पंपपुराण – भाग ४ – विविधता

१. व्हॉल्यूट केसिंगची रचना

४-१ volutes

व्हॉल्यूट केसिंग आणि इम्पेलर हे सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे दोन प्रमुख भाग असतात. त्यांच्या रचनांमध्ये बदल करून निरनिराळ्या प्रकारांचे पंप तयार केले जातात. वेगवेगळ्या आकारांच्या इंपेलरांचा उपयोग करून पंपाची क्षमता तसेच कार्यक्षमता कशा प्रकारे वाढवली जाते हे आपण पाहिले. इंपेलरप्रमाणेच व्हॉल्यूट केसिंगच्या आकारात फेरफार करून पंपाच्या कामात सुधारणा करण्यासाठी प्रयत्न केले जातात. सेंट्रिफ्यूगल पंपाचा इंपेलर वेगाने फिरून पाण्याला त्याच वेगाने परीघाकडे ढकलत असतो, पण पंपातून बाहेर पडलेल्या पाण्याचा पाइपातून वाहण्याचा वेग इतका जास्त नसतो. त्यामुळे इंपेलरने वेगाने ढकललेले पाणी परीघाजवळून सावकाशपणे पुढे जाणाऱ्या पाण्यावर आदळत राहते. या आदळआपटीतून कंपने निर्माण होतात आणि ती पार पंपाच्या फाउंडेशनपर्यंत जाऊन धडकतात. या धकाधकीमुळे जागोजागी बसवलेले खिळे मोळे सैल होतात, गास्केटांमधून पाणी बाहेर झिरपायला लागते आणि एकंदरीत पंपाचे आयुष्य कमी करायला त्याची मदत होते. असा कोणताही प्रॉब्लेम दिसला की इंजिनियर्स त्यावर तोडगा शोधून काढणारच. व्हॉल्यूट केसिंगच्या आकारातले फरक कशा प्रकारचे असतात हे वर दिलेल्या चित्रांमध्ये दाखवले आहेत.

पहिल्या चित्रात दाखवल्याप्रमाणे पंपाचा इंपेलर आणि व्हॉल्यूट केसिंग यांच्या दरम्यान अनेक डिफ्यूजरांची एक माळ बसवली जाते. या डिफ्यूजरला सुध्दा इंपेलरसारखीच अनेक वक्राकार पाती असतात, पण ती फिरत नाहीत. केसिंगला चिकटून ती एका जागी स्थिर राहतात, यामुळे गोल फिरणाऱ्या इंपेलरचे चक्र आणि शंखाकृती केसिंग यांच्या दरम्यान पाण्याला वाहण्यासाठी अनेक समांतर मार्ग तयार होतात. इंपेलरमधून निघालेले पाणी एकदम केसिंगवर जाऊन आदळत नाही किंवा इंपेलरच्या वेगवेगळ्या पात्यांनी ढकललेले पाणी एकमेकांवर न आपटता डिफ्यूजरमधील पात्यांच्या वक्राकार आकारानुसार वळत वळत पुढे जाते आणि सावकाशपणे एकमेकात मिसळते. जास्त प्रवाह देणाऱ्या अॅक्शियल इंपेलरमध्ये डिफ्यूजरची गरज आणि उपयुक्तता अधिक असते.

इंपेलरमधून वेगाने बाहेर पडणारे पाणी व्हॉल्यूटमधून फिरत असतांना त्यातून जो दाब निर्माण होतो, त्यामुळे इंपेलरवर परिणाम होतो. हा कमी अधिक असल्यास त्यात असंतुलन होऊन त्याचा भार बेअरिंगवर पडतो. लहान पंपात याचा जोर विशेष नसला तरी पंपाचा आकार मोठा असला आणि त्यातल्या पाण्याचा दाब जास्त असला तर तो वाढत जातो. त्यातून पंप जेंव्हा त्याच्या क्षमतेहून खूप खालच्या स्तरावर काम करत असेल, म्हणजे त्यातून होणारा पाण्याचा प्रवाह पूर्ण क्षमतेच्या अर्धा किंवा त्याहून कमी असेल तर हे असंतुलन घातक ठरू शकते. हे होऊ नये यासाठी दुहेरी व्हॉल्यूटचा उपयोग करतात. अशा प्रकारच्या पंपात चित्रातील दुसऱ्या आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे व्हॉल्यूटच्या अर्ध्या भागात एक पार्टीशन घालून दोन वाटा तयार केल्या असतात. इंपेलरच्या अर्ध्या भागाने फेकलेले पाणी त्यातील एका भागातून आणि दुसऱ्या अर्ध्या भागाने ढकललेले पाणी वेगळ्या मार्गातून फिरत जोते. पंपाच्या मुखापाशी हे दोन्ही प्रवाह पुन्हा एकत्र येतात. यामुळे इंपेलरवर पाण्याच्या दाबामुळे पडणाऱ्या जोराचे संतुलन होते. अशा प्रकारचा दुहेरी व्हॉल्यूट चेंबर मुख्यत्वे जास्त प्रेशर निर्माण करणाऱ्या पंपात वापरला जातो.

या दोन्ही सुधारणा करण्यासाठी केसिंगच्या आंत मोकळ्या जागेची आवश्यकता असते. त्यामुळे त्या सुधारणा मोठ्या आकाराच्या पंपांमध्येच केल्या जातात. लहान आकाराच्या पंपांना त्यांची गरज नसते.
. . . . . . . . . . .

२. व्हॉल्यूट केसिंगचे जोड

४-२ splitCasings

प्रेशर कूकरमधून वाफ बाहेर निघू नये यासाठी तो हवाबंद ठेवावाच लागतो, पण त्यात भांडी ठेवण्याची आणि ती बाहेर काढण्याची व्यवस्थाही करायची असते. त्यासाठी कुकरचे पात्र आणि झाकण असे वेगवेगळे भाग बनवून पाहिजे तेंव्हा त्यांना सुलभपणे जोडण्याची किंवा विलग करण्याची सोय केली जाते. पंपाच्या इंपेलरला त्याच्या केसिंगमध्ये ठेवण्यासाठी केसिंग दोन भागात केले जाते. इंपेलरशी जुळणी करतांना ते एकमेकांना जोडले जातात. त्यांचा जोड उघडण्याची गरज प्रेशर कूकर प्रमाणे रोज पडत नाही, पण रखरखाव आणि दुरुस्तीसाठी कधीतरी ती पडण्याची शक्यता असल्यामुळे ते भाग वेल्डिंग करून कायमचे जोडत नाहीत.

पंपांच्या केसिंग्जना दोन प्रकाराने छेद दिले जातात. अॅक्शियल स्प्लिट या प्रकारात शाफ्टच्या मध्यरेषेच्या पातळीत केसिंगचे दोन भाग करतात. या प्रकारच्या पंपांचा वरील भाग उचलून बाजूला ठेवता येतो. त्यानंतर इंपेलर व इतर भागांचे निरीक्षण करणे सोपे जाते. हे काम करतांना पंपाच्या शाप्टला जो़डलेल्या बेअरिंग्जना धक्का लागत नाही.

रेडियल स्प्लिट या प्रकारात केसिंगला शाफ्टच्या काटकोनात उभा छेद देतात. अशा प्रकारच्या पंपांचे व्हॉल्यूट चेंबर अखंड असल्यामुळे ते मजबूत असते. या प्रकारात शाफ्टच्या एका बाजूच्या टोकाला पाणी आत शिरण्याचा मार्ग असतो. त्या भागात बेअरिंग्ज नसतातच. दोन्ही बेअरिंग्ज मोटारच्या बाजूलाच असतात.

