مضخة

صورة لمضخة يتم تشغيلها باستخدام محرك كهربائي

المضخة (بالإنجليزية:Pump) آلة ميكانيكية تستخدم لنقل السوائل من مكان لآخر عن طريق زيادة ضغط السائل وتزويده بالطاقة ليسير في الأنابيب إلى المكان المطلوب، ويجب أن تكون هذه الطاقة كافية لتمكن السائل من التغلب على تأثير قوى الإحتكاك والجاذبية. تعتبر المضخات من آلات تحويل الطاقة حيث تقوم بتحويل الطاقة الحركية للسائل إلى ضغط، ويقوم بتصميم نظام الضخ المكتمل مهندس ميكانيكا لضمان كفاءته وتفادي ظواهر سلبية تؤثر على عمل المضخات مثل التكهف. ترتبط المضخات بشكل عام بنظام متكامل من الأنابيب والصمامات وأجهزة القياس التي تضمن سلامة عمل المضخة وسلامة العاملين عليها وسهولة صيانتها إذا لزم الأمر ولحمايتها من التلف.

هناك العشرات من المضخات يتم تصميمها بمختلف الأحجام والقدرات لكي تناسب جميع المتطلبات، ويتم تصنيعها من مواد مختلفة مثل الحديد الزهر (Cast Iron)، أو الفولاذ الكربوني (carbon Steel) وغيره. وتستخدم المضخات بشكل عام لتمكين السائل من  :

• الجريان من منطقة ضغط منخفض إلى منطقة ضغط أعلى.
• التدفق من منطقة منخفضة الارتفاع إلى منطقة أعلى.
• زيادة سرعة جريان السائل في الأنابيب.

تاريخ المضخات

طالع أيضًا: ناعور

ربما كان أول استخدام للمضخات كان لرفع المياه من مستوى إلى آخر لاستخدامها في الري.. ولعل أول وسيلة لذلك قد ظهرت في بلاد الرافدين، حيث أظهرت نقوش آكادية "الشادوف".، والذي كان يتألف من محور خشبي طويل يعلق على هيكل خشبي في نقطة ارتكاز تقع في خمس المحور. يعلق في الطرف الأطول دلو وفي الطرف الأقصر ثقل من الحجارة. وهكذا ينزل مستخدم الشادوف الدلو إلى الساقية لملئه بالماء ليقوم الثقل الموازن برفعه وإفراغه في المكان المناسب..

اما أول ظهور لفكرة نقل الماء من مكان لآخر يعود إلى الحضارة المصرية القديمة سنة 2000 قبل الميلاد، فقد استخدموا ذراعا خشبية كانوا يضعونها قريبا من مصدر الماء على نقطة ارتكاز، يوضع في طرف الذراع وعاء أو دلو خشبي، ويوضع في الطرف الآخر كتلة أو وزن، فعندما يتم دفع طرف الذراع الحامل للدلو للأسفل يمتلئ بالماء، ثم تقوم الكتلة أو الوزن بموازنة الذراع ورفع الدلو للأعلى مرة أخرى ويتم بعدها تفريغ محتوى الوعاء في وعاء آخر وتستمر العملية بهذه الطريقة.

• فيديو يوضح عمل مضخة الشادوف القديمة

أنواع المضخات

تصنف المضخات بحسب مبدأ العمل والطريقة التي يتم فيها زيادة ضغط السائل إلى نوعين رئيسيين كما يلي:

المضخات الديناميكية (Dynamic Pumps )

مجموعة من المضخات في محطة ضخ

يقسم هذا النوع من المضخات إلى نوعيين رئيسيين : الأول يسمى مضخات الطرد المركزي (Centrifugal Pumps) والثاني هو المضخات المحورية (Axial Pumps). تعمل هذه المضخات على رفع ضغط السائل بشكل متواصل عن طريق تحويل الطاقة الحركية للسائل إلى ضغط باستخدام محور دوران (Shaft) و دفاع (Impeller). يعمل هذا النوع من المضخات بمبدأ برنولي الذي ينص على أن ضغط السائل يزيد إذا قلت سرعته.

بحسب كود التصميم رقم 610 الصادر عن المعهد الأمريكي للبترول (API 610) وهو كود التصميم الذي يعتمده أغلب المهندسين والمصممين في العالم، فإن مضخات الطرد المركزي (Centrifugal Pumps) تقسم إلى ثلاث أنواع فرعية:

النوع	الأنواع الفرعية		الوصف
	الاسم العربي	الاسم الإنجليزي
مضخات الطرد المركزي (Centrifugal Pumps)	مضخات الدفاع المعلق	overhang Pump	هي المضخة التي يقع فيها الدفاع (impeller) على طرف محور الدوران (Shaft )
	مضخات الدفاع الواقع بين كراسي التحميل	Impeller between Bearings	هي المضخة التي يقع فيها الدفاع بين كراسي التحميل (Bearings)
	المضخات العامودية	Vertical Pumps	المضخات التي يقع فيها الدفاع في الأسفل بينما يكون المحرك أو الموتور (Motor) في الأعلى مرتبط مع المضخة بشكل عامودي.

مضخات الإزاحة الجانبية (Positive Displacement Pumps)

وهي المضخات التي ترفع ضغط السائل عن طريق حصره في مكان ثابت الحجم، فيجبر السائل على الهروب من مخرج المضخة بسبب خاصية (عدم قابلية الانضغاط) للسوائل. يعتمد الضغط الذي تولده هذه المضخات على مقدار الإزاحة (Housing Size) وسرعة دوران المضخة. تقسم مضخات الإزاحة الجانبية إلى نوعين رئيسيين وكل نوع يقسم إلى أنواع فرعية كما يلي:

النوع	الوصف	الأنواع الفرعية		صورة
		الإسم العربي	الاسم الإنجليزي
المضخات الترددية Reciprocating Pumps	وهي المضخات التي يتحرك فيها المكبس حركة ترددية للإمام والخلف بخط مستقيم		Plunger pump
			Piston pump
			Diaphragm pump
المضخات الدوارة Rotary Pumps	وهي المضخات التي تحتوي على جزء دوار محصور في مكان مغلق يتحرك حركة دائرية حول محوره، من الأمثلة عليها المضخة الترسية، حيث تكون الأجزاء المتحركة فيها هي تروس الجير.	مضخة ذات تروس (المضخة الترسية)	Gear Pumps	مضخة ترسية
			Lobe Pump	lobe Pump
			Vane Pump
			Screw Pump

التطبيقات

تُستخدم المضخات لمختلف الأغراض، تتضمّن الاستخدامات القديمة للمضخة في طواحين الهواء وطواحين الماء لضخ المياه. وفي الوقت الحاضر تستخدم المضخات في الرّي وضخ المياه ونقل وتعبئة مشتقات البترول، وفي محطات الصرف الصحي وأنظمة التكييف والتبريد، وللسيطرة على الفيضانات. ونظراً لاستخداماتها الواسعة، فإن المضخات تتوفر بمختلف الأشكال والأحجام، فمنها الصغير جداً ومنها الكبير جداً، وكذلك هناك المضخات التي تعمل تحت ضغط هائل إلى التي تعمل تحت ضغط منخفض.

تهيئة المضخة

لا يمكن للمضخات التي تتعامل مع السوائل أن تسحب الهواء، لذلك يجب في البداية أن يتم تزويد خط التغذية الموصول بالهيكل الداخلي للمضخة بالسائل الذي يُراد ضخّه. وتسمى هذه العملية  بتهيئة المضخة - Priming pump، ولو قمنا بتشغيل المضخة من غير تهيئتها بالسائل اللازم، فإن المضخة ستقوم بسحب الهواء أولاً إلى داخلها مما يؤدي إلى توقف عملها إلى أن يتم شفط الهواء منها وإعادة ملئ خط التغذية بالماء.

المضخة كمزوّد للمياه

أول تصوّر أوروبي لمضخة مكبس، بواسطة Taccola ، c.1450. [19

إحدى أنواع المضخات المتعارف عليها عالمياً هي المضخة اليدوية، إذ كانت تستخدم قديماً في سدود المياه قبل صنع تمديدات المياه. تقوم هذه المضخات بسحب المياه مباشرة من المصدر، من غير تصفية ولا تعدين، واستهلاك المياه من هذه المضخة يؤدي إلى العديد من الأمراض. أما المضخات اليدوية الحديثة فهي تصنف على أنها أفضل خيار من حيث الديمومة والتكلفة لتزويد المياه بشكل آمن، غالبا تستخدم في المناطق الحضرية في الدول النامية. المضخة اليدوية يمكن لها أن تصل إلى أماكن عميقة في الأرض لسحب المياه، والتي لا يمكن الوصول إليها بشرياً.

انظر أيضاً

• ضخ