அத்தியாயம் 5: பம்பின் உள்ளீட்டுப் பக்கக் கட்டுப்பாடு

பம்ப் நிறுவல் இடம்

தொழில்துறை ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளில், பம்ப் பொதுவாக அமைப்பின் திரவத்தைச் சேமிக்கும் சேமிப்புத் தொட்டியின் மேல் பகுதியில் பொருத்தப்படுகிறது. உறிஞ்சும் வழித்தடம் (இது உள்ளே செல்லும் வழித்தடம் எனவும் அழைக்கப்படுகிறது) பம்பின் உள்ளே செல்லும் வாயிலை சேமிப்புத் தொட்டியில் உள்ள எண்ணெயுடன் இணைக்கிறது.

சேமிப்புத் தொட்டியிலிருந்து பம்புக்கு திரவத்தின் ஓட்டத்தை ஒரு தனியான ஹைட்ராலிக் அமைப்பாகக் கருதலாம். இந்த துணை-அமைப்பில், பம்பால் உருவாக்கப்படும் வளிமண்டலத்திற்குக் கீழான அழுத்தம் ஓட்டத்திற்கு எதிரான தடையாகச் செயல்படுகிறது, மேலும் திரவத்தை இயக்கும் ஆற்றல் வளிமண்டல அழுத்தத்திலிருந்து பெறப்படுகிறது. சேமிப்புத் தொட்டியில் உள்ள எண்ணெய் மேற்பரப்பின் மீது செயல்படும் வளிமண்டலம் ஒரு சேமிப்புத் தொட்டி (அக்குமுலேட்டர்) போல செயல்படுகிறது.

படம் 5-1: தரநிலை பம்ப் நிறுவல் — பம்ப் மேல் பகுதியில், உறிஞ்சும் வழித்தடம் எண்ணெய் மட்டத்திற்குக் கீழே. எண்ணெய் மேற்பரப்பின் மீது செயல்படும் வளிமண்டல அழுத்தமே எண்ணெயை பம்புக்குள் மேலே தள்ளுகிறது.

வளிமண்டல அழுத்தத்தை அளவிடுதல்

நாம் பொதுவாக காற்றை எடையற்றதாகவே கருதுகிறோம், ஆனால் பூமியைச் சுற்றியுள்ள காற்றுப் பாதாளம் (வளிமண்டலம்) உண்மையில் அழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளது. பாரோமீட்டரைக் கண்டுபிடித்தவரான டாரிசெல்லி, வளிமண்டல அழுத்தத்தை ஒரு பாதரசத் தூணை மூலம் அளவிட முடியும் என்று நிரூபித்தார். ஒரு பாதரசத்தால் நிரப்பப்பட்ட குழாயை தலைகீழாக ஒரு பாதரசத் தட்டில் மூழ்கச் செய்து, கடல் மட்டத்தில் வளிமண்டல அழுத்தம் தாங்கக்கூடிய பாதரசத் தூணின் உயரம் 29.92 அங்குலம் (760 மிமீ) என்று கண்டறிந்தார். எனவே, தரநிலை நிலைமைகளில், கடல் மட்டத்தில் உள்ள வளிமண்டல அழுத்தம் 29.92 அங்குலம் (760 மிமீ) பாதரசத் தூணுக்கு சமமாகவோ அல்லது அதற்கு இணையாகவோ இருக்கும். தீர்ச்சியாக, கடல் மட்டத்திற்கு மேலே உள்ள ஏதேனும் இடத்தில் வளிமண்டல அழுத்தம் குறைவாகவே இருக்கும்.

இயற்கை அழுத்தம் பொதுவாக psi அல்லது bar என்ற அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் வளிமண்டல அழுத்தம் பொதுவாக in.Hg (மெர்குரி அங்குலங்கள்) அல்லது mmHg என்ற அலகுகளில் அளவிடப்படுகிறது. 68°F (20°C) மற்றும் 36% சார்பு ஈரப்பதம் உள்ள நிலையில், கடல் மட்டத்தில் உள்ள வளிமண்டல அழுத்தம் = 29.92 in.Hg அல்லது 760 mmHg, இது 14.7 psia அல்லது 1.01 bar-க்கு சமம். முக்கியமாக, வளிமண்டல அழுத்தத்தை வரையறுக்க பயன்படுத்தப்படும் அலகாக bar பயன்படுத்தப்படுவதில்லை; பதிலாக, தரநிலை வளிமண்டல அழுத்தம் 101,000 N/m² ஆகும்.

In.Hg மற்றும் psi இடையே மாற்றம் செய்யும்போது, 1 psia = 2.04 in.Hg மற்றும் 1 bar ≈ 752 mmHg என்பதை நினைவில் கொள்ளவும். எனவே தோராயமாக: 1 psia ≈ 2 in.Hg, அல்லது 1 bar ≈ 750 mmHg.

தனிப்பட்ட அழுத்தம் மற்றும் கேஜ் அழுத்தம்

இயற்கை அழுத்த அமைப்பில் அழுத்தத்தை அளவிட தனிப்பட்ட அழுத்தம் மற்றும் கேஜ் அழுத்தம் ஆகிய இரண்டும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

தனிப்பட்ட அழுத்தம்

தனிப்பட்ட அழுத்தம் பூஜ்ஜிய அழுத்தப் புள்ளியிலிருந்து — அதாவது, முழுமையாக அழுத்தம் இல்லாத புள்ளியிலிருந்து — அளவிடப்படுகிறது. இதன் அலகு psi (bar) அல்லது in.Hg (mmHg) ஆக இருக்கலாம். தனிப்பட்ட அழுத்தத்தை 'a' என்ற சுருக்க எழுத்துடன் குறிப்பிடுகின்றன: psia (தனிப்பட்ட psi), bara.

கேஜ் அழுத்தம்

கேஜ் அழுத்தம் என்பது வளிமண்டல அழுத்தத்தை குறிப்பாக குறிப்பிட்ட குறிப்புப் புள்ளியாகக் கொண்டு அளவிடப்படுகிறது. அதன் அலகு psi (பார்) ஆகும். தனிப்பட்ட அழுத்தம் (அப்சால்யூட் பிரெஷர்) என்பது கேஜ் அழுத்தத்துடன் தரமான வளிமண்டல அழுத்தத்தைக் கூட்டியதாகும். உதாரணமாக: ஒரு அமைப்பின் அளவீடு 100 psig (6.9 பார் கேஜ்) எனவும், தரமான வளிமண்டல அழுத்தம் 14.7 psia (1 பார்) எனவும் இருந்தால், தனிப்பட்ட அழுத்தம் 114.7 psia (7.9 பார் தனிப்பட்ட) ஆகும். இவ்விரண்டையும் வேறுபடுத்திக் காட்ட, கேஜ் அழுத்தம் 'psig' எனவும், தனிப்பட்ட அழுத்தம் 'psia' எனவும் எழுதப்படுகிறது.

பம்பின் உள்ளே வரும் பகுதியின் நிலைமைகள்

பம்பு இயங்காத போது, அமைப்பின் உள்ளே வரும் பகுதி சமநிலையில் இருக்கும் — பம்புக்கும் வளிமண்டலத்திற்கும் இடையேயான அழுத்த வேறுபாடு பூஜ்ஜியமாக இருக்கும், அதாவது ஓட்டம் ஏதும் இல்லை. பம்பு தனது சுழலும் கூறுகளுக்கு எண்ணெயை வழங்க வேண்டுமெனில், இயங்கும் பம்பு வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குக் கீழே ஒரு அழுத்தத்தை உருவாக்கும் — அமைப்பு சமநிலையிலிருந்து விலகும் — மேலும் ஓட்டம் தொடங்கும்.

வளிமண்டல அழுத்தத்தின் இரண்டு பங்குகள்

வளிமண்டல அழுத்தம் திரவத்தின் மீது செலுத்தும் அழுத்தம் இரண்டு நோக்கங்களை நிறைவேற்றுகிறது:

1. பம்பின் உள்ளே வரும் பகுதிக்கு திரவத்தை வழங்குதல்.
2. திரவத்தை வேகமாக சுழலும் கூறுகளுக்குள் முடுக்கவும் — பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சுழற்சி வேகங்கள் 1,200 சுழற்சிகள்/நிமிடம் மற்றும் 1,800 சுழற்சிகள்/நிமிடம் ஆகும்.

பெரும்பாலான வளிமண்டல அழுத்தம் திரவத்தை பம்பிற்குள் முடுக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் முதலில் செய்யப்பட வேண்டிய வேலை என்னவென்றால், பம்பின் உள்ளீட்டிற்கு திரவத்தை வழங்குவதாகும். இந்த கட்டத்தில் மிகையாக வளிமண்டல அழுத்தம் பயன்படுத்தப்பட்டால், சுழலும் கூறுகளுக்குள் திரவத்தை முடுக்க போதுமான அழுத்தம் மீதமிருக்காது. இது பம்பிற்கு திரவத்தின் பற்றாக்குறையை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் இது 'கேவிடேஷன்' (குழியாக்கம்) எனப்படும் நிகழ்வை ஏற்படுத்துகிறது.

கேவிட்டேஷன்

கேவிடேஷன் (குழியாக்கம்) என்பது ஒரு திரவத்தில் ஆவிக் குழிகள் உருவாகி, அவை சிதைவடைவதைக் குறிக்கிறது. இது பம்பை இரண்டு வழிகளில் சேதப்படுத்துகிறது:

3. இது திரவ பூச்சு (லூப்ரிகேஷன்) செயல்முறையை குழப்புகிறது.
4. இது உலோக மேற்பரப்புகளைச் சேதப்படுத்துகிறது.

பம்பின் உள்ளீட்டுப் பக்கத்தில், திரவத்தில் முழுவதும் ஆவிக் குழிகள் உருவாகின்றன. இது திரவத்தின் தடையிடும் திறனைக் குறைக்கிறது மற்றும் தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்துகிறது. இந்தக் குழிகள் பம்பின் வெளியீட்டுப் பகுதியில் உள்ள அதிக அழுத்தப் பகுதியை அடையும்போது, குழிகளின் சுவர்கள் சுருங்கி வன்முறையாக வெடிக்கின்றன; இதனால் பெரும் ஆற்றல் வெளிப்படுகிறது, அது உலோகப் பரப்புகளை "சிப்பிகளைப் போல" பிரித்தெடுக்கிறது — கல்லில் சிற்பி ஒரு முழங்கோல் மற்றும் கத்தி பயன்படுத்துவதைப் போல. கேவிடேஷன் (குழியாக்கம்) தொடர்ந்து நிகழ்த்தப்பட்டால், பம்பின் ஆயுள் குறைகிறது, மேலும் கேவிடேஷன் துகள்கள் மற்ற அமைப்புப் பகுதிகளுக்குச் சென்று பிற கூறுகளைச் சேதப்படுத்தலாம்.

படம் 5-5: பம்பின் உறை குழியில் ஏற்பட்ட கேவிடேஷன் சேதம். உலோகப் பரப்பில் ஆவிக் குழிகள் தொடர்ச்சியாக வெடிப்பதால் நுண்ணிய குழிகளின் அமைப்பு ஏற்படுகிறது.

கேவிடேஷனின் அறிகுறிகள்

கேவிடேஷனின் மிக தெளிவான அறிகுறி என்பது சத்தம் — கேவிட்டிகள் சிதைந்து விழும்போது, அவை உயர் அதிர்வெண் அதிர்வுகளை உருவாக்குகின்றன, இது முழு அமைப்பிலும் பரவுகிறது; இதனால் ஹைட்ராலிக் பம்ப் உயர் அதிர்வெண், கூர்மையான சத்தத்தை உருவாக்குகிறது. கேவிடேஷன் ஏற்படும்போது, பம்ப் அறைகள் முழுமையாக திரவத்தால் நிரப்பப்படாததால், ஓட்டம் குறைகிறது மற்றும் அமைப்பின் அழுத்தம் நிலையற்றதாகிறது.

கேவிடேஷன் எவ்வாறு உருவாகிறது

கேவிடேஷன் ஒரு திரவத்தில் உருவாகிறது, ஏனெனில் அந்த திரவம் கொதிக்கிறது — ஆனால் இந்தக் கொதித்தல் வெப்பத்தால் ஏற்படுவது அல்ல. இது, திரவம் போதுமான குறைந்த தனிமையான அழுத்தத்தை அடைவதால் ஏற்படுகிறது.

திரவத்தின் ஆவியழுத்தம்

ஒரு திரவத்தில் உள்ள அனைத்து மூலக்கூறுகளும் தொடர்ந்து இயங்கிக் கொண்டே இருக்கின்றன, ஆனால் அனைத்தும் ஒரே வேகத்தில் இயங்குவதில்லை. மேற்பரப்பிற்கு அருகில் உள்ள வேகமாக இயங்கும் மூலக்கூறுகள், சுற்றியுள்ள மூலக்கூறுகளின் ஈர்ப்பை மீறி, மேலே உள்ள இடத்திற்கு வெளியேற முயற்சிக்கின்றன. வேகமாக இயங்கும் மூலக்கூறுகள் வளிமண்டலத்திற்குள் வெளியேற வேண்டிய விசை என்பது அந்தத் திரவத்தின் ஆவியழுத்தம் ஆகும்.

திரவக் கலன் மூடப்பட்டிருந்தால், வேகமாக இயங்கும் மூலக்கூறுகள் திரவத்தின் மேலே உள்ள இடத்திற்குள் நுழைகின்றன. அந்த இடம் ஆவியால் நிரம்பிய நிலையை அடைந்தவுடன், மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று மோதி மீண்டும் திரவத்திற்குத் திரும்புகின்றன. மூலக்கூறுகள் திரவத்தை விட்டு வெளியேறுவது 'ஆவியாக்கம்' எனப்படும்; மூலக்கூறுகள் மீண்டும் திரவ நிலைக்குத் திரும்புவது 'திரவமாக்கம்' எனப்படும். ஆவியாக்கம் மற்றும் திரவமாக்கம் ஆகிய இரண்டு செயல்முறைகளின் வீதங்களும் சமமாக இருக்கும்போது, சமநிலை அடையப்படுகிறது மற்றும் அந்த ஆவியால் உருவாக்கப்படும் அழுத்தம் அந்தத் திரவத்தின் 'ஆவியழுத்தம்' எனப்படும். ஆவியழுத்தம் பொதுவாக தனிமைப்படுத்தப்பட்ட (absolute) அழுத்த அலகுகளில், in.Hg-ல் குறிப்பிடப்படுகிறது.

வெப்பநிலையின் ஆவியழுத்தத்தின் மீது ஏற்படும் விளைவு

ஆவியழுத்தம் வெப்பநிலையைச் சார்ந்தது. வெப்பநிலை உயரும்போது, திரவ மூலக்கூறுகளுக்கு அதிக ஆற்றல் கிடைத்து, அவை வேகமாக இயங்கத் தொடங்குகின்றன. இதனால் ஆவியழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. ஆவியழுத்தம் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்கு சமமாகும்போது, திரவ மூலக்கூறுகள் வளிமண்டலத்திற்குள் சுதந்திரமாக நுழைய முடிகிறது — இது 'கொதித்தல்' எனப்படும். கடல் மட்டத்தில் உள்ள நீர் 212°F (100°C) வெப்பநிலையில் கொதிக்கிறது, ஏனெனில் இந்த வெப்பநிலையில் நீரின் ஆவியழுத்தம் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குச் சமமாக இருக்கிறது.

அழுத்தத்தின் கொதிநிலையின் மீது ஏற்படும் விளைவு

ஒரு திரவத்தை அதன் மீது செயல்படும் அழுத்தத்தைக் குறைப்பதன் மூலமும் கொதிக்க வைக்கலாம். குறைக்கப்பட்ட அழுத்தம் அந்த திரவத்தின் ஆவியழுத்தத்திற்குச் சமமாகும்போது, திரவத்தின் மூலக்கூறுகள் திரவத்தின் மேலே உள்ள இடத்திற்கு சுதந்திரமாக நுழைய முடியும். 100°F (37.2°C) வெப்பநிலையில் உள்ள நீரின் ஆவியழுத்தம் 2 in.Hg (0.068 பார்) ஆகும். 100°F வெப்பநிலையில் உள்ள நீர் கொண்ட ஒரு கொள்கலன் ஒரு வெற்றிட பம்புடன் இணைக்கப்பட்டு, அகத்தில் உள்ள தனிப்பட்ட அழுத்தம் 2 in.Hg (0.068 பார்) ஆக குறைக்கப்பட்டால், அந்த நீர் கொதிக்கும். பொதுவாக திரவத்தைக் கையாளும் பம்புகள் இந்த வகையான கொதிப்பை அனுபவிக்கின்றன.

திரவத்தில் கரைந்துள்ள காற்று

கடல் மட்டத்தில் இருக்கும் ஹைட்ராலிக் எண்ணெயில் தோராயமாக 10% கலந்த காற்றைக் கொண்டுள்ளது. இந்த காற்று திரவத்தில் கலந்த நிலையில் உள்ளது — அது பார்வைக்கு தெரியாதது மற்றும் திரவத்தின் கனஅளவில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பை ஏற்படுத்தாது. ஹைட்ராலிக் எண்ணெய் அல்லது ஏதேனும் ஒரு திரவம் காற்றைக் கலந்து கொள்ளும் திறன், அதன் மீது செயல்படும் அழுத்தம் குறையும் போது குறைகிறது. உதாரணமாக, வளிமண்டல அழுத்தத்தின் கீழ் உள்ள ஒரு கப் ஹைட்ராலிக் எண்ணெயை ஒரு வெற்றிடத்திற்குள் வைத்தால், கலந்த காற்று குமிழிகளாக மாறி திரவத்திலிருந்து வெளியேறும். கேவிடேஷன் (குமிழியாக்கம்) நிகழும்போது, கலந்த காற்று எண்ணெயிலிருந்து வெளியேறி ஹைட்ராலிக் பம்பைச் சேதப்படுத்துகிறது.

கலந்த காற்று

கலந்த காற்று என்பது திரவத்தில் கலந்த நிலையில் இல்லாத, குமிழிகளாக உள்ள காற்று ஆகும். ஒரு பம்ப் சில சமயங்களில் கலந்த காற்றுடன் கூடிய எண்ணெயை உறிஞ்சினால், அந்த காற்றுக் குமிழிகள் பம்ப்பில் கேவிடேஷன் போன்ற விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். இருப்பினும், இது திரவத்தின் ஆவியழுத்தத்துடன் தொடர்புடையது அல்ல; எனவே இதை 'போலிக்-கேவிடேஷன்' (pseudo-cavitation) என்று அழைக்கிறோம்.

உறிஞ்சும் வரிசையில் கசிவுகள் இருந்தால் அல்லது பம்ப் கட்டையின் முத்திரை தவறினால், கலப்பில் காற்று எப்போதும் கிடைக்கும். பம்பின் உறிஞ்சும் பக்கத்தில் அழுத்தம் பெரும்பாலும் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குக் கீழே இருப்பதால், அங்கு ஏதேனும் திறப்பு ஏற்பட்டால் காற்று எண்ணெயிலும், பம்பிலும் உறிஞ்சப்படும். சேமிப்பில் (ரிசர்வாயரில்) வெளியேற முடியாத கலப்பில் உள்ள காற்று குமிழிகளும் பம்பிற்குள் செல்லும்.

உறிஞ்சும் பக்கத்தின் தொழில்நுட்ப தேவைகள்

கேவிடேஷன் (குமிழி உருவாதல்) பம்பையும், அமைப்பையும் மிகவும் சேதப்படுத்தும். இந்த காரணத்திற்காக, பம்ப் தயாரிப்பாளர்கள் தங்கள் தயாரிப்புகளுக்கான உறிஞ்சும் பக்க வரம்புகளை குறிப்பிடுகின்றனர். நேர்மறை-இடப்பெயர்ச்சி தொழில்துறை ஹைட்ராலிக் பம்ப் தயாரிப்பாளர்கள் பொதுவாக, திரவம் பம்பின் சுழலும் கூறுகளில் செலுத்தப்பட வேண்டும் என்பதற்காக, பம்பின் உறிஞ்சும் பக்கத்தில் அழுத்தம் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குக் கீழே இருக்க வேண்டும் என்று குறிப்பிடுகின்றனர். இருப்பினும், இந்த அழுத்த குறிப்பீடு பொதுவாக தனித்த அழுத்த அலகுகளில் கொடுக்கப்படுவதில்லை — அது வெற்றிட அழுத்தம் (வேக்கியம்) என்ற வகையில் கொடுக்கப்படுகிறது.

வெற்றிட அழுத்த அளவை (வெற்றிடம்)

வெற்றிடம் என்பது வளிமண்டல அழுத்தத்திற்குக் கீழே உள்ள ஏதேனும் அழுத்தமாகும். வெற்றிடம் என்பது ஒரு குழப்பமான கருத்தாகும், ஏனெனில் அதன் தொடக்கப் புள்ளி கேஜ் அழுத்தத்தின் (வளிமண்டல) தொடக்கப் புள்ளியே ஆகும், ஆனால் மதிப்புகள் in.Hg (mmHg) அலகுகளில் கீழ்நோக்கி எண்ணப்படுகின்றன.

0 in (0 mm) வெற்றிடம் = வளிமண்டல அழுத்தம் அல்லது பூஜ்ஜிய கேஜ் அழுத்தம். 29.92 in.Hg (760 mmHg) வெற்றிடம் = முழுமையான வெற்றிடம் அல்லது பூஜ்ஜிய தனிப்பட்ட அழுத்தம்.

வெற்றிடத்தை தீர்மானித்தல்

படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உள்ள ஒரு கலனுடன் கண்ணாடிக் குழாய் மூலம் இணைக்கப்பட்ட பாதரச தட்டை: கலனுக்குள் உள்ள அழுத்தம் தட்டின் மீது செயல்படும் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்கு சமமாக இருப்பதால், பாதரசம் கண்ணாடிக் குழாயில் உயர்வதில்லை. பாதரசத்தின் பூஜ்ஜிய உயரம் கலன் வெற்றிடத்தில் இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது.

கொள்கலன் உட்புற அழுத்தம் 10 அங்குல மெர்குரி (254 மிமீ Hg) வரை குறைக்கப்படும் வரை வெற்றிடமாக்கப்பட்டால், குழியின் மேற்பரப்பில் செயல்படும் வளிமண்டல அழுத்தம் 10 அங்குலம் (254 மிமீ) மெர்குரியை ஆதரிக்க முடியும் — அளவிடப்பட்ட வெற்றிடம் 10 அங்குல மெர்குரி (254 மிமீ Hg) ஆகும். கொள்கலன் முழுமையான வெற்றிடமாக (சுழிய தனிப்பட்ட அழுத்தம்) வெற்றிடமாக்கப்பட்டால், வளிமண்டல அழுத்தம் 29.92 அங்குலம் (760 மிமீ) மெர்குரியை ஆதரிக்க முடியும் — அளவிடப்பட்ட வெற்றிடம் 29.92 அங்குல மெர்குரி (760 மிமீ) ஆகும்.

0 அங்குலம் (0 மிமீ) மெர்குரி வெற்றிடம் = வளிமண்டல அழுத்தம் = சுழிய கேஜ் அழுத்தம். 29.92 அங்குல மெர்குரி (760 மிமீ) வெற்றிடம் = முழுமையான வெற்றிடம் = சுழிய தனிப்பட்ட அழுத்தம்.

படம் 5-9: மெர்குரி மேனோமீட்டரைக் கொண்டு வெற்றிட அளவீடு. மேலிருந்து கீழாக மூன்று நிலைகள்: வளிமண்டல நிலை (0 வெற்றிடம்), பகுதி வெற்றிடம் (10 அங்குல மெர்குரி), முழுமையான வெற்றிடம் (29.92 அங்குல மெர்குரி = 0 psia).

வெற்றிட கேஜ்

வெற்றிட கேஜ் ஒன்று 0 முதல் 30 இன்.Hg (0–760 mmHg) வரை அளவிடப்பட்டுள்ளது, ஒவ்வொரு பிரிவும் 1 இன்.Hg ஆகும். கடல் மட்டத்தில், வெற்றிட கேஜ் படிப்பை தனிப்பட்ட அழுத்தமாக மாற்ற, வெற்றிட படிப்பை (இன்.Hg-ல்) 30 இன்.Hg (760 mmHg) இலிருந்து எளிதாகக் கழிக்கவும். உதாரணமாக, 7 இன்.Hg (177 mmHg) வெற்றிட படிப்பு என்பது 23 இன்.Hg (583 mmHg) தனிப்பட்ட அழுத்தத்திற்குச் சமம்.

வெற்றிடத்தைப் பயன்படுத்தி பம்பின் உள்ளீட்டு தொழில்நுட்பத் தேவைகளை வெளிப்படுத்துதல்

பம்பு தயாரிப்பாளர்கள் உள்ளீட்டு தேவைகளுக்கு வெற்றிட அலகுகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர், ஏனெனில் அவை கடல் மட்டத்துடன் தொடர்புடையவை — பம்பு கடல் மட்டத்திற்கு மேலே உள்ள உயரங்களில் பயன்படுத்தப்படும்போது, அந்த உயரத்தில் குறைந்த வளிமண்டல அழுத்தத்தைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு தயாரிப்பாளர் அதிகபட்ச உள்ளீட்டு வெற்றிடம் 7 in.Hg (177 mmHg) ஐ விட அதிகமாக இருக்கக் கூடாது என குறிப்பிட்டிருந்தால், இதன் பொருள் திரவத்தை சுழற்றும் கூறுகளுக்குள் வேகமாக இழுத்துச் செல்ல பம்பின் உள்ளீட்டில் குறைந்தபட்சம் 23 in.Hg (583 mmHg) ஆனது தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அழுத்தம் (அல்லது வளிமண்டல அழுத்தம்) இருக்க வேண்டும் என்பதாகும். பம்பின் உள்ளீட்டில் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அழுத்தம் 23 in.Hg (583 mmHg) ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், பம்பு சேதமடையலாம்; இருப்பினும், இது தயாரிப்பாளர் வெற்றிட தரத்திற்காக அனுமதித்த வடிவமைப்புக் காரணியைப் பொறுத்தது. வெளியிடப்பட்ட அனைத்து பம்பு உள்ளீட்டு தன்மைகளும் தரப்படுத்தப்பட்ட வேகத்திலும், பெட்ரோலியம் எண்ணெயிலும் செயல்படும் என வைத்து வடிவமைக்கப்பட்டவை. பம்பு வேறுபட்ட வேகத்தில் இயங்கினால் அல்லது வேறுபட்ட திரவத்தைப் பயன்படுத்தினால், அந்த தன்மைகளை மாற்றியமைக்க வேண்டும்.

அதிகபட்சமாக அனுமதிக்கப்பட்ட வெற்றிடத்தின் மீது வெவ்வேறு திரவங்களின் தாக்கம்

இந்த பம்பின் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வெற்றிடம், எந்த திரவம் பம்ப் செய்யப்படுகிறது என்பதைப் பொறுத்தது. உள்ளீட்டுப் பக்கத்தின் தொழில்நுட்ப தேவைகள், பெட்ரோலியம் எண்ணெயின் தனிப்பு எடை மற்றும் ஆவியழுத்தம் ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டு கணக்கிடப்படுகின்றன. தீ-எதிர்ப்பு ஹைட்ராலிக் திரவங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டால், தனிப்பு எடை மற்றும் ஆவியழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட உள்ளீட்டு வெற்றிடத்தைப் பாதிக்கும்.

அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட வெற்றிடத்தில் தனிப்பு எடையின் விளைவு

தனிப்பு எடை என்பது ஒரு திரவத்தின் எடைக்கும் மற்றொரு திரவத்தின் எடைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும். மேலும் துல்லியமாகக் கூறுவதாயின், ஒரு குறிப்பிட்ட கனஅளவு கொண்ட திரவத்தின் எடைக்கும் அதே கனஅளவு கொண்ட நீரின் எடைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும். 60°F (15.6°C) வெப்பநிலையில், 1 ft³ நீரின் எடை 62.4 பவுண்ட் (28.3 கிலோகிராம்) ஆகும். எண்ணெயின் எடையை நீரின் எடையால் வகுக்கும்போது, எண்ணெயின் எடை நீரின் எடையில் 90% மடங்கு என்பதைக் காணலாம், அதாவது எடை விகிதம் 1 (நீர்) க்கு 0.90 (பெட்ரோலியம் எண்ணெய்) ஆகும் — எனவே பெட்ரோலியம் எண்ணெயின் தனிப்பு எடை (SG) 0.90 ஆகும்.

பம்பின் உள்ளீட்டுப் பக்கத்திற்கான தேவைகள், SG 0.87–0.90 கொண்ட பெட்ரோலியம் எண்ணெயுக்காகக் கணக்கிடப்படுகின்றன. பாஸ்பேட் எஸ்டர் தீ-எதிர்ப்பு திரவத்திற்கு, SG 30% அதிகரித்து, தோராயமாக 1.15 ஆகிறது. நீரின் அடிப்படையிலான ஹைட்ராலிக் திரவத்தின் SG மதிப்பு 0.93 (HFB எமல்ஷன்) முதல் 1.08 (நீர்-கிளைக்கால்) வரை உள்ளது. இந்த கனமான திரவங்களை பம்பிற்குள் வேகமாக செலுத்த, பம்பின் உள்ளீட்டுப் பக்கத்தில் அதிக அழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. எனவே, அனுமதிக்கப்படும் அதிகபட்ச வெற்றிடம் சிறிது குறைக்கப்பட வேண்டும்.

அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்படும் வெற்றிடத்தில் ஆவியழுத்தத்தின் விளைவு

சாதாரண ஹைட்ராலிக் இயக்க வெப்பநிலைகளில், பெட்ரோலியம் எண்ணெயும் பாஸ்பேட் எஸ்டர் தீ-எதிர்ப்பு திரவங்களும் மிகக் குறைந்த ஆவியழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் நீரின் அடிப்படையிலான ஹைட்ராலிக் திரவங்கள் வேறுபட்டவை. நீரின் அடிப்படையிலான திரவங்களில் நீரின் சதவீதம் மிக அதிகமாகும். HFB எமல்ஷன் மற்றும் நீர்-கிளைக்கால் ஆகிய இரண்டின் ஆவியழுத்தமும் சில இன்ச் மெர்க்குரி வரை அடையக்கூடும், அதே நேரத்தில் பெட்ரோலியம் எண்ணெய் மற்றும் செயற்கை திரவங்களின் ஆவியழுத்தம் மெர்க்குரியின் ஒரு பின்னம் மட்டுமே ஆகும். எனவே, நீரின் அடிப்படையிலான திரவங்கள் ஆவியாதல் மற்றும் கேவிடேஷனுக்கு அதிக வாய்ப்புள்ளவை.

நீர்-அடிப்படையிலான திரவங்கள் காவிடேஷன் (குழியாக்கம்) அடைவதைத் தடுக்க, பம்ப் தயாரிப்பாளர்கள் பம்பின் உள்ளீட்டில் போதுமான அழுத்தத்தை வழங்குவதை தேவைப்படுத்துகின்றனர், இதனால் செயல்படும் திரவம் பம்புக்குள் விரைவாக ஊற்றப்படும். இந்தத் தேவையை அதிகபட்சமாக அனுமதிக்கப்படும் வெற்றிடத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் பூர்த்தி செய்யலாம்.

படம் 5-13: ஆவியழுத்த ஒப்பீடு. ஒரே வெப்பநிலையில், நீர்-அடிப்படையிலான திரவங்களின் ஆவியழுத்தம் கனிம எண்ணெயை விட மிக அதிகமாக இருக்கும்; எனவே, உள்ளீட்டு வெற்றிடம் மிக அதிகமாக இருந்தால், அவை காவிடேஷனுக்கு மிகவும் ஆபத்தானவையாக இருக்கும்.

பம்ப் கேவிடேஷனை முறையாக கண்டறிதல்

பராமரிப்பு ஊழியர்கள், அவர்கள் இயந்திரத்துடன் கொண்டுள்ள பழக்கத்தினால், குறைபாட்டின் முதல் அறிகுறிகளை உடனே கவனிக்க முடியும்; எனவே, பம்ப் காவிடேஷனை ஏற்படுத்துவதையோ அல்லது காற்றை உள்ளே இழுப்பதையோ மிக ஆரம்ப நிலையிலேயே கண்டறிவார்கள்.

ஹைட்ராலிக் பம்பின் கேவிடேஷன் அல்லது காற்று உள்ளீட்டின் மிக வெளிப்படையான அறிகுறி என்பது உயர்-அதிர்வெண் ஒலி ஆகும், ஆனால் இவற்றிற்கு இடையே சிறிய வேறுபாடுகள் உள்ளன: கேவிடேஷன் அடைந்த பம்ப் ஒரு நிலையான உயர்-அதிர்வெண் ஒலியை உருவாக்கும் — இந்த ஒலி ஒரே அளவுள்ள குமிழிகள் வெடிப்பதால் ஏற்படலாம். காற்று உள்ளீடு நிகழும்போது, பம்பின் ஒலி மிகவும் மாறுபடும்: சிறிய அளவு காற்று உள்ளீடு நிகழும்போது, ஒலி கிளிக் செய்வது போலவோ அல்லது பேரிங் தவறு ஏற்பட்டது போலவோ இருக்கும்; பெரிய அளவு காற்று உள்ளீடு நிகழும்போது, அது ஒரு விசித்திரமான முட்டுதல் அல்லது பருக்கல் போன்ற ஒலியை உருவாக்கும்.

கேவிடேஷனையும் காற்று உள்ளீட்டையும் வேறுபடுத்துவதற்கான மிக நம்பகமான வழி என்பது, பம்பின் உள்ளீட்டில் உள்ள தனிமையான அழுத்தத்தை தீர்மானிக்க வெற்றிட கேஜை (vacuum gauge) பயன்படுத்துவதாகும். வெற்றிட அளவீட்டை வளிமண்டல அழுத்தத்திலிருந்து கழிக்கவும்; தனிமையான அழுத்த மதிப்பு போதுமானதாக இல்லை எனில், கேவிடேஷன் நிகழ்ந்து கொண்டிருக்கலாம்.

புதிய ஹைட்ராலிக் அமைப்புகளுக்கு: பம்ப் கேவிடேஷன் (குழியாக்கம்) ஏற்படுவது, சக்ஷன் லைன் (உறிஞ்சும் வழி) மோசமாக வடிவமைக்கப்பட்டிருத்தல் அல்லது எண்ணெயின் பாகுத்தன்மை மிகையாக இருத்தல் காரணமாக இருக்கலாம். சரியான பாகுத்தன்மை கொண்ட எண்ணெயைப் பயன்படுத்துதல் அல்லது சக்ஷன் லைனின் விட்டத்தை அதிகரித்து வழியில் அழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைத்தல் ஆகியவை கேவிடேஷனை மேம்படுத்த உதவும். சரியாக வடிவமைக்கப்பட்ட தற்போதைய அமைப்புகளுக்கு: பம்ப் கேவிடேஷன் ஏற்படுவது, சக்ஷன் லைன் துகள்கள், காகிதங்கள் அல்லது சிறிய விலங்குகளால் மூடப்பட்டிருத்தல் காரணமாக இருக்கலாம் — அல்லது இன்லெட் ஃபில்டர் (உள்ளே வரும் பாய்வு வடிகட்டி) பைபாஸ் (தவிர்க்கும் வழி) இல்லாமல் மிகவும் அழுக்காக இருத்தல் அல்லது பைபாஸ் போதுமான அளவு திறக்கப்படாமல் இருத்தல் காரணமாக இருக்கலாம்.

பம்ப் பிரைமிங்

ஹைட்ராலிக் பம்ப்களுக்கு, "பிரைமிங்" என்பது பம்பின் பம்பிங் இயந்திரத்தை திரவத்தால் நிரப்புதல் ஆகும். பிரைம் செய்யப்படாத பம்ப்பில் காற்று அல்லது "காற்று தடைகள்" இருக்கும். பம்பிங் செயல்பாடு தொடங்குவதற்கு முன்பாக, இந்த காற்று சக்ஷன் லைன் மற்றும் பம்ப் கேவிட்டியில் இருந்து அகற்றப்பட வேண்டும். இந்த படியைத் தவிர்த்துவிட்டால், பிரைம் செய்யப்படாமல் தொடங்கப்படும் ஹைட்ராலிக் பம்ப், போதுமான திரவத்தின் காரணமாக திரவத்தின் தடையின்றி இயங்காமல் போவதால், சில நிமிடங்களிலேயே நிரந்தரமான சேதத்தை ஏற்படுத்தும்.

வெளியீடு திசை வால்வ் மூலம் நேரடியாக சேமிப்பகத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு பம்ப், பொதுவாக இயக்கத்தின் தொடக்கத்தில் மீதமுள்ள வளியை சேமிப்பகத்திற்குள் எளிதில் வெளியேற்ற முடியும். பம்ப் உள்ளே உள்ள காற்றை விடுப்பு வால்வ் மூலம் வெளியேற்ற வேண்டுமெனில், இந்தச் செயல்பாடு சாத்தியமற்றதாக இருக்கலாம் — ஏனெனில் பொதுவான தொழில்துறை ஹைட்ராலிக் பம்ப் ஒரு மிக மோசமான காற்று செறிவூட்டி ஆகும்.

தயாரிக்கப்படாத பம்பிலிருந்து மீதமுள்ள காற்றை வெளியேற்ற, பம்பின் வெளியீட்டில் உள்ள குழாய் இணைப்பை தளர்த்தவும், எண்ணெய் அந்த இணைப்பிலிருந்து சிந்தும் வரை பம்பை மெதுவாக சுழற்றவும் (இது பம்ப் தயாரிக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது), பின்னர் அந்த இணைப்பை இறுக்கவும். விடுப்பு வால்வை சுமையிலிருந்து விடுவிப்பதன் மூலமும் மீதமுள்ள காற்றை வெளியேற்றலாம்.

ஹைட்ராலிக் பம்ப்களைப் பொறுத்தவரை, புதிய அமைப்பை இயக்கும்போது அல்லது ஏற்கனவே இருக்கும் அமைப்பின் உறிஞ்சும் பக்கத்தில் பராமரிப்பு பணிகள் செய்யப்பட்ட பின்னர் மட்டுமே பம்பைத் தயாரிக்க வேண்டியிருக்கும்.

முக்கிய சொற்கள் மற்றும் வரையறைகள் — பம்பின் உறிஞ்சும் பக்கம்

பம்பின் உறிஞ்சும் நிலைகளுடன் பணியாற்றும்போது பின்வரும் சொற்கள் மற்றும் சூத்திரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

நீரால் நிரப்பப்பட்ட உறிஞ்சுதல்

பம்பின் உள்ளீடு தண்ணீர் சேமிப்புத் தொட்டியின் திரவ மட்டத்திற்குக் கீழே இருக்கும் நிலை. வெளிப்படையான உறிஞ்சல் (flooded suction) நிலையில், திரவத்தின் உயரம் (ஈர்ப்பு விசை) பம்பிற்குள் திரவத்தைத் தள்ள கூடுதல் ஆற்றலை வழங்குகிறது.

தலை அழுத்தம்

திரவத்தின் நெடுவரிசையின் அடிப்பகுதியில் உள்ள அழுத்தம். பம்பின் உள்ளீடு திரவ மட்டத்திற்குக் கீழே இருக்கும்போது, தலை அழுத்தம் பம்புக்கு கூடுதல் ஆற்றல் மூலத்தை வழங்குகிறது. தலை அழுத்தக் கணக்கீட்டு வாய்ப்பாடுகள்:

தூக்கு அழுத்தம்

கொடுக்கப்பட்ட குறிப்புப் புள்ளிக்குக் கீழே நீள அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படும் சமான திரவ நெடுவரிசை உயரம். தூக்கு அழுத்தக் கணக்கீட்டு வாய்ப்பாடு (in.Hg-இல்):

வெளியே தருவது

ஹைட்ராலிக் பம்பு தன்னையும் வளிமண்டலத்தையும் இடையே அழுத்த வேறுபாட்டை உருவாக்க மேற்கொள்ளும் செயல்.

செலுத்து அழுத்தம்

பம்பின் உள்ளீட்டில் திரவத்தின் முழு அழுத்தம்.