या दोन्ही प्रकारांचे मिश्रण करून दुहेरी केसिंग बनवतात. या प्रकारात एक लांबुळके बॅरल शाफ्टच्या दिशेने बसवतात आणि त्यावर स्प्लिट केसिंगचा वरील भाग ठेवतात.
————–

३. बहुटप्पे पंप

४-३ multistagepump

शेतातील किंवा अंगणातील विहिरीतून पाणी उपसणे किंवा सोसायटीच्या बिल्डिंगच्या ओव्हरहेड टँकमध्ये पाणी चढवणे यासाठी जे पंप वापरले जातात ते सामान्यपणे आपल्या पाहण्यात असतात. आतापर्यंतच्या भागात बव्हंशी अशाच लहान सेंट्रिफ्यूगल पंपांची माहिती दिली होती. या पंपांमध्ये एका केसिंगमध्ये एक इंपेलर असतो आणि त्याचा शाफ्ट आडव्या रेषेत असतो. एका पेडेस्टलवर पंप आणि विजेची मोटर बाजूबाजूला बसवलेले असतात आणि कपलिंगने एकमेकांना जोडून तो चालवण्याची व्यवस्था केली जाते. इंपेलरचा व्यास आणि रुंदी वाढवून, तसेच तो अधिक वेगाने फिरवून पंपातून वाहणारा पाण्याचा प्रवाह व दाब वाढवला जातो. अॅक्शियल फ्लो या प्रकारचा इंपेलर वापरूनही पाण्याचा प्रवाह वाढवला जातो. पण या सर्व मार्गांना मर्यादा असतात.

वीजकेंद्रासारख्या मोठ्या कारखान्यांमध्ये खूपच जास्त दाबाने पाण्याचा मोठा प्रवाह निर्माण करावा लागतो. पाण्याचे रूपांतर वाफेत करण्यासाठी प्रचंड आकाराच्या बॉयलरची योजना केलेली असते. त्यात असलेल्या वाफेचा दाब प्रचंड असतो. त्यात प्रवेश करण्यासाठी पाण्याचा दाब त्याहून अधिक असावा लागतो. पाण्याचा दाब पुरेसा वाढवण्यासाठी खास प्रकारचे पंप असतात. एका पंपातून निघालेले पाणी दुसऱ्या पंपाला पुरवले तर त्या पंपाने त्या पाण्याचा दाब अधिक वाढेल. जर प्रत्येक पंपात पाण्याचा दाब दुप्पट होत असेल तर दोन, तीन, चार पंपांमधून तो चार. आठ, सोळा पट होईल. या तत्वाचाच उपयोग करून पण वेगवेगळे पंप न वापरता पाण्याचा दाब वाढवला जातो.

मल्टीस्टेज नांवाच्या या पंपांमध्ये अनेक इंपेलर एकाच शाफ्टवर ओळीने बसवलेले असतात. पहिल्या स्टेजमधून निघालेले जास्त दाबाचे पाणी दुसऱ्या स्टेजच्या इंपेलरच्या केंद्रभागी पुरवले जाते, त्याचप्रमाणे तिसऱ्या, चौथ्या, पांचव्या अशा अनेक स्टेजमधून जाता जाता त्या पाण्याचा दाब अनेक पटीने वाढत जातो.

. . . . . . . . . . . .

४. उभे पंप

४-४ verticalpumps

मागील भागात लिहिल्याप्रमाणे आपल्या ओळखीचे बहुतेक पंप आकाराने लहान असतात आणि त्यांचा शाफ्ट आडव्या रेषेत असतो. अशा आडव्या पंपांसाठी जमीनीवर पुरेशी जागा लागत असली तरी कमी उंची लागते. मुद्दाम त्यासाठी खोलीची उंची वाढवावी लागत नाही. असे पंप बसवायला आणि निगा राखण्यासाठी सुलभ असतात. त्यांचा पाया भक्कम असतो. फक्त पंप किंवा मोटर बिघडली तर दुरुस्तीसाठी ते वेगळे काढता येतात. असे अनेक फायदे असल्यामुळे बहुतेक सर्व पंप आडवेच असतात.

पण कांही अपवादास्पद परिस्थितीत उभ्या आकाराचे पंप बसवले जातात. जेंव्हा पंपाचा आकार खूप मोठा असतो, अशा परिस्थितीत पंप आणि मोटर मिळून जमीनीवर खूप मोठी जागा व्यापली जाते. त्या ऐवजी उभ्या रेषेत बसवल्यास कमी जागा पुरते. ज्या पंपांमध्ये पंपापेक्षा मोटर, सील्स, कपलिंग वगैरेंना खूप अधिक जागा लागते त्यासाठी हे आवश्यक ठरते. अशा पंपांमधील इंपेलर शाफ्टच्या तळाशी असतो आणि इतर भाग एकावर एक उभ्या रेषेत बसवले जातात. ही गोष्ट वरील चित्रांवरून स्पष्ट होते. जेंव्हा खूप मोठ्या प्रमाणावर पाणी हवे असते अशा कामांसाठी लागणाऱ्या पंपांचा इंपेलर पाण्यात बुडवून ठेवला जातो. त्यासाठी सक्शन पाइप, फूट व्हॉल्व्ह वगैरेंची गरजच नसते. शिवाय त्या सर्वांमधून पाण्याचा प्रवाह वहात असतांना पाण्याचा दाब कमी झाल्यामुळे एरवी निर्वात पोकळी तयार होते आणि त्याचा दुष्परिणाम टाळण्यासाठी पंपाचे प्रायमिंग करावे लागते. हा सगळा खटाटोपही वाचतो.

व्हर्टिकल पंपाचा तळाचा भाग पाण्याच्या टाकीत किंवा तलावात बुडवलेला असतो आणि एका विजेची मोटर पाण्याच्या पातळीच्या वर सुरक्षित जागी बसवली जाते. एका उंचच उंच शाफ्टच्या सहाय्याने त्यांना जोडतात. इंपेलर आणि केसिंग यासारख्या भरभक्कम भागांना दुरुस्तीची विशेष गरज पडत नाही, पण बेअरिंग्ज, सील्स वगैरे बदलण्यासाठी सर्वात वरती असलेल्या मोटरपासून एक एक भाग उचलून बाजूला ठेवावे लागतात आणि ते पुन्हा नीटपणे जोडावे लागतात. त्या दृष्टीने त्यांची रचना केलेली असते.

सिंगल स्टेज किंवा मल्टिस्टेज या दोन्ही प्रकारचे उभे पंप असतात. मल्टिस्टेज पंपांच्या शाफ्टची लांबी फार जास्त होत असल्यामुळेसुध्दा तो उभा करणे अधिक सोयीस्कर ठरते.

. . . . . . . . .

५. समारोप

रॉकेलच्या डब्यातून ते बाटलीत काढण्यासाठी आणि प्रायमस स्टोव्हच्या टाकीत किंवा सायकलच्या ट्यूबमध्ये हवा भरण्यासाठी हाताने चालवण्यात येणारे साधे पंप मी अगदी लहान असतांना पाहिले होते. त्यानंतर शेतातल्या आणि अंगणातल्या विहिरीतले पाणी उपसणारे पंप पहायला मिळाले. आपल्या शरीरातले रक्ताभिसरण करणारे हृदय हे सुध्दा पंपाचे काम करते असे शाळेत असतांना शिकलो. शरीराच्या सर्व भागातले अशुध्द रक्त ते फुप्फुसाकडे पाठवते आणि फुफ्फुसाकडून आलेले शुध्द रक्त शरीराच्या सर्व भागात पाठवून देते. शरीरातले आपले रक्त सारखे असे अशुध्द कां होत असते आणि त्या रक्ताला शरीरातल्या इतर भागातून हृदयाकडे येण्यासाठी आणि सगळीकडे परत जाण्यासाठी नीला आणि रोहिणी अशा नांवांच्या वेगवेगळ्या प्रकारच्या रक्तवाहिन्या का असतात हे कांही त्या काळात मला समजले नव्हते. इंजिनियरिंग कॉलेजमध्ये गेल्यानंतर निरनिराळ्या पंपांची रचना आणि त्यांचे कार्य कसे चालते याचे व्यवस्थित शिक्षण मिळाले, त्यांचे डिझाइनही केले आणि कांही प्रात्यक्षिके करायला मिळाली.

