مضخة همفري

مضخة همفري هي مضخة مكبسية كبيرة تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط. اخترعها إتش إيه همفري، وعُرضت لأول مرة في ورقة بحثية على معهد المهندسين الميكانيكيين في 19 نوفمبر 1909. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} وعُرضت مضخة قادرة على ضخ 250,000 جالون في الساعة إلى ارتفاع 35 قدمًا في معرض بروكسل عام 1910، حيث حازت على جائزتين كبيرتين ، إحداهما للمحركات والأخرى للمضخات. ^{[ 4 ]}

تم بناء عدد قليل من المضخات بين عامي 1906 و1925 لاستخدامها في مشاريع إمداد المياه واسعة النطاق. ^{[ 1 ] [ 2 ]} على الرغم من أن عدد المضخات التي تم بناؤها كان قليلاً، إلا أن بعضها استمر في الخدمة حتى ستينيات القرن العشرين. ^{[ 5 ]}

تتكون مضخة همفري من أنبوب كبير على شكل حرف U مملوء بالماء. يُغلق أحد طرفيه برأس احتراق ثقيل مصنوع من الحديد الزهر أو الفولاذ. يحتوي رأس الاحتراق على صمامات الدخول والخروج، ومصدر الإشعال، ويتحمل ضغط غرفة الاحتراق. يدخل الماء إلى المضخة عبر صمامات دخول زنبركية أسفل غرفة الاحتراق. من السمات المميزة لمضخة همفري، مقارنةً بغيرها، أن الماء لا يمر إلا عبر هذه المجموعة الوحيدة من الصمامات: فلا توجد صمامات عدم رجوع في مخرجها، بل يُستخدم فقط قصور الماء الداخل في أنبوب المخرج للتحكم في تدفقه. ولعدم وجود صمامات توصيل تُفتح وتُغلق فجأة، يتغير تدفق الماء بسلاسة، مما يتجنب ظاهرة الطرق المائي والمشاكل المعتادة لهذا النوع من المضخات. ^{[ 1 ]}

يُضخ غاز قابل للاشتعال، ممزوج بالهواء، إلى غرفة الاحتراق، ثم يُشعل بشرارة كهربائية . تدفع قوة الغاز المتمدد الماء إلى أسفل من غرفة الاحتراق، مُسرّعةً إياه عبر أنبوب التوصيل. عندما ينخفض ​​ضغط الغرفة إلى ضغط الماء الداخل، يتوقف تسارع الماء، لكن كتلة الماء الكبيرة في الأنبوب الطويل تستمر في التدفق بفعل قصورها الذاتي. يؤدي هذا إلى انخفاض الضغط في الغرفة إلى ما دون الضغط الجوي، مما يتسبب في فتح صمامات الهواء والغاز الداخلة، ساحبةً هواءً نقيًا كآلية تنظيف . عندما يبدأ الماء بالتدفق عائدًا إلى أسفل الأنبوب على شكل حرف U، يرتفع ضغط الغرفة، مما يؤدي إلى فتح صمامات العادم. ^{[ 1 ]}

من المعروف أنه تم بناء عشر مضخات همفري للخدمة التجارية بين عامي 1912 و 1925: ^{[ 5 ]}

تم تركيب أربع مضخات همفري في خزان الملك جورج الخامس ، بالقرب من تشينغفورد في شرق لندن، عند إنشاء محطة الضخ لأول مرة عام 1912. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} وكانت كل مضخة قادرة على ضخ 40 مليون جالون من الماء يوميًا. وأُضيفت مضخة خامسة أصغر حجمًا لاحقًا. ^{[ 2 ]} وقد صُنعت هذه المضخات بواسطة شركة سيمنز في مصنعها في ستافورد، إنجلترا. ^{[ 5 ]}

تم تركيب مضخة واحدة بقطر 66 بوصة في ديل ريو ، تكساس عام 1914. ^{[ 10 ]} وقد قامت شركة همفري لمضخات الغاز في سيراكيوز، نيويورك، بتصنيعها، بعد حصولها على ترخيص براءات اختراع همفري. ^{[ 5 ]}

تم تركيب مضخة همفري واحدة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي في ساوثيند أون سي ، إنجلترا، خلال عام 1914. كانت المضخة تعمل بضغط 65  قدمًا وبسعة 198,000 جالون يوميًا. بدأت أعمال بناء مضخة ثانية، لكنها أُلغيت في عام 1915. ^{[ 5 ]}

تم تركيب مضختين، تبلغ قدرة كل منهما 1,500,000 جالون إمبراطوري (6.8 مليون لتر) في الساعة ^{[ 6 ]} ( 36,000,000 جالون إمبراطوري (160 مليون لتر) في اليوم)، في كوبدوغلا ، على نهر موراي في أستراليا، ابتداءً من عام 1923. وقد قامت شركة ويليام بيردمور وشركاه في غلاسكو بتصنيعهما وشحنهما إلى أستراليا لتجميعهما. ^{[ 11 ] [ 12 ]}  

في عام 1927، قامت شركة صن لبناء السفن والأحواض الجافة بتركيب مضخة همفري ذات تجويف أسطواني يبلغ قطره 36 بوصة في تشيستر، بنسلفانيا. استُخدمت المضخة في عمليات الأحواض الجافة ولأغراض تجريبية. صُممت المضخة كمحرك ثنائي الأشواط للعمل في نطاق ضغط يتراوح بين 20 و150  قدمًا (6 إلى 46 مترًا). رُكّب المحرك في صندوق فولاذي  قطره 18 قدمًا و6 بوصات (5.6 مترًا) وعمقه 50 قدمًا (15.25 مترًا)، على عمق حوالي 40 قدمًا أسفل نهر ديلاوير. تم تزويد المحرك بالهواء عند هذا العمق من خلال ضاغط. خضعت المضخة لاختبارات تحمل لمدة 8 ساعات يوميًا في الفترة من 1925 إلى 1927 قبل أن يتم تشغيلها على مدار 24 ساعة يوميًا مع ضغط مائي يبلغ 150 قدمًا لأسابيع في عام 1928. ^{[ 5 ]}   

في عام ١٩١٤، نُظر أيضاً في إنشاء محطة صرف وري ضخمة لمصر. ^{[ ١٣ ]} إلا أن أعمال البناء تعطلت بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى . كان من المقرر في الأصل استخدام ثماني عشرة مضخة، تضخ كل منها ١٠٠ مليون جالون يومياً إلى ارتفاع ٢٠ قدماً. ^{[ ١ ] [ ١٤ ]} وكان من المقرر أن يبلغ قطر كل غرفة مضخة ٨  أقدام و٨ بوصات ، وارتفاعها ١٤ قدماً. وكان من المقرر في النسخة النهائية استخدام عشر مضخات، خمس منها من إنتاج شركة بيردمور، وخمس من إنتاج القسم الإيطالي لشركة براون بوفيري . ^{[ ١٣ ]}  

وُصفت مضخة مشابهة، هي مضخة جوي، في نفس الفترة تقريبًا. كانت هذه المضخة أصغر حجمًا بكثير، إذ يبلغ قطرها حوالي ست بوصات بدلًا من ستة أقدام، كما كانت وصلات أنابيب المياه بها أصغر بكثير. أدى انخفاض كتلة الماء إلى تقليل نسبة الضغط المتاحة في غرفة الاحتراق، مما أدى بدوره إلى انخفاض الكفاءة. مع ذلك، مثّلت قدرة المضخة على العمل برفع شفط يصل إلى بضعة أقدام، بدلًا من الحاجة إلى غمرها بالماء كما في مضخة همفري، ميزةً عملية. كان يُعتقد أن هذه المضخة مناسبة لبعض التطبيقات في المهام الصغيرة أو المحمولة، حيث تفوق سهولة استخدامها كفاءتها. ^{[ 15 ]}

تم استبدال مضخات تشينغفورد بمضخات كهربائية في الستينيات، على الرغم من أن ثلاثًا من المضخات لا تزال موجودة في مكانها. ^{[ 16 ]}

عملت مضخات كوبدوغلا من عام 1927 إلى عام 1965. وفي عام 1985 تم ترميم إحداها كنموذج عامل وحصلت على جائزة التراث الهندسي من معهد المهندسين الميكانيكيين . ^{[ 17 ]}

اكتمل بناء نموذج عملي لمضخة همفري في عام 2008، وتم عرض النموذج في أيام مفتوحة مختلفة في متاحف المملكة المتحدة. ^{[ 16 ]}

• 
  قسم صمام المدخل، كوبدوغلا
• 
  قسم الصمام الداخلي، كوبدوغلا

• مكبس هيدروليكي
• مضخة قياس النبض

• متحف كوبدوغلا للري والبخار، جنوب أستراليا
• مياه جنوب أستراليا . مضخات همفري في كوبدوغلا . فليكر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2021 .

• PDDunn، NGJoyce، DJFulford، "مضخة همفري"، تقرير إلى وزارة التنمية الخارجية، قسم الهندسة وعلم التحكم الآلي، جامعة ريدينغ. يناير 1977.
• سميث، دينيس (1970). "مضخة همفري ومخترعها" . معاملات جمعية نيوكومن . 43 (1). تايلور وفرانسيس: 67-92 . doi : 10.1179/tns.1970.006 . تاريخ الاسترجاع: 12 أبريل 2021 .
• فينوس، ريتشارد (يناير 2016). "نبذة تاريخية عن إتش إيه همفري ومضخات همفري" (ملف PDF) . مجلة التراث الهندسي الأسترالي . 2 (1): 18-21 . تاريخ الاطلاع: 12 أبريل 2021 .