משאבה

משאבה היא מכונה, המשמשת להעברת נוזל או גז ובאופן עקיף להגברת לחצו או מהירותו. המונח מתייחס בדרך כלל למכונה השואבת נוזלים, בעוד מכונה השואבת גזים נקראת גם מפוח או משאבת ריק (משאבת ואקום) ומכונה הדוחסת גזים נקראת גם מדחס. משאבות מונעות בדרך כלל על ידי מנוע חשמלי, אך לפעמים גם על ידי מנוע דיזל, מנוע בנזין או ידנית. במקומות שונים בעולם יש עדיין משאבות רוח השואבות מים בכוח אנרגיית הרוח המפעילה רוטור הנמצא בראש המגדל.

סוגי משאבות

משאבות נחלקות לשתי קבוצות עיקריות על פי עיקרון פעולתן:
משאבות דינמיות (או קינטיות) ומשאבות שינוי נפח.

משאבות צנטריפוגליות

משאבות צנטריפוגליות עושות שימוש במאיץ, המסתובב וגורם להגברת הלחץ והספיקה של הנוזל הנשאב. משאבות צנטריפוגליות משמשות להזרמת נוזלים דרך צנרת. הנוזל נכנס אל המאיץ קרוב לציר הסיבוב, ומואץ כלפי הקוטר החיצוני באופן רדיאלי לאורך צלעות המאיץ אל בית המשאבה, המזכיר צורת בית שבלול ומשם לצינור היציאה. השימוש הנפוץ למשאבות אלו הוא בעיקר לספיקות גבוהות בעומד הידראולי נמוך.

משאבות צנטריפוגליות רב דרגתיות

משאבות צנטריפוגליות רב דרגתיות הן משאבות צנטריפוגליות אנכיות עם תאי שאיבה ומאיצים מרובים, העיצוב של המשאבות מאפשר התקנה במערכת אופקית עם יציאה וכניסה הנמצאת באותו מישור ובאותו קוטר צינור. המשאבות זמינות בגדלים שונים לפי דרישה של לחצים וכמויות מים שונים עבור יישומים שונים ממקומיים ועד לצורכי תעשייה ספציפיים. המשאבות מיוצרות מיציקת ברזל ומיציקת נירוסטה, השימוש הנפוץ במשאבות אלו הוא בעיקר לספיקות לא גדולות בעומד גבוה כגון אספקת מים למבנים רבי קומות, הגברת לחץ מים ומערכות סחרור קיטור.

משאבות קידוח מי תהום (משאבות באר)

הפעלת משאבות מהסוג זה חוסכות עלויות אדירות בהפעלה ובאחזקת המשאבות בקידוחי מים, בעולם משאבות קידוח טבולות הן מהסוג המוביל לשימוש במשקי המים, המשאבות מיוצרות בטכנולוגיה מתקדמת המבטיחה ביצועים אופטימליים ומיוצרות בגדלים שונים. גוף המשאבה וחלקיה עשוי לרוב מחומר נירוסטה בעל התנגדות גבוהה לשחיקה וכתוצאה מכך ירידה בעלויות הפעלה ויעילות גבוהה יותר בשאיבה ואריכות ימים. המשאבה יכולה לעבוד ברציפות במשך זמן רב ללא תקלות, אמינות גבוהה ותוצאות גבוהות גם בתנאים קשים לזה היא תוכננה ונועדה, מסנן נירוסטה ואל חוזר מובנים במשאבה היא תוספת קו ייצור של יצרנים מסוימים, מסנן למניעת כניסת גופים זרים לתאי השאיבה ואל חוזר למניעת חזרת נוזל ומניעת הנעת המשאבה בכיוון הפוך היוצר שחיקה מיותרת. המשאבות מסוגלות לתפקד תחת דרישת שינוי פיקוד מורכב ומהיר להצגת מופעי מים ומיזרקות. התקנת המשאבות אפשרית בצורה אנכית או אופקית.

משאבות בוכנאיות

משאבות בוכנאיות שייכות לקבוצת משאבות שינוי-נפח. חלקיה היסודיים של משאבה בוכנאית הם: בוכנה, צילינדר ושסתומי יניקה וסניקה חד-כיווניים. פעולת השאיבה במשאבות מסוג זה מושגת על ידי הקטנה והגדלה של חלל השאיבה (נפח הצילינדר) באמצעים מכניים (הבוכנה). תנועת הבוכנה מעלה גורמת להגדלת חלל השאיבה מתחתיה, ועקב כך לירידת הלחץ בצילינדר מתחת ללחץ האטמוספירי. כתוצאה מהפרש לחצים זה נפתח שסתום היניקה והנוזל נינק לתוך הצילינדר. עם תנועת הבוכנה מטה קטן נפח חלל השאיבה, הנוזל הנדחק על ידי הבוכנה סוגר את שסתום היניקה, פותח את שסתום הסניקה ונסנק החוצה מן הצילינדר. ברוב המשאבות שני השסתומים מצוידים בקפיצים, שתפקידם לשכך את כוחות האינרציה הפועלים על דיסקת השסתום כשהוא נפתח, וכדי להבטיח שהשסתום נסגר על תושבתו. גובתת מילוא מונעת דליפת נוזל מן הצילינדר סביב מוט הבוכנה.
במשאבה בוכנאית פשוטה מתבצעת יניקה במשך מהלך אחד וסניקה במשך המהלך השני. חסרונה הוא לחץ סניקה מתנודד ובלתי קבוע. משאבות בוכנאיות, כמו כל משאבות שינוי-הנפח, הן בעלות פריימינג עצמי, כלומר מסוגלות לשאוב אוויר ונוזל ואין צורך למלא אותן בנוזל לפני ההפעלה.
שימושים: משאבות בוכנאיות קטנות, המונעות על ידי פיקה, משמשות כמשאבות אספקת דלק וכמשאבות שמן סיכה במנועי דיזל קטנים. משאבות בוכנאיות המונעות על ידי משאבות הידראוליות או בכח פניאומטי משמשות לשאיבת חומרים סמיכים והתזתם בשיטת האיירלס. משאבות בוכנאיות ידניות משמשות לריקון אגן השמן במנועים קטנים ולשימושים דומים אחרים.