मी वीज निर्मितीच्या क्षेत्रात काम करू लागल्यानंतर तर पदोपदी पंपाची गाठ पडत राहिली. कारखान्याच्या इमारतीचा पाया खणतांनाच तिथे जमा होणारे भूगर्भातील पाणी डिवॉटरिंग पंपाने सारखे उपसावे लागते. बांधकाम करण्यासाठी सिमेंट, खडी आणि वाळू यांना मिसळून कॉंक्रीट तयार करणाऱ्या मिक्सरमध्ये पंपाने पाणी सोडले जाते. तयार झालेली कॉंक्रीट स्लरी हल्ली पंपाद्वारेच बांधकामाच्या जागी पुरवली जाते. वीजनिर्मितीकेंद्रातले वाफेवर चालणारे टर्बाइन विजेची प्रत्यक्ष निर्मिती करते. ती वाफ तयार करण्यासाठी खास पंपाने बॉयलरमध्ये पाणी सोडले जाते, त्याचप्रमाणे टर्बाईनमधून निघालेल्या वाफेचे पुन्हा पाण्यात रूपांतर करण्यासाठी कंडेन्सरला पाण्याचा पुरवठा करण्याचे कामही महाकाय पंपांकडून होते. त्याखेरीज वीजकेंद्रातील पाण्याचे शुध्दीकरण करणे, कॉंप्रेसरसारख्या अनेक यंत्रांना थंड करणे, निरनिराळ्या संयंत्रांमध्ये जमा झालेला कचरा धुवून वाहून नेणे अशा अनंत कारणांसाठी वेगवेगळ्या दाबाने वेगवेगळ्या प्रमाणात पाणीपुरवठा करण्याच्या कामांसाठी पंपांचा वापर केला जातो. फक्त पाण्यासाठीच नव्हे तर डिझेल, वंगणाची तेले आणि प्रक्रियांसाठी आवश्यक असलेली रसायने वगैरेंचा पुरवठाही विशिष्ट प्रकारच्या पंपांद्वारे केला जातो.

वीजकेंद्रात कोठलीही घटना किंवा दुर्घटना झाली तर त्याचे विश्लेषण करतांना तसेच त्यातून मार्ग काढण्याकरता जी सविस्तर चर्चा केली जाते त्यात कुठल्या तरी पंपाचा उल्लेख येतोच. केंद्रात कुठे आग लागून ते बंद ठेवले तरी ती आग विझवण्यासाठी पंपानेच पाण्याचा फवारा केला जातो आणि तो पंप डिझेल इंजिनवर चालवतांना त्यातल्या सिलिंडरमध्ये डिझेल टाकण्यासाठी फ्यूएल इंजेक्शन पंप लागतो तसेच ते इंजिन थंड करण्यासाठी त्याच्या जॅकेटमध्ये पंपाने पाणी फिरवले जाते. पंप हा शब्द या ना त्या संदर्भात रोज माझ्या कानावर पडत असायचा आणि बोलण्यात येत असे.

या केंद्रांमधील तसेच एकंदरीतच उद्योगकारखान्यांमध्ये उपयोगात येणारे बहुतेक पंप सेंट्रिफ्यूगल प्रकारचे असतात. या प्रकारच्या पंपांचे वेगवेगळे प्रकार आणि त्यांची कांही वैशिष्ट्ये मी गेल्या कांही भागांमध्ये सांगितली. मी पंपपुराणाचा हा खंड इथेच संपवत आहे. याखेरीज पॉझिटिव्ह डिस्प्लेसमेंट पंप या नांवाची पंपांची वेगळी शाखा आहे. मी लहानपणी घरात पाहिलेले तीनही पंप त्या प्रकारचे होते. त्यातसुध्दा खूप वैविध्य असते. त्यांच्याबद्दल माहिती देणारा पुढचा खंड पुन्हा कधी तरी.
—————-

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: