پمپ های گریز از مرکز را می توان از دیدگاههای مختلفی دسته بندی کرد که عمده ترین آن‌ها عبارت است از:

• دسته بندی پمپ از نظر ساختار پوسته یا حلزونی: وظیفه حلزونی در پمپ های گریز از مرکز جمعآوری مایع خارج شده از پروانه و تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل (ارتفاع یا فشار) است. پوسته ها بر اساس ساختار آن‌ها به صورت پیچکی، افشان و یا توربینی تقسیم می شوند.
• دسته بندی از نظر ساختار پروانه ها با توجه به اهمیت پروانه در عملکرد پمپ ها و تنوع زیادی که در این زمینه وجود دارد پروانه ها را می توان از زوایای مختلفی تقسیم بندی کرد که اهم آن‌ها به شرح زیر است:

1. نوع جریان مایع در پروانه: جریان شعاعی (RadialFloe)، جریان محوری (AxialFlow) و جریان مختلط (MixedFlow)
2. نحوه ورود مایع به درون پروانه: یک یا دو مکش (SingleorDoubleSuction)
3. نحوه پوشش تیغه های پروانه: پروانه باز (Open)، پروانه نیمهباز (SemiOpen) و پروانه بسته (Closed)

• دسته بندی از نظر تعداد مراحل: در پمپ هایی که برای دبی محدود و ارتفاع زیادی طراحی می شوند، جهت بالا بردن ارتفاع پمپ به صورت چند مرحله ای (MultiStages) ساخته می شوند. تعداد مراحل هر پمپ عبارت است از تعداد پروانه هایی که به صورت سری در داخل پوسته نصب شده اند.
• دسته بندی از نظر طراحی مکانیکی پوسته

   پوسته پمپ ها را می توان از نظر شعاعی و یا محوری 2 تکه ساخت، که در این صورت آن را 2 تکه محوری (AxiallySplit) و یا دو تکه شعاعی (RadiallySplit) مینامند. دسته بندی دیگر پوسته ها براساس محور چرخش آن‌ها صورت می گیرد که در این صورت پمپ افقی (Horizental)، عمودی (Vertical) و در موارد خاصی مورب (Inclined) نامیده می شود.

• دسته بندی از نظر مجرای ورود مایع به درون پمپ

   ورود مایع به درون پمپ غالباً از طریق لوله های مکش صورت می گیرد ولی در بعضی از طرح ها به ویژه پمپ های عمودی ترجیح داده می شود که دهانه مکش پمپ درون مایع قرار داده شده باشد. پمپ های عمودی را می توان به صورت حوضچه خشک (Dry-Pit) و یا حوضچه مرطوب (Wet-Dit) تقسیم کرد.

   پمپ های گریز از مرکز را می توان از نظر رفتار هیدرولیکی که بیشتر به نوع پروانه و پوسته آن بستگی دارد به صورت زیر تقسیم بندی نمود:

1. پیچکی (Volute)
2. افشان (Diffuser)
3. توربینی (Turbine) یا احیائی (Regenerative)
4. جریان محوری (AxialFlow) یا ملخی (Propeller)
5. جریان مختلط (MixedFlow)

پمپ های پیچکی VolutePumps

   پمپ های پیچکی متداولترین نوع پمپ های گریز از مرکز می باشند. در این پمپ، مایع از طریق چشمه (Eye) و به صورت محوری (Axially) وارد پروانه شده و به صورت شعاعی (Radially) از پروانه به داخل پوسته (Casing) پمپ رانده می شود. پوسته پمپ طوری طراحی می گردد که مجرای جریان سیال در آن شکل گشاد شونده داشته باشد. حرکت دورانی پروانه موجب افزایش چشمگیر انرژی جنبشی و افزایش جزئی انرژی پتانسیل (فشار یا ارتفاع) مایع می شود. جریان مایع در مجرای گشاد شونده پوسته باعث کاهش انرژی جنبشی و نتیجتاً افزایش انرژی پتانسیل (فشار) مایع می گردد.

   یاتاقان های (Bearings) مورد استفاده در این نوع پمپ ها بایستی طوری طراحی گردند که قادر به مقاومت در مقابل نیروهای هیدرولیکی ناشی از بالانس نبودن نیروهای هیدرولیکی وارد بر پروانه ها باشند.

   مایع مورد انتقال از دو سمت متقابل پمپ وارد پروانه شده و همین امر موجب متعادل شدن بار هیدرولیکی وارد بر پروانه گردیده و مشکلات مربوط به طراحی یاتاقان ها به مقدار زیادی حل می شود. به همین خاطر از این پمپ ها می توان برای کار در فشارهای بالاتری در مقایسه با پمپ های با یک مکش استفاده کرد.

   وجود دو قسمت مکش باعث کاهش سرعت ورود مایع به درون چشمه پمپ گردیده و نهایتاً موجب کاهش NPSHRمی گردد. پمپ های با یک مکش عموماً دارای پوسته تکه ای عمودی (Vertical-Split) می باشند. درعوض پمپ های با دو قسمت مکش غالباً با پوسته تکه ای افقی ساخته می شوند. به هر حال پمپ های افقی با دو قسمت مکش برای انجام تعمیرات به تکنسین های با تخصص بالاتری نسبت به پمپ های با یک قسمت مکش نیاز دارند. جهت کاهش جریان برگشتی از قسمت فشار قوی به قسمت فشار ضعیف پروانه و نهایتاً افزایش راندمان پمپ از حلقه های آببندی (SealRing) و یا رینگ های فرسایش (WearRing) استفاده می شود.

   در پمپ های چند طبقه مایع خروجی از هر طبقه به عنوان ورودی طبقه بعدی عمل نموده و پروانه ها را که به صورت سری نصب شده اند، موجب افزایش تدریجی ارتفاع مایع می گردند. پمپ های چند طبقه را نیز می توان با یک یا دو قسمت مکش ساخت.

   همان طوری که قبلاً نیز گفته شد، پمپ های با یک مکش از لحاظ هیدرولیکی بالانس نبوده و به همین خاطر در انواع چند طبقه ای، آن‌ها را طوری می سازند، تا دارای تعداد مساوی خروجی در قسمت معکوس (OppositeDirection) باشند. در پمپ های چند طبقه که دارای دو قسمت مکش می باشند، پروانه ها خود بالانس هیدرولیکی بوده و لازم نیست که پروانه ها دارای تعداد مساوی خروجی در جهت عکس هم باشند.

   اتصال پمپ به الکتروموتور می تواند به صورت مستقیم، کوپلینگی و یا تسمه ای باشد. در حالت اتصال مستقیم، تراز نمودن پمپ و الکتروموتور ضروری نبوده و می توان آن را به هر شکلی در سیستم نصب نمود. در عوض برای پمپ هایی که به صورت غیرمستقیم (مثلاً توسط کوپلینگ و یا تسمه) به یکدیگر متصل هستند، تراز کردن مجموعه بسیار مهم است. مزیت این روش انتقال قدرت در این است که تعمیرات پمپ و یا الکتروموتور بدون باز کردن دیگری صورت میگیرد. عموماً از پمپ های اتصال مستقیم برای انتقال مایعات با دمای کمتر از 93 درجه سانتی گراد استفاده می شود.

پمپ های افشان DiffuserPumps

   همان طوری که قبلاً اشاره شد، یکی از عوامل اصلی از دست رفت انرژی (ارتفاع) در پمپ های گریز از مرکز وجود پدیده شوک است که باعث به هم خوردن بردار سرعت جریان مایع در قسمتهای ورودی و خروجی پروانه می گردد. برهمین اساس با به کارگیری از تیغه های ثابت و یا قابل که اصطلاحاً افشاننده (Diffuser) نامیده می شود، پدیده شوک به مقدار زیادی در پمپ های پیچکی کاهش داده شده و پمپ پیچکی اصلاح شده را پمپ افشان می نامند.

   کاهش پدیده شوک در پمپ های افشان نه تنها باعث افزایش راندمان پمپ می گردد، بلکه موجب افزایش ارتفاع قابل دسترس توسط پمپ نیز می شود، به نحوی که اگر زاویه تیغه های پروانه و افشاننده سازگاری لازم را با هم داشته باشند، راندمان این پمپ ها به بیش از 90% نیز میرسد.

   پمپ های افشان غالباً برای ارتفاع زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. این پمپ ها به صورت چندطبقه نیز ساخته می شوند. تعداد طبقات پمپ های افشان در مقایسه با پمپ های پیچکی، برای دستیابی به ارتفاع معین، کمتر است. در آرایش پروانه ها سعی می شود که پروانه ها به صورت مساوی در دو سمت مکش قرار گرفته تا از این طریق بار محوری (AxialThrust) در آن حذف گردد. علاوه بر آن وجود افشاننده باعث کاهش بار شعاعی (RadialThrust) نیز می شود. مشکلی که در پمپ های پیچکی به شدت وجود داشته و در مواردی حتی می تواند با ایجاد نوسان بار عمودی باعث بروز پدیده خستگی (Fatigue) در شافت و درنهایت بریدن آن گردد. برای دبی و ارتفاع معین، پمپ های افشان از پمپ های پیچکی کوچکتر بوده و این امر ناشی از بهبود شرایط جریان مایع در پوسته پمپ ناشی از کاهش عوارض پدیده شوک است. لازم به ذکر است که طراحی صحیح افشاننده اهمیت زیادی داشته و عدم رعایت آن نه تنها باعث بهبود کیفیت پمپ نمی شود، بلکه می تواند بر روی کارآیی پمپ تأثیر نامطلوب نیز بگذارد. به عنوان مثال دور شدن بیش از حد از BEPدر این پمپ ها باعث می شود تا تیغههای افشاننده موجب افزایش شوک و جریان گردابی در پمپ گردیده و پمپ در شرایط ناپایداری کار کند. به عنوان مثال اگر دبی پمپ به میزان 5 تا 10 درصد دبی طراحی برسد، عوارض پدیده شوک و جریان گردابی درحدی خواهد شد که می تواند ارتفاع ایجاد شده را در حد غیرقابل تصوری کاهش دهد. به همین خاطر منحنی مشخصه این پمپ ها در منطقه دبی کم (در نزدیکی Q=0یا نقطه بسته بودن شیر خروجی) شکل نزولی (Droop) را گرفته و نمی توان از این پمپ ها به صورت موازی استفاده کرد. این امر به این معنی نیست که منحنی مشخصه این پمپ ها شکل نزولی دارند، بلکه با رعایت نکات لازم در طراحی پروانه و افشاننده، انتخاب صحیح زاویه ها، انحناء مناسب تیغه ها و طراحی صحیح جریان مایع در افشاننده می توان مانع از بروز نقیصه فوق در پمپ های افشان شد.

   یکی از دیگر معایب پمپ های افشان، پایین بودن انعطاف پذیری آن‌ها است. در پمپ های پیچکی برای سازگار نمودن ظرفیت پمپ با نیازهای سیستم، قطر پروانه را می توان تا 30-20 درصد کاهش داد، بدون آنکه راندمان پمپ دراثر افزایش از دسترفتهای هیدرولیکی کاهش چشمگیری نماید. ولی در پمپ های افشان کاهش قطر پروانه درحد فوق دارای عوارض شدیدی بوده که ناشی از بالارفتن فاصله هوایی بین تیغههای پروانه و افشاننده است، به نحوی که کارآیی پمپ به شدت کاهش می یابد. به همین خاطر حداکثر میزان مجاز برای کاهش قطر پروانه در پمپ های افشان حدود 10-5 درصد قطر بزرگترین پروانه آن است. در صورت نیاز به کاهش بیشتر قطر پروانه بهتر است که از افشاننده با طراحی جدید و قطر کمتر استفاده شود. با این وجود محاسن بکارگیری از افشاننده در پمپ ها آنچنان قابل توجه است که از آن برای پمپ های ملخی و توربینی عمودی نیز استفاده می شود.

پمپ های توربینی (احیایی)Turbine(Regenerative) Pumps

   در پمپ های توربینی، روش اعمال انرژی و افزایش فشار (ارتفاع) مایع با سایر پمپ های گریز از مرکز تفاوت های زیادی دارد. پروانه این پمپ ها دارای تعدادی تیغه شعاعی بوده که در دو سمت یک قاب (Rim) قرار داشته و در یک محفظه دو جداره (Annular) میچرخد. مایع وارد شده به درون پوسته پروانه جریان یافته و همین امر موجب تعادل هیدرولیکی بار محوری در این پمپ ها می گردد. چرخش پروانه در محفظه ای با لقی بسیار کم صورت می پذیرد.

   مایع وارد شده به درون پوسته، به فضای بین تیغهها کشیده شده و نیروی گریز از مرکز باعث افزایش انرژی جنبشی مایع می شود که در داخل پوسته به انرژی پتانسیل (ارتفاع) تبدیل می گردد. هر پوسته مجهز به دیواره جداکننده (Stripper) بوده که دارای لقی بسیار کم است. درست در قسمت پشت این دیواره و در جهت دوران پروانه، مجرای دوقلوی مکش که از داخل دیواره آببندکننده می گذرد. داخل محفظه پروانه (نقطه B) می شود. تیغههای پروانه، مایع خارج شده از مجرای مکش را کشیده و نیروی گریز از مرکز باعث خارج سازی آن از قسمت محیطی پروانه می گردد. مایع به هنگام ترک تیغه های پروانه دارای انرژی جنبشی بیشتری در مقایسه با شرایط ورودی خود به لای تیغه ها خواهد بود. جریان مایع از درون پوسته با کاهش تدریجی سرعت و افزایش فشار (ارتفاع) همراه خواهد بود. از آنجائی که این فرآیند برحسب نوع طراحی پمپ 2 تا 50 بار تکرار می گردد. لذا پمپ های توربینی در مقایسه با پمپ های پیچکی با سرعت دورانی و قطر پروانه یکسان، قادر به اعمال فشار (ارتفاع) بیشتری می باشند. شکل منحنی مشخصه (H-Q) پمپ های توربینی به لحاظ تیزبودن، شباهت زیادی به منحنی مشخصه پمپ های با سرعت مخصوص بالا را دارد. توان مصرفی در این پمپ ها نیز با کاهش دبی افزایش می یابد؛ به طوری که در نقطه Q=0 به حداکثر خود می رسد.

   راندمان این پمپ ها در مقایسه با سایر پمپ های گریز از مرکز کمتر بوده ولی از آن جایی که در دبی کم قادر به اعمال ارتفاع زیاد بوده و درضمن می توان آن را به صورت چند طبقه ساخت، لذا برای مواردی که لازم باشد پمپ در دبی کم، ارتفاع زیادی اعمال نماید، پمپ مناسبی است. ارتفاع قابل دسترس در پمپ های توربینی کوچک (با دبی کمتر از 25 مترمکعب در ساعت) نزدیک به 150 تا 180 متر بوده و در طرح های خاصی با دبی تا 45 متر مکعب در ساعت ارتفاع قابل دسترس توسط آن به 360 تا 460 متر نیز میرسد. البته امروزه با ساخت پمپ های گریز از مرکز چند مرحلهای با توجه به قیمت کمتر و راندمان بهرهبرداری بالاتر، می توان جایگزین مناسب تری را برای پمپ های توربینی پیدا کرد. از آنجایی که پمپ های توربینی برای دبی کم ساخته میشوند، لذا NPSHR آن‌ها بسیار کم است. وجود مایع در فضای بین پروانه و دیواره جداکننده و کم بودن لقی بین قطعات باعث می شود تا این پمپ دارای خاصیت خود هواگیری (Self-Priming) باشد. این امر با تخلیه هوا از خط لوله مکش و نگهداری مایع در هنگام خاموش بودن در تلهای که در پمپ جاسازی شده است، صورت می گیرد. وجود مجرای گشاد شونده در قسمت خروجی پمپ باعث کاهش سرعت مایع خروجی از پمپ و جداسازی گاز از مایع می شود.

   از آنجایی که بهرهبرداری مناسب از پمپ های توربینی منوط به حفظ لقی بین پروانه و دیواره پوسته است، لذا این پمپ ها برای جابجایی مایعات دارای خاصیت خورندگی و حاوی ذرات جامد و معلق مناسب نمی باشند. خاصیت خورندگی و یا سایش مایع مورد پمپاژ باعث افزایش لقی قطعات گردیده که به نوبه خود موجب افزایش جریان گردشی و کاهش کارآیی پمپ میگردد. به همین خاطر استفاده از این پمپ ها فقط برای مایعات غیرخورنده و فاقد ذرات جامد و معلق توصیه گردیده و بهتر است که در قست مکش آن توری با دانهبندی (Mesh40) نصب شود. حساسیت بیش از حد این پمپ ها در مقایسه با پمپ های گریز از مرکز به رعایت لقی مورد نیاز باعث می شود تا به بازرسی و تعمیر و نگهداری بیشتری نیاز داشته باشد، درصورت افزایش لقی باید نسبت به ترمیم و یا تعویض قطعات آسیب دیده و یا تغییر واشری که میزان لقی را تضمین می کند، اقدام شود. با نصب یک شیر آزاد کننده (ReliefValve) در قسمت خروجی پمپ های توربینی می توان از افزایش بیش از حد فشار خروجی جلوگیری کرد. اگر فشار در قسمت دهش پمپ از حداکثر مورد نیاز تجاوز کند، شیر آزادکننده با برگشت مایع از قسمت دهش به مکش پمپ مانع از آسیب رسیدن به پمپ توربینی می گردد.

   ویسکوزیته مایع مورد جابجایی توسط پمپ های توربینی نبایستی از SSU 250 (حدود 48 سانتیاستوک) بیشتر باشد. پمپاژ مایعات با ویسکوزیته بالاتر موجب کاهش شدید راندمان پمپ گردیده و عملاً استفاده از این پمپ ها منتفی است.

پمپ های جریان محوری (ملخی) (AxialFloworPropeller) Pumps

   پمپ های ملخی، گاهی اوقات پمپ جریان محوری (AxialFlow) یا جریان مستقیم (StraightFlow) نیز نامیده می شوند. چرا که در این پمپ ها مایع به موازات محور پمپ در داخل پروانه و پوسته جریان می یابد. به عبارت دیگر مؤلفه بردار سرعت مایع در پروانه بیشتر در جهت محور پروانه بوده تا در راستای شعاع آن.

   پمپ های ملخی (جریان محوری) دارای سرعت مخصوص 160< (در سیستم متریک) بوده و به همین خاطر شکل پروانه ها طوری است که بیشتر در جهت اعمال دبی عمل می کند تا اعمال ارتفاع (فشار).

   برخلاف سایر انواع پمپ های گریز از مرکز در این نوع پمپ ها، به مجرای پیچکی نیازی نمی‌باشد. به هرحال تیغه های افشاننده در قسمت خروجی پمپ قرار داشته و باعث حذف حرکت چرخشی (Swirl) داده شده به سیال توسط پروانه ملخی می شود. پمپ های پیچکی دارای منحنی مشخصه (H-Q) نسبتاً مسطح بوده، درصورتی که در پمپ های ملخی با کاهش دبی جریان، ارتفاع قابل دسترس با شدت زیادی افزایش می یابد. به عبارتی دیگر، با افزایش دبی جریان، ارتفاع قابل دسترس به شدت کاهش می یابد.

   این دو پمپ برای کار در ارتفاع 17 فوت و دبی 42000 گالن در دقیقه طراحی شدهاند (چون در این نقطه هردو پمپ دارای حداکثر راندمان 83% می باشند) و توان مصرفی در هر دو پمپ 220 اسب بخار است. در ارتفاعات کمتر از 17 فوت، ارتفاع و راندمان در پمپ های پیچکی با شیب بیشتری نسبت به پمپ ملخی کاهش مییابد. مسئله دیگری که بایستی مورد توجه قرار گیرد محدوده کار (کار با راندمان مطلوب) در انواع پمپ ها است. به عنوان مثال پمپ پیچکی موردنظر در ظرفیتهای 50000-30000 گالن در دقیقه دارای راندمان 80% و یا بیشتر بوده درصورتی که پمپ های ملخی همین شرایط راندمان را در یک دامنه محدودتری از ظرفیت (45000-37000 گالن در دقیقه) دارا است.

   بالاترین راندمان این پمپ در ارتفاع 37 فوتی و دبی 26000 گالن در دقیقه بوده و توان مصرفی در آن 280 اسب بخار است. ارتفاع فوق خارج از توانایی پمپ های ملخی قرار دارد که عموماً در ارتفاع زیر 30 فوت کار میکنند. در دبی صفر (شیر خروجی بسته)، ارتفاع قابل دسترس 64 فوت و توان مصرفی آن 300 اسب بخار است. این امر نشان می دهد که این پمپ فقط می تواند در شرایط موقتی با شیر خروجی بسته کار کند. این درحالی است که پمپ های پیچکی قادرند تحت همین شرایط در دوره طولانی تری با شیر بسته و بدون وارد شدن بار اضافی بر الکتروموتور کار کنند. درحالت کلی این نوع پمپ ها برای کار در ارتفاع کم مناسب می باشند. پمپ های ملخی عموماً به صورت عمودی مورد استفاده قرار میگیرند. این نوع پمپ ها به صورت فشرده (Compact) ساخته شده و در منبع مکش نصب میشوند تا مشکل هواگیری (Priming) نداشته باشند. نصب آن غالباً به صورتی است که در داخل مایع سیال قرار می گیرند (WetPit).

   مشکل کار در دبی که متوسط این پمپ را می توان با استفاده از پروانه های ملخی با تیغه های قابل تنظیم (AdjustableBladePropeller) برطرف نمود. تیغه ها طوری تنظیم میگردند که مشخصات کار در سیستم با ویژگیهای پمپ سازگاری داشته باشند.

   ارتفاع قابل دسترس در این پمپ ها حداکثر به 40 فوت میرسد. به همین لحاظ از این پمپ ها برای مواردی که ارتفاع کم و آبدهی زیاد موردنظر باشد، استفاده می شود. کشیدن آب از رودخانه ها (Drainage)، انتقال فاضلاب، تخلیه آب جمع شده در اثر سیل، آبیاری (Irrigation)، و سایر موارد مشابه نمونه هایی از مصرف این نوع پمپ ها در صنایع و بالاخص در امور کشاورزی است.

پمپ های جریان مختلط Mixed-FlowPumps

   همان طوری که قبلاً نیز گفته شد، پمپ های پیچکی مایع را به طور شعاعی از پروانه ها خارج ساخته و پمپ های ملخی همین کار را در جهت محور پروانه انجام میدهند. به عبارت دیگر، پمپ های جریان شعاعی برای دستیابی به ارتفاع زیاد مناسب می باشند؛ درصورتی که پمپ های جریان محوری بیشتر برای اعمال دبی مناسب بوده و قابلیت اعمال ارتفاع (فشار) در آن پایین است. در بسیاری از موارد شرایط کار ایجاب میکند که پمپ مورد استفاده در هر دو زمینه (اعمال ارتفاع و دبی) از وضعیت مطلوبی برخوردار باشد. ادغام ویژگیهای پمپ های پیچکی و ملخی و یا به عبارتی دیگر طراحی پروانه به شکلی که هر دو قابلیت فوق را دارا باشد، زمینه ساخت پمپ های جریان مختلط را مهیا نموده است. از پروانه های جریان مختلط غالباً در پمپ های چاه عمیق و یا پمپ های توربینی استفاده می شود.