طراحی پایه پمپ های محصور

برای طراحی پایه، باید موارد پنجگانه زیر را در نظر گرفت.

الف) مجموعه استاتور

مجموعه استاتور یک موتور پمپ محصور، مطابق شکل 169، شامل:
یک مجموعه سیم پیچ تک یا سه فاز (A) است.
ورقه های استاتور (B) از جنس فولاد با سیلیکون پایین هستند.
ورقه ها و سیم پیچ ها داخل باند استوانه ای استاتور (C) گذاشته می شوند.
حلقه های انتهایی D,E به باند استاتور جوش داده می شوند.
آستر استاتور (F) در قطر خارجی به ورقه های استاتور تکیه دارد و به کمک آنها تقویت می شود.
بوش های پشتیبانی (G)، برای تقویت ناحیه هایی از آستر استاتور که به وسیله ورقه های استاتور تقویت نمی شوند، به کار می روند. در عمل، آستر استاتور یک قوطه استوانه ای است که داخل محفظه استاتور قرار گرفته و به حلقه-های انتهایی عقب و جلو جوش می شود تا از تماس سیم پیچ ها با سیال پمپ شونده جلوگیری شود.
سر ترمینال های سربی (H)، به وسیله رابط سربی (I) نصب شده روی پوسته استاتور، از سیم پیچ بیرون آورده شده و به یک جعبه ترمینال استاندارد می روند. این مسیر، زیر فشار، نشت بندی خواهد شد؛ این نوع موتور پمپ ها برای کاربردهای ویژه یا منحصر به فرد طراحی و ساخته شده یا برای قطعات موتورهای رایج، بهینه سازی می شوند. مجموعه ای از انواع عایق موتور برای محدوده دمایی از 250 تا 130 درجه سانتی گراد قابل استفاده است. در کاربردهای ضد انفجار، تمام مجموعه موتور پمپ، باید آزمایش و تایید شود، زیرا موتور و پمپ در مجموع، یک واحد را تشکیل می دهند. پمپ های ضدانفجار، در دو گروه ضد انفجاری ساخته می شوند:
1. کلاس یک، گروه D، بخش یک
2. کلاس یک، گروه E,D ، بخش یک
توجه: استفاده از کنترل دور برای تنظیم سرعت موتور پمپ های محصور، غیرمعمول نیست.

ب) مجموعه روتور

مجموعه روتور، شامل یک روتور القایی قفس سنجانبی است که برای استفاده در موتور پمپ های محصور، ساخته و ماشینکاری می شود. مطابق شکل 170، روتور شامل:
محور ماشینکاری شده مقاوم در برابر خوردگی (A)
هسته ورقه ای (B) با میله های مسی یا آلومینیومی و رینگ های انتهایی
محفظه مقاوم در برابر خوردگی (D) است.
برای اتصال پروانه به محور موتور (E)، از روش های مختلفی استفاده می شود. درپوش های انتهایی روتور به شفت و محفظه روتور، که بیرون روتور را احاطه می کند، جوش داده می شوند، بدین ترتیب، هسته روتور از تماس با سیال محافظت خواهد شد. برخی سازندگان، استفاده از بوش های محور (F) و سطح های تحمل نیروی محوری (G) را برای عمر طولانی تر و نگهداری راحت تر پیشنهاد می کنند.

ج) یاتاقان ها

موتور پمپ های محصور، فقط به دو یاتاقان نیاز دارند. این یاتاقان ها، به طور معمولف به کمک سیال پمپ شونده، روانکاری و خنک می شوند؛ بنابراین باید با سیال فرایند، سازگار باشند. مواد گوناگون مانند گروه های مختلف کربن گرافیت، سیلیکون کار باید، اکسید آلومینیوم و خیلی از پلیمرها برای این منظور قابل استفاده هستند. انتخاب نوع یاتاقان ها به عواملی مانند سازگاری آن با سیال فرایند، میزان جامدات داخل سیال و دمای پمپاژ بستگی دارد.
یاتاقان های هیدرودینامیک، متداول ترین نوع یاتاقان مورد استفاده در این پمپ ها هستند. یاتاقان، هم می تواند ثابت باشد و هم با مجموعه روتور بچرخد. در هر دو حالت، سیال از میان یاتاقان و ژورنال محور می گذرد، که باعث می-شود مجموعه چرخان، روی لایه نازک مایع بچرخد نه روی ژورنال و یاتاقان. بیشتر یاتاقان ها برای افزایش جریان مانع فرایند از روی سطوح ژورنال، شیارهایی مارپیچ در قطر داخلی دارند تا دمای یاتاقان ها را کاهش دهند.

د) لقی های داخلی

تعیین فاصله مناسب بین سیم پیچ استاتور و آرمیچر روتور، مهم ترین مسأله در طراحی و کارکرد پمپ است. هر چند فاصله میان آن سیم پیچ استاتور و آرمیچر روتور بیشتر باشد، راندمان موتور کمتر خواهد شد. جنس آستر استاتور و بوش روتور نیز بر راندمان موتور موثر است. فولاد ضد زنگ و هاستلوی، متداول ترین موادی هستند که برای آستر استاتور و بوش روتور استفاده می شوند. اگر چه فولاد صد زنگ ارزانتر است، ولی هاستولی C مقاومت خوردگی بالاتری داشته، ماده قوی تری است و تلفات الکتریکی کمتری دارد. اهمیت بازدهی موتور در موتور پمپ های محصور، فقط به دلیل هزینه انرژی نیست، بلکه میزان حرارت وارد بر سیال باز چرخش نیز بسیار مهم است.
ضخامت آستر استاتور (یک جزء خیس و مرز فشار) بین 010/0 تا 040/0 اینچ است. برای کاربردهای با فشار بالا، ضخامت آستر افزایش نمی یابد، اما قطر بیرونی آن به وسیله ورقه های استاتور و بوش های پشتیبانی که در دو طرف موتور قرار دارند، تقویت می شود. موتور پمپ های محصور، ضخامت آستری 015/0 اینچ داشته و بوش های پشتیبانی قوی برای تحمل فشارهای کاری تا 345 بار طراحی شده اند. آرمیچر روتور (یک جزء خیس) نیز به وسیله بوش و دو پوشش انتهایی، در برابر سیال فرایندی نگهداری می شود. ضخامت بوش روتور از 010/0 تا 25/0 اینچ متغیر است. هنگام کار، فاصله مجاز شعاعی میان آرمیچر موتور چرخان و آستر استاتور ثابت، نزدیک به 020/0 اینچ است. فاصله مجاز لقی قطری، با توجه به طراحی سازنده می تواند بین 040/0 تا 075/0 اینچ یا بیشتر باشد.

هـ) پوسته بسته ثانویه

موتور پمپ های محصور، از نظر ایمنی، نسبت به دیگر انواع پمپ برتری دارند. در صورت خرابی پوسته بسته اولیه (آستر استاتور)، باند خارجی استاتور به یک مخزن تبدیل شده و از ورود سیال فرایند به محیط جلوگیری می کنند. باند بیرونی استاتور به اندازه کافی از قطعه های چرخان فاصله دارد تا مانع از تماس استاتور با این قطعه ها شود. زمانی که به پوسته بسته ثانویه نیاز باشد، مجموعه باند استاتور باید با همان فشار و دمای پمپ طراحی و آزمایش شود.