משאבת קיטור בוכנאית בעלת פעולה כפולה

משאבות בוכנאיות, המונעות ישירות על ידי קיטור (direct acting steam pumps), היו המשאבות הסטנדרטיות באוניות וגם בתעשייה עד לאחר מלחמת העולם השנייה. המשאבות פועלות בלחץ קיטור נמוך (עד 10 bar), ובעבר שימשו לשירות כללי (אספקת מי-קירור, כיבוי אש ושאיבת מי שיפוליים) ולהעברת מי-הזנה לדודי הקיטור. עם פיתוחן של משאבות צנטריפוגליות גדולות נדחקו הצדה המשאבות הבוכנאיות, אך הן עדיין משמשות לריקון מכלים במכליות דלק (stripping pumps), כמשאבות מי הזנה לדוד ולשאיבת מי-שיפוליים. קיימות בתעשייה משאבות בוכנאיות כפולות, המופעלות על ידי אוויר דחוס.
למשאבה שתי בוכנות נגדיות, המחוברות למוט בוכנה משותף – בוכנת קיטור ובוכנת שאיבה. בוכנת הקיטור מונעת על ידי לחץ קיטור, המסופק לסירוגין לאחד משני צדדיה על ידי שסתום חלוקה מחליק (shuttle valve), כשבו זמנית מנוקז הקיטור מצדה השני. שסתום החלוקה מופעל באמצעות מערכת של מנופים ממוט הבוכנה המשותף. משאבות קיטור כפולות מצוידות בשני זוגות של בוכנות, הפועלות בהפרש של 180 מעלות אחת מהשנייה, בארבעה זוגות של שסתומי יניקה וסניקה ובשני שסתומי חלוקת קיטור.
ספיקת משאבות קיטור בוכנאיות מוגבלת על ידי ממדי הצילינדרים ומשקל החלקים הנעים, ושיעורה במשאבות גדולות הוא 200-350 מטרים מעוקבים בשעה, אם כי נבנו משאבות בעלות ספיקה של 750 מטר מעוקב בשעה. את לחץ סניקת המים קובעים לפי היחס בין שטח בוכנת הקיטור לשטח בוכנת המים; כאשר קוטר בוכנת הקיטור גדול מקוטר בוכנת המים, המשאבה היא ללחץ גבוה ולהפך. המשאבות מסווגות על פי שלוש מידות: קוטר בוכנת הקיטור, קוטר בוכנת המים ואורך המהלך (לדוגמה 8x5x10 inch).

משאבות גלגלי שיניים

המשאבה בנויה משני גלגלי שיניים, כאשר אחד מהם מחובר לגל הינע ונקרא הגלגל המניע, ואילו השני משולב בו ומסתובב באמצעותו. שני גלגלי השיניים נתונים בתוך בית המשאבה, אשר מצדו האחד יש פתח דרכו נכנס הנוזל אותו שואבים ומצדו השני פתח דרכו הוא יוצא. פעולת השאיבה נוצרת כתוצאה מהיווצרות תת-לחץ במקום בו השיניים המשתלבות מתרחקות זו מזו והנפח ביניהן גדל. תת-הלחץ גורם לנוזל להישאב פנימה לתוך המשאבה. הנוזל ממלא את החללים בין השיניים ונדחף-מוסע על ידן אל פתח הסניקה. במקום זה משתלבות השיניים מחדש, הנפח ביניהן קטן, לחץ הנוזל גדל והוא נסנק החוצה מבית המשאבה. חשוב להדגיש, כי הנוזל הנשאב אינו עובר בין הגלגלים דרך מרכז בית המשאבה.
משאבות גלגלי שיניים משמשות כמשאבות הידראוליות לאספקת שמן בלחץ גבוה (למשל להנעת בוכנות הידראוליות) וכמשאבות אספקת דלק ואספקת שמן במנועי דיזל ובנזין.

משאבות בורגיות

בנויות מרוטור בעל תבריג חיצוני דמוי בורג. הבורג מסתובב ועל ידי כך נדחף החומר שאותו יש לשאוב. בצורה דומה פועלת מטחנת בשר ידנית. בורג ארכימדס הוא דוגמה למשאבת בורג.