مبدأ عمل المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل

تتضمن المبدأ الأساسي لتشغيل المضخة الطرد المركزي متعددة المراحل ضغط الوسط عبر سلسلة من الدوارات المتصلة على التوالي، مما يسمح بتراكم الضغط تدريجيًا في كل مرحلة. وبهذا، يتم تحقيق رفع عالٍ جدًا يفوق ذلك الذي تحققه المضخة الطرد المركزي ذات المرحلة الواحدة، مع بقاء المضخة في جوهرها مضخة دوارات طرد مركزي. وتتألف العملية التشغيلية المحددة من ثلاث خطوات:
الشفط والضغط الأولي
يقوم المحرك بتحريك عمود المضخة للدوران، مما يؤدي بشكل متزامن إلى دوران دافعة المرحلة الأولى بسرعة عالية. تقوم الشفرات داخل الدافعة بتحريك السائل في حجرة المضخة، مولدة قوة طرد مركزي تدفع السائل نحو الخارج باتجاه ممرات الحلزون عند محيط الدافعة.
يشكّل مركز الدافعة منطقة ضغط منخفض عند طرد السائل. وتحت ضغط جوي، يدخل السائل الخارجي باستمرار إلى مركز دافعة المرحلة الأولى عبر أنبوب الشفط، مما يكمل عملية الشفط. وفي الوقت نفسه، تنخفض سرعة السائل ويزداد ضغظه داخل الحلزون، محققًا المرحلة الأولى من التضخيم.
ضغط متسلسل متعدد المراحل
يتم توجيه الوسط المضغوط بواسطة دافعة المرحلة الأولى بسلاسة عبر شفرات التوجيه (أو قناة العودة) إلى مدخل وسط المرحلة الثانية.
تطبّق دفّاعة المرحلة الثانية ضغطًا ثانويًا باستخدام مبدأ قوة الطرد المركزي ذاته، مما يزيد الضغط بشكل إضافي. وتتكرر هذه العملية بشكل متسلسل مع مرور الوسط عبر جميع الدفّاعات المتصلة في سلسلة على عمود المضخة، حيث يتراكم الضغط خطوةً بعد خطوة. ويكون الرأس الإجمالي النهائي تقريبًا مساويًا لرأس دفّاعة المرحلة الواحدة مضروبًا في عدد مراحل الدفّاعات.
تفريغ عالي الضغط
يدخل الوسط عالي الضغط، بعد أن يتم ضغطه بواسطة مرحلة المكره النهائية، إلى لولب التفريغ في غلاف المضخة. هنا، تُحوَّل الطاقة الحركية بشكل إضافي إلى طاقة ضغط قبل أن تُنقل عبر أنابيب التفريغ إلى التطبيق المستهدف.
وظيفة الهياكل الداعمة الرئيسية
بسبب تراكم القوى المحورية من مراحل متعددة للمروحة، تولّد المضخات الطاردة المركزية متعددة المراحل دفعًا محوريًا كبيرًا. لذلك، يجب أن تكون مزودة بأجهزة لموازنة القوى المحورية. هناك نوعان شائعان هما:
قرص التوازن: يُوازن بشكل تلقائي الدفع المحوري باستخدام فرق الضغط في الوسط. إن بنيته البسيطة وفعاليته في التوازن تجعله جهازًا شائعًا في المضخات الطاردة المركزية الأفقية متعددة المراحل.
الطبول المتوازنة: تُستخدم بالاشتراك مع قرص التوازن لمشاركة جزء من الدفع المحوري، مما يعزز استقرار التشغيل. مناسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي والسرعة العالية.