1.1 النظرية الأساسية
المضخة الغاطسة، والمعروفة أيضًا بالمضخة الكهربائية المغمورة، هي جهاز ميكانيكي متكامل يجمع بين مضخة طرد مركزي ومحرك كهربائي لغرض نقل السوائل. إذا نظرنا إلى الوراء على مدار الـ 300 عام الماضية، بدءًا من اقتراح الهولندي دانييل برنولي معادلة برنولي في عام 1738 ونشر "Hydrodynamique" (ميكانيكا الموائع) إلى 17 عامًا بعد ذلك عندما نشر عالم الرياضيات السويسري ليونارد أويلر "المبادئ العامة لحركة الموائع" واقترح المعادلات الأساسية للسوائل المثالية ومعادلات الاستمرارية، فقد وضع هذا الأساس النظري لتصميم مضخات الطرد المركزي.
تم اقتراح مضخة الطرد المركزي لأول مرة من قبل المهندس الفرنسي بابين. وفي عام 1689، اخترع آلة يمكن اعتبارها النموذج الأولي لمضخة الطرد المركزي. وفي عام 1705، قام بتصنيع أول مضخة مناسبة لرفع السوائل. تستخدم هذه المضخة دافعة متعددة الشفرات وغلاف مضخة مخروطي الشكل.
أول مضخة طرد مركزي في العصر الحديث، والتي كانت أيضًا نقطة تحول تميز الإنتاج الضخم وتسويق مضخات الطرد المركزي، يشار إليها حاليًا باسم مضخة ماساتشوستس. كان مصممها أمريكيًا، وبدأ إنتاجها بكميات كبيرة في ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1818. إن تصميم العلبة-المنفصلة، ودافعة الشفط المزدوجة-المزدوجة، والشفرات المستقيمة نصف القطرية، ومضخة الطرد المركزي ذات الغلاف المخروطي مع تصميم العلبة-المنفصلة هو "سلف" مضخات الطرد المركزي-الحديثة.
1.2 تم تقديم المضخة الغاطسة.
في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، خلال ذروة التوربينات البخارية، سيطرت المضخات الترددية تقريبًا على سوق تطبيقات المضخات. حتى نهاية القرن التاسع عشر، كان ظهور المحركات الكهربائية، وخاصة المحرك الكهربائي العملي عالي السرعة-الذي طورته شركة سيمنز الألمانية (في عام 1866)، وجوردون الأمريكي الذي صنع مولدًا عملاقًا على مرحلتين-بطاقة خرج تبلغ 447 كيلووات، وارتفاعه 3 أمتار، ووزنه 22 طنًا (في عام 1882)؛ وبدأ مولد التيار المتناوب-المرحلين لشركة Tesla في الولايات المتحدة (في عام 1896) في العمل في محطة طاقة نياجرا، مما أدى إلى توفير 3750 كيلووات من التيار المتردد عند 5000 فولت على طول الطريق إلى مدينة بوفالو، على بعد 40 كيلومترًا، مما مكن مضخات الطرد المركزي من الحصول على مصدر طاقة مثالي. وخاصة البحث النظري والعمل العملي للعديد من العلماء في المملكة المتحدة مثل رينولدز وفي ألمانيا مثل بفلايدرر، فقد تحسنت كفاءة مضخات الطرد المركزي بشكل كبير، وتم ممارسة تفوقها بالكامل. ثم حققت مضخات الطرد المركزي تطورًا واسع النطاق وحلت تدريجيًا محل مضخات الطرد المركزي، لتصبح مضخة ذات نطاق واسع من التطبيقات وأكبر حجم إنتاج.
المضخات الغاطسة هي نوع من مضخات الطرد المركزي، يشار إليها عادة باسم "مضخات المياه" في اللغة الشائعة. مع ظهور المحركات الكهربائية، شهدت مضخات الطرد المركزي تطورًا واسع النطاق. ومع ذلك، فإن ظهور المضخات الغاطسة كان في وقت لاحق نسبيا. في عام 1904، لتلبية بعض المواقف الخاصة مثل الحاجة إلى ضخ المياه من الآبار، قام مهندسو شركة بايرون جاكسون في الولايات المتحدة بتصميم وتصنيع أول مضخة غاطسة جافة (قابلة للنفخ) في العالم مع توصيل المضخة والمحرك أفقيًا وقابل للاستخدام تحت الماء، لتحل محل مضخات الآبار العميقة. يُعرف هذا أيضًا بأنه أول مضخة محرك غاطسة ناجحة ويعتبر "سلف" المضخات الغاطسة الحديثة؛ في عام 1928، اخترعت شركة بايرون جاكسون في الولايات المتحدة مضخة غاطسة مع توصيل المضخة والمحرك عموديًا، والتي كانت من أوائل المضخات الغاطسة المستخدمة في الآبار. هياكل المحرك هي من النوع المملوء بالماء - والنوع الجاف والنوع المملوء بالزيت -. تم استخدام المضخات الغاطسة المبكرة بشكل رئيسي في صناعات إمدادات المياه، وتصريف مترو الأنفاق، ومحطات ري المياه، وصناعات التعدين، وما إلى ذلك.
في ثلاثينيات القرن العشرين، بدأت شركة Hayward Tyler من المملكة المتحدة، وشركة KSB وشركة RITZ من ألمانيا، وشركة Flygt من السويد، وشركة BJ من الولايات المتحدة، وشركة TRW من الولايات المتحدة، وشركة Hitachi من اليابان، وشركات أخرى على التوالي في إنتاج المضخات الغاطسة للآبار العميقة. على سبيل المثال، المضخة الكهربائية الغاطسة للآبار العميقة التي طورتها الشركة الألمانية Pleuger تم تطبيقها بنجاح في الصرف ورفع المياه لمياه الشرب اليومية في أنظمة مترو الأنفاق. جذبت المضخات الغاطسة اهتمام العديد من الخبراء الهندسيين والفنيين. تم استخدام منتجات شركة بلويجر على نطاق واسع في العديد من المشاريع مثل مترو أنفاق موسكو وفرنسا والمكسيك ومحطات الري المائية في الأرجنتين.
في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، بدأ إنتاج مضخات المياه الغاطسة لإمدادات المياه والصرف، والتي تجمع بين وظائف المحرك والمضخة، الواحدة تلو الأخرى.
على سبيل المثال، في عام 1948، كانت الشركة السويدية Sterbery-Flygt أول من صنع أول مضخة مياه غاطسة لسطح التشغيل -صغيرة الحجم في العالم، مما أدى إلى تبسيط نوع المضخة وهيكل مضخة المياه الغاطسة بشكل أساسي، واختراع طريقة الاتصال المباشر بين عمود المحرك ودافع المضخة، وخفض تكلفة تصنيع مضخة المياه الغاطسة بمقدار النصف تقريبًا. وسرعان ما أصبحت معدات الصرف الصحي الرئيسية في صناعة البناء وصناعة التعدين. في عام 1956، تم تطوير وترويج مضخة الصرف الصحي الغاطسة من سلسلة B بنجاح، والتي تم استخدامها لنقل السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة، مواد معلقة أو مواد ليفية معلقة في العمليات الصناعية، الصرف الصحي المنزلي، مياه الصرف الصناعي، إلخ. وسرعان ما تم تطبيقها على نطاق واسع في البلديات، وحماية البيئة، والصناعات الخفيفة، والصناعات الكيماوية، والتعدين، والمعادن، والأدوية، والمواد الغذائية وغيرها من الصناعات، وأصبحت واحدة من المعدات الرئيسية لمشاريع معالجة مياه الصرف الصحي.
بحلول نهاية الستينيات، بدأت ألمانيا والولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفنلندا وروسيا واليابان (مثل هيجاي وساكوكاوا وإيناجاكي وغيرها) أيضًا في الإنتاج الضخم لمضخات المياه الغاطسة لأسطح العمل. شركات مثل ITT في الولايات المتحدة، وشركة Byron Jackson في الولايات المتحدة، وشركة Goulds في الولايات المتحدة، وشركة Grundfos في الدنمارك، وABS في ألمانيا (الآن تحت مجموعة Cardo في السويد)، وشركة Pleuger في ألمانيا، وشركة Wilo في ألمانيا، وشركة Hayward Tyler في المملكة المتحدة، وشركة Weir في المملكة المتحدة، وشركة Hitachih في اليابان، وشركة Ebara في اليابان، وشركة Thyssen في ألمانيا، وشركة Ritz وKSB في ألمانيا، وما إلى ذلك. منتجات مضخات المياه الغاطسة عالية الأداء-.
بعد ما يقرب من 120 عامًا من التحسين والتطوير المستمر، أصبح المنتج الخاص الذي يجمع بين المضخة والمحرك الكهربائي، مضخة المياه الغاطسة، فئة رئيسية من المنتجات الميكانيكية وتطورت إلى صناعة "مضخة مياه" مستقلة. كما تطورت إلى تكنولوجيا شاملة في مجال التكنولوجيا.
في السنوات الأخيرة، نظرًا للمزايا الفريدة للمضخات الغاطسة والوعي المتزايد بالمضخات الغاطسة في السوق، ارتفع معدل تركيب المضخات الغاطسة بشكل مستمر، وأصبح تطبيقها واسع الانتشار بشكل متزايد. لقد أصبحت واحدة من المنتجات الرئيسية ولها طلب كبير في السوق.
مضخات المياه الغاطسة
2.1 أنواع المضخات الغاطسة
في الوقت الحاضر، تشمل أنواع مضخات المياه الغاطسة المضخات الغاطسة من نوع الآبار-، والمضخات الغاطسة في مواقع التشغيل صغيرة الحجم -(بما في ذلك المضخات الغاطسة من نوع النهر-، والمضخات الغاطسة الهندسية، وما إلى ذلك)، والمضخات الغاطسة للصرف الصحي ومياه الصرف الصحي، والمضخات الغاطسة من نوع-المناجم (بما في ذلك النوع المضاد للانفجار-والنوع العام)، والمضخات الغاطسة اللولبية الكهربائية الغاطسة المضخات، والمضخات الغاطسة ذات التدفق المحوري، والمضخات الغاطسة ذات الضغط العالي- (بما في ذلك المضخات الغاطسة ذات الضغط العالي-نوع الآبار-والمضخات الغاطسة ذات الضغط العالي-للأغراض العامة-)، بالإضافة إلى المضخات الغاطسة لمياه البحر وحقول الملح، وما إلى ذلك.
نظرًا لقيود المساحة، تقدم هذه المقالة فقط المضخات الغاطسة لمياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي شائعة الاستخدام في صناعة معالجة حماية البيئة والمضخات الغاطسة لمناطق التشغيل الصغيرة.
2.2 المضخات الغاطسة السطحية- ومضخات الصرف الصحي الغاطسة
المضخة الغاطسة للتشغيل السطحي هي نوع من المضخة الغاطسة الصغيرة (مضخة أحادية -مرحلة). نظرًا لسهولة التركيب والتشغيل المريح، فإنه يتم استخدامه على نطاق واسع في العديد من الأماكن. تم تطويرها لأول مرة بواسطة شركة Stebery السويدية -Flygt في عام 1948 باسم "المضخة الغاطسة للتشغيل السطحي".
يشير ما يسمى بمياه الصرف الصحي-إلى المياه المستخدمة. المضخات الغاطسة لحمأة الصرف الصحي، والمختصرة بمضخات الصرف الصحي الغاطسة أو مضخات الصرف الصحي، هي مضخات غير قابلة للانسداد. في اللغة الإنجليزية، يطلق عليهم مضخات غير قابلة للانسداد. تُعرف أيضًا باسم مضخات المعالجة ذات معدل -الصلبة- العالية في البلدان الأجنبية وهي أحد المعدات الرئيسية في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي. وفقاً لأحدث تقرير مسح أجرته مؤسسة BMZ الألمانية، فإن ما يقرب من 80% إلى 85% من مياه الصرف الصحي في العالم لا يتم تنقيتها أو معالجتها. ويبلغ إجمالي حجم المبيعات السنوية لمضخات الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم ما بين 5 مليارات و6.5 مليار يورو، وهو ما يعادل عدة أضعاف مضخات المياه.
المضخات الغاطسة، والمعروفة أيضًا بمضخات الصرف الصحي، هي إحدى المعدات الشائعة الاستخدام في صناعة معالجة المياه. في مجال معالجة المياه وتكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي، تعد المضخات الغاطسة (بما في ذلك مضخات الصرف الصحي) الحل الأكثر اقتصادية وممكنة من الناحية التكنولوجية لتحل محل المضخات التقليدية الأخرى الجافة-التي تعمل (الأرضية-). خاصة أثناء عمليات الصيانة والتركيب، فهي تتمتع بمزايا فريدة مقارنة بالمضخات الأخرى. بسبب تصميم المضخة الغاطسة،
من خلال تركيب أجهزة مثل المرشحات والشبكات، من الممكن منع دخول المواد الصلبة الكبيرة والصلبة إلى مدخل المضخة. ستحاول المواد الصلبة الناعمة المرور عبر هذه الأجهزة بغض النظر عن حجمها. وهذا له أهمية غير عادية في استخدام مضخات الصرف الصحي. في مواجهة ظروف العمل القاسية، يمكن تطبيق مضخات الصرف الصحي بأمان لتجميع مياه الصرف الصحي، وضخ الطين، وضخ مياه الأمطار، وتصريف الأراضي، وتصريف البرك، وما إلى ذلك. ويمكن تصنيف هذه السوائل إلى أنواع عضوية وغير عضوية وكاشطة وليفية. تكون المواد الصلبة لمياه الصرف الصحي العضوية طرية بشكل عام، وغالبًا ما تحتوي على مواد ليفية أكثر أو أقل. المواد الصلبة غير العضوية صلبة وحادة في كثير من الأحيان، ولها جزيئات أصغر.
2.3 الفرق بين المضخات غير المعاقة ومضخات المياه
يكمن الفرق بين المضخة غير القابلة للانسداد ومضخة المياه في أنها مصممة للسماح لأكبر الجزيئات الصلبة بالمرور عبر حجم المضخة. على الرغم من وجود دافعات ذات شفرة واحدة (-بدون-شفرة)، إلا أن المكره العادي الذي لا يسد -يحتوي على شفرتين. إن شفرات المروحة- ذات الشفرتين سميكة للغاية، وهناك زوايا مستديرة كبيرة بين الشفرة ولوحة الغطاء عند مدخل الشفرة. لا تحتوي المكره ذات الشفرة - على أطراف شفرات، لذلك لن تلتصق بالقمامة. من ناحية أخرى، وبسبب عدم تناسقها، فإن المكره غير متوازن بطبيعته. هناك أيضًا أنواع-غير قابلة للانسداد للمضخات الغاطسة، لكن لا يُنصح باستخدامها عادةً.
