. Pompalar titreşimsiz akış sağlar ve düşük gürültü seviyeleri ile çalışır. Bu pompalar iyi verimlilikle kendinden emişlidir. Bu pompalar yüksek viskoziteli sıvılar için de idealdir.