پیچ ارشمیدس

0
15

پیچ آب که با عنوان های پیچ ارشمیدس، پمپ پیچی یا پیچ مصری نیز شناخته می شود وسیله ای است که برای انتقال آب از سطح پایین به مزارع جهت آبیاری استفاده می شد. آب از طریق چرخاندن یک سطح پیچ داری که در داخل لوله ای قرار داشت، پمپ می شد. همچنین از پیچ ارشمیدس برای انتقال پودر یا ریزدانه های استفاده می شد. اگر چه این پیچ به ارشمیدس نسبت داده می شود، اما از آن در زمان مصر باستان و مدت ها قبل از ارشمیدس استفاده می شد.

تاریخچه

پمپ پیچی از قدیمی ترین پمپ های جابجایی مثبت است. اولین سوابق استفاده از پیچ آب یا پمپ پیچی به مصر باستان و قرن سوم قبل از میلاد باز می گردد. پیچ مصری، که به منظور بالا بردن آب از رود نیل مورد استفاده قرار می گرفت، از لوله هایی که دور یک استوانه پیچیده شده بودند، تشکیل شده بود و آب از طریق لوله های مارپیچ به سطح بالاتر منتقل می شد. پمپ های بعدی طراحی شده، دارای یک شیار مارپیچ بودند که به دور یک استوانه چوبی پیچانده شده و روی آن نیز با ورقه های فلزی پوشانده شده بود.

برخی از محققان بر این باورند که از این وسیله برای آبیاری باغ های معلق بابل (بابیلون) – عجایب هفتگانه دنیای باستان – استفاده می شده است. کتیبه ای به خط میخی که به پادشاه آشور، سناکریپ (۶۸۱-۷۰۴ قبل از میلاد) نسبت داده می شود و توسط استفان دالی ترجمه و تفسیر شده است، نحوه ریخته گری و قالب ریزی پیچ های آب را شرح می دهد. این مورد با توضیحات نویسنده کلاسیک، استرابو، که نحوه آبیاری باغ های معلق به کمک پیچ های آب را توصیف می کند، همخوانی دارد.

بعدها پمپ پیچی از مصر به یونان معرفی شد. این معرفی توسط ارشمیدس و در پی سفر او به مصر انجام گرفت. این رخداد ممکن است بیانگر این باشد که این دستگاه قبل از دوره هِلِنیستی برای یونانیان ناشناخته بود. ارشمیدس هرگز ادعایی برای این اختراع نداشت، اما ۲۰۰ سال بعد، دیودوروس، که معتقد بود ارشمیدس پمپ پیچی را در مصر اختراع کرده است، این اختراع را به او نسبت داد. تصاویر پیچ های آب یونانی و مصری نشان می دهد که نیروی انسانی آنها، کل دستگاه را می چرخاند که این بدین معنی است که بدنه به پیچ وصل شده بود.

یک مهندس آلمانی به نام کُنراد کیِسر پیچ ارشمیدس را به مکانیزم میل لنگ مجهز کرد. این مکانیزم به سرعت با مکانیزم قبلی جایگزین شد.

طراحی

پیچ ارشمیدس از یک پیچ (یک سطح مارپیچ به دور یک شفت استوانه ای مرکزی) درون یک لوله توخالی تشکیل شده است.  این پیچ معمولا توسط آسیاب بادی، نیروی انسانی، احشام و یا وسایل مدرن مانند موتور چرخانده می شود. با چرخش شفت، مقداری آب از قسمت انتهایی دستگاه برداشته می شود. با چرخاندن بیشتر مارپیچ، آب درون استوانه بالا آمده و از انتهای دیگر دستگاه خارج می شود.

در صورتی که مقدار آبی که از بالای دستگاه خارج می شود، بسیار بیشتر از مقدار آبی باشد که از فاصله بین پیچ و استوانه به پایین نشت می کند، نیازی به سیل کردن این فاصله وجود ندارد. اگر آب از بخش بالایی پیچ به بخش پایینی آن نشت کند، دوباره توسط قسمت پایینی به سمت بالا فرستاده می شود.

در بعضی طراحی ها پیچ به بدنه وصل بوده و با چرخاندن پیچ، بدنه نیز همراه آن می چرخید.بدین منظور پیچ را می توان توسط رزین و یا سایر چسب ها سیل کرده و یا پیچ و استوانه را با هم قالب ریزی کرده و به هم متصل کرد.

کاربردها

این پیچ عمدتا برای انتقال آب به سیستم های آبیاری و برای آبزدایی معادن یا سایر مناطق کم ارتفاع استفاده می‌شد. از آن برای زهکشی زمین هایی با ارتفاع کمتر از سطح دریا در هلند و جاهای دیگر در ایجاد پولدرها استفاده می‌شد.

پیچ های ارشمیدس در تصفیه خانه های فاضلاب استفاده می‌شوند زیرا به خوبی با سرعت های متفاوت جریان و ذرات معلق تطابق می یابند. مته هایی که در دمنده های برفی یا بالابر دانه ها استفاده می شوند،  در اصل پیچ ارشمیدس هستند. بسیاری از پمپ های جریان محوری اساساً دارای یک پیچ ارشمیدس هستند.

این اصل در واقع در بالابرها نیز یافت می شود که به منظور برداشت ایمن ماهی از برکه ها و انتقال آنها به مکان دیگری طراحی شده اند. این تکنولوژی در درجه اول در محل تخم گذاری ماهی ها استفاده می شود، که برای به حداقل رساندن تماس فیزیکی با ماهی ها مطلوب است.

پیچ ارشمیدس با موفقیت در پایداری برج پیزا بکار گرفته شد. مقدار کمی از خاک زیرین اشباع شده با آب های زیرزمینی از زیر قسمت شمالی برج برداشته شد و وزن خود برج کج شدگی را اصلاح کرد.

پیچ ارشمیدس
پیچ ارشمیدس به کمک دست پیچانده شده و باعث افزایش هد آب می شود

 

پیچ ارشمیدس
پیچ ارشمیدس

 

پیچ ارشمیدس
پیچ رومی که در آبزدایی معادن در اسپانیا استفاده می شد

 

پیچ ارشمیدس

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید