पंपपुराण – भाग २ – सेंट्रिफ्यूगल पंप

२-१ CentriPump

मी लहानपणी आमच्या गांवात पाहिलेल्या पहिल्या पाण्याच्या पंपाला इंजिन जोडलेले होते, पण कधी तरी परगांवी नातेवाइकांकडे गेलो असतांना इलेक्ट्रिक मोटरवर चालणारा पाण्याचा पंपसेटही दिसला. दोन्हीमधला पंपाचा भाग दिसायला तसा सारखाच होता, फक्त पंपातून बाहेर आलेल्या फिरत्या दांड्याला (शाफ्टला) अवजड इंजिनाऐवजी सुटसुटीत मोटर जोडलेली होती आणि ती इंजिनासारखा खडखडाट करत नव्हती की धूर सोडत नव्हती. पंपाच्या शंखाच्या आकाराच्या त्या अजब पात्राच्या आतमध्ये एक चक्र असते आणि पंप सुरू करताच ते गरगर फिरू लागते एवढा बोध त्या वयात झाला होता, पण वीतभर चक्राच्या फिरण्यामुळे विहिरीच्या आतमध्ये तीन चार पुरुष खोलवर असलेले पाणी पाइपातून वरती चढून पंपातून बाहेर कसे निघते हा चमत्कारच वाटत असे. त्याचा उलगडा मात्र इंजिनियरिंग कॉलेजमध्ये गेल्यानंतर झाला.

विहिरीतून पाणी उपसण्यासाठी सेंट्रिफ्यूगल पंपाचा वापर केला जातो. याची रचना मी पूर्वीच्या भागात दाखवलेल्या रॉकेलच्या किंवा सायकलच्या पंपांपेक्षा अगदीच वेगळी असते. वरील चित्रात दाखवल्यानुसार व्हॉल्यूट केसिंग आणि इंपेलर हे या पंपाचे मुख्य भाग असतात. इंपेलरचा आकार अनेक वक्राकृती पाकळ्या असलेल्या फुलाच्या आकृतीसारखा असतो. फुलाच्या मधोमध देठ असते तसा या इंपेलरला एक दांडा जोडलेला असतो. हा शाफ्ट गरगर फिरवला की इंपेलरचे चक्र फिरू लागते. हे चाक शंखासारखा आकार असलेल्या एका पात्रात बसवलेले असते. त्या पात्राला व्हॉल्यूट केसिंग अशी संज्ञा आहे. इन्व्हॉल्यूट या प्रकारच्या वक्ररेषेचा आकार देऊन बनवले जात असल्यामुळे हे नांव त्या केसिंगला दिले आहे. मध्यबिंदूपासून त्याच्या परीघापर्यंतचे अंतर (त्रिज्या) सारखे वाढत जाणे हे या आकाराचे वैशिष्ट्य आहे.

इंपेलरच्या पाकळ्यांची रचना अशा प्रकारे केलेली असते की त्याचे चक्र फिरू लागताच त्या पाकळ्या त्यांच्या केंद्रबिंदूपाशी असलेल्या द्रवाला (पाण्याला) बाहेरच्या बाजूला वेगाने ढकलतात. विशिष्ट कोन करून केसिंगला आपटल्यानंतर ते पाणी केसिंगच्या आकारानुसार वक्ररेषेत फिरू लागते. मध्यभागातून परीघाकडे आणखी पाणी येतच असते. इन्व्हॉल्यूटच्या आकारामुळे केसिंगचा परीघ आणि इंपेलरचे वर्तुळ यामधली मोकळी जागा क्रमाक्रमाने वाढत जाते आणि त्यातून गोल फिरणाऱ्या पाण्याचा प्रवाह निर्माण होतो. इन्व्हॉल्यूटच्या मुळापासून मुखापर्यंत वहात आलेल्या पाण्याला बाहेर जाण्याचा मार्ग मिळाल्यावर ते पंपामधून वेगाने बाहेर पडते. अशा प्रकारे वर्तुळाच्या केंद्रापासून दूर जाण्याच्या प्रवृत्तीला सेंट्रिफ्यूगल म्हणतात. यावरून अशा प्रकारच्या पंपांना सेंट्रिफ्यूगल पंप असे नांव दिले आहे.

२-२ centifugalकोणतीही वस्तू वर्तुळाकार मार्गाने गतिमान असतांना केंद्रापासून दूर फेकली जात असल्याचा अनुभव आपल्याला रोजच्या जीवनात येतो. लहान बाळाच्या पाळण्यावर टांगलेले खेळणे किंवा जत्रेतील मेरी गो राउंडमधले घोडे त्यांना जोडणारे चक्र फिरायला लागताच बाजूला फेकले जात असतांना दिसतात. मोटारीतून जातांना वळणावर आपण बसल्याजागी बाहेरच्या बाजूला सरकतो. ही सेंट्रिफ्यूगल फोर्सची उदाहरणे सुपरिचित आहेत. द्रवरूप पदार्थ वाहू शकत असल्यामुळे त्यांवर होणारा परिणाम जास्त सहजपणे लक्षात येतो. मिक्सरमध्ये ताक घुसळतांना ते भांड्याच्या कडेने वरपर्यंत उसळतांना दिसते. चित्रात दाखवल्याप्रमाणे एका पातेल्यात पाणी भरले तर ते स्थिर असतांना पाण्याची पातळी सपाट दिसते. ते पातेले गोल फिरवले की त्याच्या मध्यभागातले पाणी कडेला सरकते आणि पातेल्याबाहेर उसळते. पाण्याची पातळी वक्राकार होऊन मध्यभागी खड्डा पडलेला दिसतो. पातेल्याच्या फिरण्याचा वेग वाढवत नेला तर हा खड्डा अधिकाधिक खोल होत जातो आणि अधिकाधिक पाणी पातेल्याच्या बाहेर पडते.

सेंट्रिप्यूगल पंपामधले इंपेलर खूप वेगाने फिरत असल्यामुळे त्याच्या केंद्रभागी असलेले पाणी वेगाने परीघाकडे फेकले जाते आणि तिथून ते बाहेर पडते. केंद्रभागी रिकामी झालेली जागा नव्याने आंत येऊ पाहणारे पाणी घेते. ते बाहेर फेकले गेले की आणखी नवे पाणी आंत येते. अशा प्रकारे पंपामधून पाण्याचा अखंड प्रवाह चालत राहतो.

२. विहिरीवरील पंपाचे कार्य

२-३ Well_PumpSet

सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे कार्य कसे चालते हे आपण मागील भागात पाहिले, पण खोल विहिरीत असलेले पाणी जमीनीच्या वर कसे येते या कोड्याचा उलगडा कांही त्यातून झाला नाही. असा पंपसेट आणून विहिरीच्या कांठावर बसवला, त्याला विजेचे कनेक्शन दिले, पाईप जोडून तो विहिरीत खोलवर बुडवला आणि बटन दाबले की मोटर फिरू लागेल, पंपाचा इंपेलर फिरत असल्याचे आवाज त्यातून येतील, पण पाण्याचा मात्र एक थेंबसुध्दा बाहेर येणार नाही. ‘आडातच नसेल तर पोहऱ्यात कुठून येणार ?’ अशी म्हण आहे. इथे मात्र आडात भरपूर पाणी असले तरी ते सेंट्रिफ्यूगल पंपाच्या बाउलमध्ये आल्यानंतरच इंपेलर त्याला पंपाच्या बाहेर ढकलू शकतो.

पारंपरिक पध्दतीच्या आडातून पाणी काढण्यासाठी एक घागर दोरीच्या एका टोकाला बांधून ती पाण्यात सोडतात आणि रहाटाचे चाक फिरवून ती भरलेली घागर पाण्याबाहेर उचलून घेतात. लहानसा हातपंप बसवण्यासाठी मोठी विहीर खोदण्याची गरज नसते. जिथे जमीनीखाली भरपूर पाणी असते अशा जागी पुरेसे खोलवर खणून एक उभा पाईप त्यात गाडतात आणि त्यावर हातपंप बसवतात. या पंपाची रचना बरीचशी रॉकेलच्या पंपासारखीच असते. त्याचे हँडल एका तरफेमार्फत पिस्टनला जोडलेले असते. ते खाली ओढले की वरील पाण्यासह पिस्टन वर येतो आणि ते पाणी तोटीतून बाहेर पडते. या पंपातसुध्दा विहिरीतील पाणी उचलून वर आणले जाते. पिचकारी उडवतांना त्यात असलेले रंगीत पाणी आपण दट्ट्याने ढकलून बाहेर उडवतो. अशा प्रकारे द्रव पदार्थ एका भांड्यात घालून उचलता येतात किंवा बंद नळीतून पुढे ढकलता येतात, पण दोरीला किंवा काठीला धरून ती ज्या प्रकारे ओढता येते तसा कोणताही द्रवपदार्थ आपण ओढू शकत नाही. पृथ्वी मात्र पाण्याला ओढण्याचे काम गुरुत्वाकर्षणातून करत असते. या तत्वाचाच उपयोग विहिरीतील पाणी पंपामार्फत बाहेर काढण्यात केला जातो.

वरील चित्रात दाखवल्याप्रमाणे पंपाला जोडलेला पाईप पाण्यात बुडवला जातोच, त्याच्या तळाशी एक फूटव्हॉल्व्ह बसवतात. ही झडप फक्त आंतल्या बाजूला उघडते. ती विहिरीतल्या पाण्याला पाइपात जाऊ देते, पण पाइपात असलेल्या पाण्याच्या वजनानेच ती घट्ट मिटते आणि आंतील पाण्याला विहिरीत जाऊ देत नाही. नवा पंप बसवल्यानंतर त्याला जोडलेला पाईप आणि पंपाचे भांडे पाण्याने पूर्णपणे भरतात. पंपामधील हवा बाहेर जाण्यासाठी त्याच्या वरच्या बाजूला एक व्हेंट होल ठेवलेले असते. त्यातून पाणी बाहेर येऊ लागणे ही पंप पाण्याने भरल्याची खूण आहे. त्यानंतर त्याला घट्ट टोपण बसवून पंपाची मोटर सुरू करतात. इंपेलरच्या केंद्रभागी असलेले पाणी वेगाने बाहेर फेकले जाते. त्यामुळे त्या ठिकाणी निर्वात पोकळी निर्माण होते.

या वेळी फूटव्हॉल्व्हवर आंतल्या बाजूने त्यात असलेल्या पाण्याचे वजन त्याला बंद करत असते, तर बाहेरच्या बाजूने वातावरणातील हवेचा दाब विहिरीमधील पाण्याला ढकलून त्या झडपेला उघडत असतो. त्याचा जोर जास्त असला तर झडप उघडून पाणी आंत शिरते आणि पंपातील निर्वात पोकळी भरून काढते. वातावरणाचा हा दाब सुमारे दहा मीटर उंच पाण्याचा स्तंभ तोलून धरू शकेल इतका असतो. पण फूटव्हॉल्व्ह उघडण्यासाठी लागणारा जोर, पाण्याच्या प्रवाहाला घर्षणामुळे पाइपात होणारा विरोध, वातावरणाच्या दाबात वेळोवेळी होत असलेला बदल वगैरेंचा विचार करता प्रत्यक्षात विहिरीतले पाणी सुमारे सात आठ मीटरपर्यंत सहजपणे वर चढू शकते आणि पंपातून त्याचा प्रवाह चालत राहतो. मात्र पंप सुरू करण्यापूर्वी त्याचे केसिंग आणि सक्शन पाईप यांचे पाण्याने भरलेले असणे आवश्यक असते. ते नसले तर आधी भरून घ्यावे लागतात. याला प्राइमिंग म्हणतात. हे सुलभ रीतीने करण्यासाठी पाण्याची वेगळी व्यवस्था केलेली असते.

३. सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे उपयोग

२-४ पंपआकार

सेंट्रिफ्यूगल पंप सुरू केला की त्यातले चक्र फिरायला लागते, ते पंपाच्या पात्रातील पाण्याला गोल फिरवते आणि ते पाणी फिरत फिरत पंपाबाहेर पडते, वातावरणाच्या दाबामुळे विहिरीतले पाणी पाइपातून वर चढून पंपात झालेली रिकामी जागा भरते आणि गोल गोल फिरत ते सुध्दा पंपाबाहेर पडते. अशा प्रकारे पाण्याचा ओघ चालत राहतो हे आपण वरील भागात पाहिले. भूमीगत पाण्याला उपसून जमीनीवर आणण्यासाठी माणसाला पडणारे कष्ट अशा प्रकारे वाचल्यानंतर पंपाच्या क्षमतेचा उपयोग करून अनेक नव्या गोष्टी माणूस करू लागला. पूर्वी ज्या भागात पाटाचे पाणी वहात वहात जाऊ शकत नव्हते अशा उंचावरील जमीनींना पाणीपुरवठा करून त्या लागवडीखाली आणल्या, ठिबकसिंचन आणि फवारासिंचनाने झाडाच्या मुळांना किंवा त्यांच्या शेंड्यावर, जिथे हवे तिथे पाणी देता येऊ लागले, बहुमजली इमारती बांधून त्यांच्या वरच्या मजल्यापर्यंत पाणी देण्याची सोय झाली, गांवे, शहरे यांच्यासाठी पाणीपुरवठ्याच्या योजना करून नळावाटे घरोघरी पाणी पोचवले गेले, लग्नसमारंभासारख्या प्रसंगी सजावटीसाठी तात्पुरते कृत्रिम कारंजे थुईथुई नाचवले जाऊ लागले, वगैरे वगैरे अनंत कामे पंपामुळे शक्य झाली. कारखान्यांमध्ये होत असलेला पंपांचा वापर पाहिला तर इंजिनानंतर पंप हेच सर्वाधिक उपयोगाचे यंत्र आहे असे म्हणता येईल.

ज्याप्रमाणे तलवारीने दाढी करता येत नाही किंवा रेझरने भाजी चिरता येत नाही, त्यासाठी वेगवेगळी साधने वापरावी लागतात, त्याच प्रमाणे लहानमोठी निरनिराळी कामे करण्यासाठी वेगवेगळ्या प्रकारच्या आणि आकारांच्या पंपाचा उपयोग केला जातो. पण योग्य अशा पंपाची निवड करण्यासाठी सर्वात आधी दोन मुख्य बाबी पहतात. पहिली म्हणजे दर मिनिटाला किती गॅलन किंवा दर सेकंदाला किती लीटर किंवा घनमीटर पाणी त्याने पुरवायला हवे. याला पंपाची क्षमता किंवा कपॅसिटी म्हणतात. दुसरी गोष्ट अशी की ते पाणी किती उंच उचलण्याची गरज आहे. याला हेड असे म्हणतात. पंपापासून जितक्या उंचावर पाणी चढवायचे आहे तेवढा पाण्याचा दाब त्यावर पडतो. त्यामुळे पंपाचे हेड आणि पाण्याचा दाब हे समानार्थी शब्द आहेत.

सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे कार्य पाहता असे लक्षात येईल की त्याच्या इंपेलरचा व्यास जितका जास्त असेल तितक्या जास्त वेगाने पाणी परीघाकडे फेकले जाते आणि ते अधिक उंच जाऊ शकते. यामुळे जास्त हेड हवे असेल तर इंपेलरचा व्यास मोठा घेतात. इंपेलरची रुंदी वाढवली तर जास्त पाणी त्यात सामावले जाते आणि कपॅसिटी वाढते. त्याचा फिरण्याचा वेग वाढवला तर दर मिनिटाला अधिक पाणी अधिक वेगाने बाहेर फेकले जाईल म्हणजे हेड आणि कपॅसिटी या दोन्ही गोष्टी वाढतील. याशिवाय कांही उपाय करून पंपाची कार्यक्षमता आणि उपयोग वाढवता येतो, पण या सर्व गोष्टींना मर्यादा असतात. त्यांचा विचार करून आणि मुख्य म्हणजे आपली गरज कमीत कमी खर्चात कशी भागवता येईल या दृष्टीने पंपाची निवड केली जाते. बैलगाडीला हत्ती जोडण्यात कांही फायदा नसतो, त्याप्रमाणेच गरजेहून जास्त क्षमतेचा पंप वापरल्यामुळे फायद्यापेक्षा नुकसानच जास्त होण्याची शक्यता असते. पण भरलेली बैलगाडी माणूस ओढू शकत नाही, ती जागच्या जागी अडून बसते. हे ही बरोबर नाही. त्यासाठी शक्तीशाली बैलच जोडावे लागतात. याच प्रकारे पंपाची निवड विचारपूर्वक करावी लागते.

दुसऱ्या बाजूने विचार केला तर आपली गरज वारंवार बदलण्याची शक्यता असते. आणि त्यासाठी रोज वेगवेगळा पंप बसवता येत नाही. त्यामुळे आपण जो पंप बसवू त्याने आपली कमीत कमी पासून जास्तीत जास्त जेवढी गरज असेल ती पुरी करता येईल हे पहावे लागते, किंवा तो पंप ज्या रेंजमध्ये काम करू शकेल त्यानुसार आपल्या गरजा ठरवाव्या लागतात.

प्रतिक्रिया व्यक्त करा

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  बदला )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  बदला )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  बदला )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  बदला )

Connecting to %s

%d bloggers like this: