משאבות : הנושא

‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית מן השנים ‪1985-2009‬‬
‫הנושא‪ :‬משאבות‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוטי חתך‪ ,‬את המבנה ופעולתן של שתיים מתוך המשאבות האלה‪ :‬משאבה‬
‫ידנית )בוכנאית(‪ ,‬משאבת כנפיים גמישות )‪ ,(jabsco‬משאבה צנטריפוגלית‪] .‬קיץ ‪[2007‬‬
‫א‪.‬‬
‫משאבה בוכנאית ידנית משמשת לשאיבת כמויות קטנות של נוזלים‪ ,‬בדרך כלל שמנים‬
‫ודלקים‪ .‬שימוש נפוץ של משאבה מסוג זה הוא ריקון אגן השמן במנועי דיזל קטנים ומהירים‪.‬‬
‫השסתומים יכולים להיות בצורת כדוריות פלדה‪ ,‬ללא קפיצים‪.‬‬
‫המשאבה בנויה מצילינדר‪ ,‬בוכנה המופעלת ידנית ושני שסתומים חד‪-‬כיוונייים‪ ,‬אחד ליניקה‬
‫והשני לסניקה‪ .‬שסתום הסניקה בנוי בתוך הבוכנה עצמה‪ .‬הרמת הבוכנה גורמת ליצירת תת‬
‫לחץ בצילינדר‪ ,‬והנוזל נשאב לתוכו בגלל הפרש הלחצים בין הלחץ האטמוספרי לבין הלחץ‬
‫הנמוך בצילינדר‪ .‬הורדת הבוכנה גורמת לשסתום היניקה להיסגר ולשסתום הסניקה להיפתח‪,‬‬
‫והיא דוחקת את הנוזל החוצה‪.‬‬
‫משאבת ידנית בוכנאית‬
‫ידית הפעלה‬
‫שסתום סניקה‬
‫בתוך הבוכנה‬
‫שסתום יניקה‬
‫ב‪.‬‬
‫משאבת כנפיים גמישות – ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬
‫ג‪.‬‬
‫משאבה צנטריפוגלית – ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.2004‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫שרטט חתך כללי העובר בניצב לצירי הגלגלים של משאבת גלגלי שיניים‪ .‬סמן את כיוון הסיבוב‬
‫של הגלגלים ואת כיוון זרימת הנוזל‪ .‬לאיזה סוג נוזלים משאבה זו מתאימה‪ .‬הסבר את פעולת‬
‫המשאבה‪ .‬הסבר כיצד מכוונים את הלחץ במשאבה מסוג זה‪] .‬קיץ ‪[2007‬‬
‫שסתום ביטחון המשמש גם‬
‫לכיוון לחץ הסניקה‬
‫משאבת גלגלי שיניים פשוטה‬
‫משאבת גלגלי שיניים מתאימה לשאיבת שמנים ודלקים‪.‬‬
‫המשאבה בעלת שני גלגלי שיניים‪ ,‬אחד מניע והשני מונע‪ .‬פעולת השאיבה מתבצעת במקום בו‬
‫השיניים המשולבות של שני הגלגלים מתרחקות זו מזו והנפח ביניהן גדל‪ .‬תת הלחץ גורם לנוזל‬
‫להישאב פנימה‪ ,‬הוא ממלא את החללים בין השיניים ומוסע בתוכן הלאה סביב היקף המשאבה‪.‬‬
‫במקום בו השיניים משתלבות מחדש‪ ,‬הנפח ביניהן קטן‪ ,‬לחץ הנוזל גדל והוא נסנק החוצה מבית‬
‫המשאבה‪ .‬מאחר שגלגלי השיניים מותאמים היטב זה לזה ושיני הגג"ש המניע לוחצות על שיני‬
‫הגג"ש המונע‪ ,‬רק כמות זעירה של נוזל מצליחה לברוח חזרה לכיוון צד היניקה‪ .‬גם המרווח הקטן בין‬
‫קצות השיניים לבית המשאבה מונע בריחת נוזל מצד הסניקה לצד היניקה‪.‬‬
‫שסתום ביטחון מגן על המשאבה מפני לחץ יתר‪ ,‬על ידי פריקת עודף הלחץ מצד הסניקה לצד היניקה‪.‬‬
‫באמצעותו ניתן לכוון את לחץ הסניקה של המשאבה‪ ,‬על ידי הקשחה או הרפייה של קפיץ השסתום‪,‬‬
‫באמצעות בורג כיוון‪ ,‬עד קבלת הלחץ הרצוי‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫בחדר המכונות באונייה נמצאים בשימוש סוגים שונים של משאבות‪ .‬באלו משאבות מקובל‬
‫להשתמש למטרות הבאות? )א( משאבות במערכות קירור למנוע ראשי במערכות מי‪-‬ים ומים‬
‫מתוקים? )ב( משאבות להעברת דלקים ושמנים? )ג( משאבות לשאיבת מי‪-‬שיפוליים? )ד(‬
‫משאבות מי‪-‬הזנה לדוד באוניית מנוע? ]קיץ ‪[2006‬‬
‫א‪.‬‬
‫משאבות הקירור )מים מתוקים ומי‪-‬ים( הן משאבות צנטריפוגליות בעלות דרגה אחת‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫משאבות להעברת דלקים ושמנים הן בדרך כלל משאבות בורגיות או שבשבים‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫משאבות לשאיבת מי שיפוליים הן משאבות צנטריפוגליות בעלות סידור קבוע לפריימינג‪ ,‬או‬
‫משאבות בוכנאיות‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫משאבות מי‪-‬הזנה לדוד באוניית מנוע הן משאבות צנטריפוגליות רב‪-‬דרגתיות מסוג טורבינה‬
‫או סיהי‪.‬‬
‫)א( הצג תרשים עקרוני של משאבת אוויר מסוג "טבעת מים"‪) .‬ב( הסבר מדוע המשאבה‬
‫שהצגת בסעיף א' מסווגת כמשאבת שינוי נפח‪ ,‬אף על פי שמורכב בה "אימפלר" מסתובב‪ ] .‬קיץ‬
‫‪[2005‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬
‫המשאבה מסווגת כמשאבת שינוי נפח‪ ,‬משום שפעולת השאיבה נעשית על ידי הגדלה‬
‫והקטנה של חלל השאיבה באמצעות טבעת המים‪ .‬תפקיד האימפלר ליצור את טבעת המים‪,‬‬
‫אך הוא אינו משתתף בפעולת השאיבה עצמה‪.‬‬
‫)א( הצג שרטוט חתך של משאבת גלגלי שיניים דו‪-‬כיוונית ופרט את עיקרון פעולתה‪) .‬ב( איזה‬
‫אמצעי הגנה חייב להיות מותקן במשאבת גלגלי שיניים? הסבר מדוע‪] .‬קיץ ‪[2004‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.2001‬‬
‫ב‪.‬‬
‫המשאבה מצוידת בשסתום ביטחון בקו הסניקה‪ ,‬כדי להגן עליה מפני לחץ יתר‪ .‬משאבות שינוי‬
‫נפח מסוגלות לבנות באופן תיאורטי לחץ אינסופי‪ ,‬כך שאם יופעלו בטעות עם שסתום סניקה‬
‫סגור‪ ,‬ייגרם נזק למשאבה עצמה או לאביזרי המערכת‪ .‬שסתום הביטחון פורק את עודף הלחץ‬
‫חזרה לצד היניקה של המשאבה‪.‬‬
‫)א( תאר בתרשים את המבנה העקרוני של משאבה צנטריפוגלית‪) .‬ב( האם חייבים להתקין‬
‫שסתום ביטחון במשאבה צנטריפוגלית? נמק את תשובתך‪) .‬ג( האם משאבה צנטריפוגלית‬
‫מסוגלת לשאוב מי שיפוליים ללא כל התקן נוסף? נמק את תשובתך‪] .‬קיץ ‪[2004‬‬
‫א‪.‬‬
‫משאבה צנטריפוגלית מעניקה לנוזל כוח צנטריפוגלי ומוסרת לו על ידי כך תוספת אנרגיה‪,‬‬
‫הבאה לידי ביטוי בזרימת הנוזל ובהגברת לחצו‪ .‬המאיץ מחובר אל הציר המניע ומסתובב‬
‫במהירות רבה בתוך בית המשאבה‪ .‬הנוזל נכנס אל מרכז המאיץ‪ ,‬כפות המאיץ זורקות את‬
‫הנוזל החוצה ומעניקות לו על ידי כך אנרגיה קינטית בעיקר‪ .‬הנוזל העוזב את המאיץ נאסף אל‬
‫מעטפת דמוית חילזון המקיפה אותו‪ .‬לחילזון שטח חתך הולך וגדל‪ ,‬ומטרתו להמיר חלק‬
‫מהאנרגיה הקינטית של הנוזל ללחץ נוסף‪ .‬לאחר המרת המהירות בלחץ נסנק הנוזל מן‬
‫החילזון‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫בניגוד למשאבות שינוי נפח‪ ,‬משאבה צנטריפוגלית אינה זקוקה לשסתום ביטחון‪ .‬כאשר‬
‫מפעילים את המשאבה עם שסתום סניקה סגור‪ ,‬היא בונה לחץ מקסימלי מסוים )עומד סגירה‪,‬‬
‫‪ (shut-off head‬שהוא נמוך יחסית ואינו מזיק לפעולתה‪ .‬המים בתוך בית המשאבה‬
‫מסתחררים‪ ,‬הטמפרטורה שלהם עולה עקב החיכוך‪ ,‬אך לא נגרם למשאבה נזק מכני בטווח‬
‫קצר‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫ג‪.‬‬
‫משאבה צנטריפוגלית‪ ,‬המשמשת לשאיבת מי‪-‬שיפוליים‪ ,‬היא בעלת עומק יניקה שלילי‪ ,‬כלומר‬
‫נמצאת מעל מפלס הנוזל הנשאב‪ .‬מאחר שמשאבה צנטריפוגלית אינה מסוגלת לשאוב אוויר‪,‬‬
‫יש לצייד אותה במשאבת פריימינג )כמו משאבת טבעת מים(‪ ,‬המרוקנת את צינור היניקה של‬
‫שרטוט סכמתי בחתך של משאבה צנטריפוגלית‬
‫המשאבה מאוויר‪ .‬כמו כן ניתן להרכיב על קו היניקה שסתום חד‪-‬כיווני‪ ,‬שיבטיח כי צינור‬
‫היניקה ובית המשאבה יישארו מלאים מים גם כשהיא מודממת‪.‬‬
‫משאבת גלגלי שיניים משמשת כמשאבת שימון למנוע דיזל ימי )דו‪-‬כיווני(‪ .‬המשאבה מונעת על‬
‫ידי המנוע עצמו‪ .‬שרטט חתך סכמתי העובר בניצב לצירי הגלגלים‪ .‬סמן בחתך את כיוון הסיבוב‬
‫של הגלגלים ואת כיוון זרימת השמן‪ .‬הסבר את פעולת המשאבה‪ .‬הסבר כיצד מכוונים את לחץ‬
‫השמן במנוע כזה‪] .‬קיץ ‪[2001‬‬
‫שסתום‬
‫ביטחון‬
‫שרטוט סכמתי של משאבת גג"ש דו‪-‬כיוונית‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫המשאבה בעלת שני גלגלי שיניים‪ ,‬אחד מניע והשני מונע‪ .‬פעולת השאיבה מתבצעת במקום בו‬
‫השיניים המשולבות של שני הגלגלים מתרחקות זו מזו והנפח ביניהן גדל‪ .‬תת הלחץ גורם לנוזל‬
‫להישאב פנימה‪ ,‬הוא ממלא את החללים בין השיניים ומוסע בתוכן הלאה סביב היקף המשאבה‪.‬‬
‫במקום בו השיניים משתלבות מחדש‪ ,‬הנפח ביניהן קטן‪ ,‬לחץ הנוזל גדל והוא נסנק החוצה מבית‬
‫המשאבה‪ .‬מאחר שגלגלי השיניים מותאמים היטב זה לזה ושיני הגג"ש המניע לוחצות על שיני‬
‫הגג"ש המונע‪ ,‬רק כמות זעירה של נוזל מצליחה לברוח חזרה לכיוון צד היניקה‪ .‬גם המרווח הקטן בין‬
‫קצות השיניים לבית המשאבה מונע בריחת נוזל מצד הסניקה לצד היניקה‪.‬‬
‫משאבת גג"ש דו‪-‬כיוונית מצוידת בשני שסתומי יניקה ושני שסתומי סניקה‪ .‬השסתומים נפתחים‬
‫ונסגרים כתוצאה מהפרש הלחצים הפועלים משני צדיהם‪ .‬תפקיד הקפיצים לשכך כוחות אינרציה‬
‫הפועלים על השסתומים כשהם נפתחים ולסייע לסגירתם‪.‬‬
‫את לחץ השמן מכוונים באמצעות שסתום הביטחון‪ ,‬המורכב על המשאבה עצמה או על קו הסניקה‪,‬‬
‫אשר פורק את עודף הלחץ חזרה ליניקת המשאבה או לאגן‪.‬‬
‫ציין את שמה של משאבה שמסוגלת ליצור ואקום – ואינה אחת מהמשאבות הבאות‪ :‬משאבת‬
‫בוכנה‪ ,‬משאבת גלגלי שיניים‪ ,‬משאבה תבריגית‪ .‬תאר בעזרת שרטוט חתך את המבנה ואת‬
‫הפעולה של המשאבה‪] .‬קיץ ‪[1998‬‬
‫ראו‪ :‬משאבה סילונית בתשובה לשאלה מקיץ ‪ ,1989‬ומשאבות ג'בסקו‪ ,‬שבשבים‪ ,‬כנף חצצי סיבובית‬
‫בתשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬
‫ציין מה הן התקלות במקרים הבאים והסבר איך ניתן להתגבר עליהן‪) :‬א( דפיקות במשאבת‬
‫בוכנה; )ב( ספיקה מועטה במשאבה צנטריפוגלית )התקלה אינה במערכת(; )ג( במדחס דו‪-‬‬
‫דרגתי בעל בוכנה אחת נפתח שסתום הבטיחות של הדרגה הראשונה; )ד( בספרטור צנטריפוגלי‬
‫יוצא דלק יחד עם המים בפתח יציאת המים‪] .‬קיץ ‪[1998‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1987‬‬
‫ב‪.‬‬
‫סיבות אפשריות לספיקה נמוכה של משאבה צנטריפוגלית שאינן קשורות במערכת‪:‬‬
‫‪ (1‬המשאבה יונקת אוויר‪ .‬כדי לאתר ולתקן את מקור התקלה‪ ,‬יש לבדוק‪) :‬א( מפלס הנוזל‬
‫במכל; )ב( אם האטם המכני או גובתת המילוא על ציר המשאבה פגומים ואינם אוטמים;‬
‫)ג( אם חיבורי הצנרת והאביזרים השונים על קו היניקה אינם אטומים‪.‬‬
‫‪ (2‬המאיץ סתום חלקית‪ .‬יש לפרק את האימפלר ולנקותו‪.‬‬
‫‪ (3‬מרווח גדול מדי בין שולי המאיץ לבית המשאבה הגורם לנוזל לחזור מצד הסניקה אל צד‬
‫היניקה‪ .‬יש לבדוק אם כפות המאיץ לא נשחקו עקב שימוש ואת המרווח של טבעות‬
‫השחיקה ולשפץ בהתאם לצורך‪.‬‬
‫‪ (4‬כיוון הסיבוב של המשאבה אינו נכון‪ .‬יש לבדוק את חיבורי המנוע החשמלי‪.‬‬
‫שרטט חתך של משאבת טבעת מים והסבר את תפקידה ואת פעולתה‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬
‫ראה תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬
‫הסבר מהי המטרה המשותפת של שלושת הרכיבים הבאים‪ ,‬וכיצד היא מושגת בכל אחד מהם‪:‬‬
‫)א( מצמד צנטריפוגלי של ספרטור; )ב( משנק אוויר בכניסה למדחס; )ג( שסתום סניקה של‬
‫משאבה צנטריפוגלית‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬
‫ג‪.‬‬
‫משאבה צנטריפוגלית מופעלת כששסתום הסניקה שלה סגור‪ ,‬כדי למנוע העמסת יתר של‬
‫המנוע החשמלי המניע אותה‪ .‬כאשר השסתום סגור‪ ,‬ספיקת המשאבה אפס והעומס המופעל‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫על המנוע החשמלי הוא מינימלי‪.‬‬
‫המטרה המשותפת של שלושת הרכיבים הנ"ל היא מניעת העמסת יתר של המנוע החשמלי בהתנעה‪.‬‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט‪ ,‬את המבנה ואת הפעולה של משאבה תחילית )‪ (priming pump‬מסוג‬
‫טבעת מים‪ .‬הסבר מה קובע את הקוטר הפנימי של טבעת המים‪] .‬קיץ ‪[1995‬‬
‫ראה תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט חתך‪ ,‬את המבנה ואת פעולת המשאבה להוצאת אוויר ממשאבה‬
‫צנטריפוגלית )משאבה תחילית ‪ ,(priming pump -‬לפי בחירתך‪] .‬קיץ ‪[1994‬‬
‫ראה תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬
‫שרטט את המנגנונים הבאים‪) :‬א( מנגנון העברת התנועה ממנוע חשמלי עד לבוכנה של משאבה‬
‫דו‪-‬פעולתית‪) .‬חלק משאלה( ]קיץ ‪[1993‬‬
‫מנוע חשמלי‬
‫בוכנת המים‬
‫תמסורת חלזונית‬
‫שרטוט סכמתי של מנגנון העברת התנועה במשאבה‬
‫בוכנאית כפולה חשמלית‬
‫לאלו תקלות תצפה במקרים הבאים‪) :‬א( כאשר יש אוויר בצד היניקה של משאבות מסוגים‬
‫שונים‪ .‬הבא שלוש דוגמאות‪) .‬ב( כאשר אין אוויר ב"בקבוק אוויר" של משאבת בוכנה‪) .‬ג( כיצד‬
‫ניתן להחזיר את המשאבה לפעולה תקינה בכל אחד מהמקרים הנ"ל? )סעיפים א‪-‬ב(‪] .‬קיץ‬
‫‪[1992‬‬
‫א‪.‬‬
‫השפעת הימצאות אוויר בקו היניקה של המשאבות הבאות‪:‬‬
‫)‪ (1‬משאבות צנטריפוגליות‪ :‬המשאבה לא סונקת או ספיקת המשאבה קטנה מדי‪ .‬משאבה‬
‫צנטריפוגלית אינה מסוגלת לשאוב אוויר‪.‬‬
‫)‪ (2‬משאבות בוכנאיות‪ :‬ספיקת המשאבה נמוכה מדי ותנודות לחץ בסניקה‪.‬‬
‫)‪ (3‬משאבות גג"ש ומשאבות בורגיות‪ :‬ספיקת המשאבה קטנה מדי‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫תפקיד תא האוויר בסניקת המשאבה לשכך את תנודות הלחץ‪ ,‬הנוצרות כאשר הבוכנה מגיעה‬
‫לקצה המהלך )נמ"ע ונמ"ת(‪ ,‬שם מהירותה אפס‪ .‬כאשר אין אוויר בתא האוויר‪ ,‬תנודות הלחץ‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫גורמות לריטוטים חזקים בצנרת‪ ,‬להרס אביזרים על הצנרת ולנזקים למשאבה ולשסתומים‬
‫עקב הלם מים‪) .‬ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪(.1987‬‬
‫ג‪.‬‬
‫תיקון התקלות‪:‬‬
‫)‪ (1‬במשאבות צנטריפוגליות יש לבצע פריימינג בקו היניקה )בין באופן ידני ובין על ידי‬
‫משאבת פריימינג( ולדאוג שבית המשאבה יהיה מלא כולו מים‪ .‬כמו כן יש לבדוק את‬
‫האטם המכני או את גובתת המילוא על הציר‪ ,‬כדי לוודא שלא נשאב דרכם אוויר לתוך‬
‫בית המשאבה‪.‬‬
‫)‪ (2‬במשאבות בוכנאיות ובמשאבות בורגיות וגלגלי שיניים יש לבדוק‪ :‬אם המכל ממנו יונקת‬
‫המשאבה מלא‪ ,‬אם האטם המכני או גובתת המילוא תקינים‪ ,‬אם חיבורי הצנרת בקו‬
‫היניקה אטומים‪.‬‬
‫)‪ (3‬כדי להחזיר משאבה בוכנאית לפעולה תקינה לאחר שתא האוויר התרוקן‪ ,‬יש למלא את‬
‫התא באוויר דחוס בלחץ הנמוך ב‪ 0.3 bar -‬לערך מלחץ הסניקה של המשאבה‪.‬‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט חתך‪ ,‬את פעולתה ומבנה של אחת המשאבות‪ :‬משאבה סילונית‪ ,‬משאבת‬
‫שבשבת‪ ,‬משאבת טבעת מים‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬
‫משאבה סילונית )‪ (jet pump‬פועלת על עיקרון ונטורי‪ .‬כאשר מזרימים נוזל או גז דרך נחיר הולך‬
‫ומתכנס‪ ,‬כלומר בעל שטח חתך הולך וקטן‪ ,‬מהירותו ביציאה מהנחיר תהיה גבוהה יותר ולחצו קטן‬
‫יותר מאשר בכניסה לנחיר‪.‬‬
‫במשאבה סילונית פשוטה מוזרמים מים בלחץ דרך נחיר הולך ומתכנס‪ ,‬שבו מהירותם גוברת על‬
‫חשבון לחצם‪ .‬היציאה מן הנחיר קשורה אל תא היניקה‪ .‬המים הפורצים במהירות גבוהה מן הנחיר‪,‬‬
‫פוגעים בנוזל או באוויר הנמצא בתא היניקה‪ ,‬מעניקים לו חלק מן האנרגיה הקינטית שלהם וסוחפים‬
‫אותו הלאה‪" .‬סילוק" חלקיקי הנוזל או האוויר מצינור היניקה הוא הגורם לאפקט השאיבה‪ .‬המים‬
‫והנוזל או האוויר הנשאבים מתערבבים יחד ונסנקים דרך דיפיוזר בעל שטח חתך הולך וגדל‪.‬‬
‫בדיפיוזר גדל הלחץ על חשבון המהירות‪.‬‬
‫שימושי משאבה סילונית‪ :‬יצירת ריק )ואקום( ושאיבת אוויר ממעבה או ממתקן להמתקת מי‪-‬ים‪,‬‬
‫שאיבת מי שיפוליים ומכלים‪ ,‬שאיבת מכלי ביוב‪ ,‬תותח קצף לכיבוי אש ועוד‪ .‬יתרונותיה העיקריים‪ :‬אין‬
‫לה חלקים נעים‪ ,‬ולכן אינה נפגמת כתוצאה משאיבת נוזלים מלוכלכים כמו מי ביוב או מי שיפוליים;‬
‫יכולה לשאוב אוויר ונוזלים; מסוגלת לעבוד גם כשהיא מוצפת כולה מים‪ ,‬אינה זקוקה לתחזוקה‬
‫שוטפת כמו משאבה רגילה‪ ,‬אינה זקוקה לפריימינג‪.‬‬
‫כניסת הנוזל או‬
‫הגז השואב‬
‫דיפיוזר‬
‫יניקת הנוזל או‬
‫הגז הנשאב‬
‫סניקה‬
‫נחיר הולך ומתכנס‬
‫שרטוט סכמתי של משאבה סילונית )צינור ונטורי(‬
‫משאבת שבשבים ‪ -‬ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬
‫משאבת טבעת מים )‪ (water ring pump‬מורכבת ממאיץ סגור‪ ,‬הנע בתוך בית אובלי‪ .‬בתקרת חלל‬
‫השאיבה ‪ 4‬פתחים דמויי ירח‪ ,‬שניים ליניקה ושניים לסניקה‪ .‬לפני ההפעלה ממלאים את חלל‬
‫השאיבה בכמות מדודה של מים‪ .‬התנועה הסיבובית המהירה של המאיץ גורמת למים להסתחרר‪,‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 7‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הם נצמדים לדופן חלל השאיבה ומקבלים את צורתו‪ ,‬צורת טבעת אובלית‪ .‬תוך כדי הסיבוב‬
‫מתרחקים המים מן המרכז באזור פתחי היניקה ומתקרבים אל המרכז באזור פתחי הסניקה‪ .‬תנועות‬
‫ההתקרבות וההתרחקות גורמות להקטנה ולהגדלת חלל השאיבה‪ ,‬ועקב כך ליניקה ולסניקה של‬
‫אוויר‪ .‬האוויר הנשאב נלכד בין הכנפיים ומוסע מפתח היניקה אל פתח הסניקה‪ .‬חשוב להדגיש‪ ,‬כי‬
‫טבעת המים עצמה היא אשר מבצעת את פעולת השאיבה ולא האימפלר; תפקידו להעניק למים‬
‫אנרגיה קינטית ולסחרר אותם בבית המשאבה‪.‬‬
‫כמות המים המוכנסת לחלל השאיבה לפני הפעלת המשאבה חייבת להיות מדויקת‪ ,‬מאחר שהיא‬
‫קובעת את הקוטר הפנימי של טבעת המים‪ .‬כמות מים קטנה מדי )כתוצאה ממילוי לא מספיק או בשל‬
‫התנדפות המים תוך כדי פעולת המשאבה( תיצור שינוי נפח קטן מדי‪ ,‬ספיקת המשאבה תהיה קטנה‬
‫מדי או שלא תשאב כלל‪ .‬כמות מים גדולה מדי תחסום חלקית את פתחי היניקה והסניקה‪ ,‬וספיקת‬
‫המשאבה תקטן‪ .‬אם בית המשאבה יוצף כולו במים‪ ,‬לא תיווצר טבעת מים והמשאבה לא תשאב אוויר‬
‫כלל‪.‬‬
‫משאבת טבעת מים משמשת לריקון אוויר )‪ (priming pump‬מצינור היניקה של משאבות‬
‫צנטריפוגליות‪ ,‬כמדחס אוויר ללחץ נמוך )כאשר נדרש אוויר נקי משמן סיכה( וכמשאבה ליצירת ואקום‬
‫במעבי מערכת קיטור‪.‬‬
‫גבול פנימי של טבעת המים‬
‫פתח יניקה‬
‫פתח סניקה‬
‫מאיץ‬
‫טבעת מים‬
‫מסתובבת‬
‫פתח יניקה‬
‫פתח סניקה‬
‫שרטוט סכמתי של משאבת טבעת מים‬
‫)מבט אל תקרת בית המשאבה(‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 8‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוטי חתך‪ ,‬את מבנן ופעולתן של שתיים מתוך המשאבות האלה‪ :‬משאבה‬
‫ידנית‪ ,‬משאבת כנפיים גמישות‪ ,‬משאבת שבשבת‪] .‬קיץ ‪[1988‬‬
‫משאבה ידנית חצי‪-‬סיבובית משמשת לשאיבת כמויות קטנות של דלקים‪ ,‬שמנים או מים‪ .‬במרכז בית‬
‫המשאבה מורכבת כנף‪ ,‬המחוברת לידית ההפעלה ונעה בתנועה חצי סיבובית שמאלה וימינה‪ .‬הכנף‬
‫מצוידת בשני שסתומי סניקה אל‪-‬חוזרים‪ .‬שתי מחיצות‪ ,‬בחלקו התחתון של בית המשאבה‪ ,‬יוצרות‬
‫תא יניקה הקשור אל פתח היניקה‪ .‬על כל אחת מהמחיצות הללו מותקן שסתום יניקה אל‪-‬חוזר‪ .‬חלקי‬
‫המשאבה עשויים יצקת ברונזה‪ .‬ציר המשאבה אטום על ידי גובתת‪-‬מילוא‪.‬‬
‫כאשר מסובבים את ידית ההפעלה ימינה‪ ,‬גדל הנפח בין הכנף הניידת לבין המחיצה השמאלית‪ ,‬ונוזל‬
‫נשאב מתא היניקה אל תא השאיבה השמאלי‪ .‬במהלך תנועה זו נפתח שסתום היניקה השמאלי‬
‫ונסגר שסתום הסניקה השמאלי‪ ,‬ונוזל המצוי בתא הסניקה נדחק החוצה על ידי הכנף הניידת‪ .‬בו‬
‫זמנית מתבצעת סניקה בתא השאיבה הימני‪ ,‬שם נסגר שסתום היניקה ונפתח שסתום הסניקה‪ ,‬ונוזל‬
‫מתא היניקה הימני ממלא את תא הסניקה‪ .‬הזזת ידית ההפעלה שמאלה תגרום לפעולה הפוכה‪:‬‬
‫יניקה בתא השאיבה הימני וסניקה בתא השאיבה השמאלי‪ .‬בכל פעם שנוספת כמות נוזל אל תא‬
‫הסניקה‪ ,‬נדחקת החוצה כמות זהה של נוזל אל מחוץ למשאבה‪.‬‬
‫שרטוט סכמתי של משאבה ידנית חצי סיבובית‬
‫משאבת כנפיים גמישות )משאבת ג'בסקו( משמשת כמשאבת קירור מי‪-‬ים במנועים קטנים ומהירים‪.‬‬
‫למשאבה מאיץ גמיש‪ ,‬העשוי מגומי סינתטי‪ .‬אל החלק הפנימי העליון של בית המשאבה מחוברת‬
‫פיקה דמויית ירח‪ ,‬היוצרת את הבית האובלי בתוכו נע המאיץ‪ .‬כשהכנף עוזבת את הפיקה היא‬
‫מתיישרת‪ ,‬הנפח בינה לבין הכנף שלפניה גדל‪ ,‬וכתוצאה מכך נוצר במקום תת‪-‬לחץ הגורם לשאיבת‬
‫נוזל מפתח היניקה‪ .‬הנוזל הנשאב ממלא את החלל בין שתי כנפיים סמוכות ומוסע הלאה‪ .‬כאשר‬
‫הכנף התורנית מגיעה אל קצהו השני של האקצנטר‪ ,‬היא מתכופפת‪ ,‬החלל בינה לבין הכנף שאחריה‬
‫קטן‪ ,‬והנוזל נסנק אל פתח הסניקה‪ .‬המאיץ מולבש בכוח על ציר משונן‪ ,‬והוא ניתן להחלפה לאחר‬
‫פירוק המכסה‪ .‬אטם מכני מונע דליפת מים מבית המשאבה סביב הציר‪ .‬המשאבות מסוג זה עשויות‬
‫בדרך כלל יצקת ברונזה‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 9‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פיקה‬
‫פתח סניקה‬
‫פתח יניקה‬
‫אימפלר מגומי‬
‫סינתטי‬
‫שרטוט סכמתי של משאבת כנפיים גמישות )ג'בסקו(‬
‫משאבות שבשבים )‪ (vane pumps‬נחלקות לשני סוגים‪ ,‬לפי צורת בית המשאבה‪:‬‬
‫‪ (1‬משאבות בעלות בית עגול‪ ,‬כשהרוטור אינו מותקן במרכזו )רוטור אקצנטרי(‪.‬‬
‫‪ (2‬משאבות בעלות בית אובאלי‪ ,‬כשהרוטור מותקן במרכזו )רוטור קונצנטרי(‪.‬‬
‫רוטור‬
‫שבשב‬
‫בית משאבה‬
‫שרטוט סכמתי של משאבת שבשבים‬
‫המשאבה המתוארת היא בעלת רוטור אקצנטרי‪ .‬הרוטור מצויד במספר חריצים רדיאליים‪ ,‬בתוכם‬
‫מחליקים בתנועה קווית כנפי מתכת מלבניות או צילינדריות‪ .‬עם סיבוב הרוטור פועל על הכנפיים כוח‬
‫צנטריפוגלי‪ ,‬הן נזרקות החוצה ונצמדות לדופן בית המשאבה שבו ממוקם הרוטור בצורה אקצנטרית‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 10‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫החלל בין הכנפיים ובית המשאבה גדל וקטן לסירוגין בגלל האקצנטריות של סיבוב הרוטור‪ ,‬כך‬
‫שבחצי סיבוב אחד נוצרת יניקה ובחצי השני נוצרת סניקה‪ .‬השמן שנינק ממלא את החללים בין‬
‫הכנפיים ומוסע על ידן אל פתח הסניקה‪ .‬היות שפעולת הכנפיים תלויה בכוח הצנטריפוגלי‪ ,‬המשאבה‬
‫תתחיל לשאוב רק כשתגיע למהירות סיבוב מסוימת‪ .‬בית המשאבה‪ ,‬הרוטור והכנפיים עשויים‬
‫סגסוגת פלדה מוקשית‪ .‬ספיקת המשאבה גדולה יותר ככל שהאקצנטריות גדולה יותר‪.‬‬
‫במשאבות‪ ,‬שבהן פתח יניקה אחד ופתח סניקה אחד‪ ,‬פועל על הרוטור והמסבים דחף צידי כתוצאה‬
‫מהפרש הלחצים בין היניקה והסניקה‪ ,‬אורך החיים שלהן מתקצר והן אינן מתאימות לבניית לחצים‬
‫גבוהים‪ .‬ניתן לפתור את בעית הדחף הרדיאלי על ידי התקנת שני פתחי יניקה נגדיים ושני פתחי‬
‫סניקה נגדיים הקשורים בתעלות פנימיות‪ .‬משאבות מסוג זה מתאימות לאספקת שמן בלחץ גבוה‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 11‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫שרטט חתך של משאבה תבריגית )לאספקת שמן למנוע דיזל(‪ .‬ציין בשרטוט כיצד ניתן לכוון את‬
‫לחץ השמן לערך הרצוי‪] .‬קיץ ‪[1987‬‬
‫בורג כיוון‬
‫שסתום ביטחון‬
‫וויסות לחץ‬
‫רוטור בורגי‬
‫גלגל שיניים מניע‬
‫גלגל שיניים מונע‬
‫מסב‬
‫שרטוט סכמתי של משאבה בורגית עם שסתום ויסות לחץ‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 12‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫לאלו תקלות תצפה במקרים הבאים‪) :‬א( אין אוויר בבקבוק אוויר של משאבת בוכנה‪) .‬ב( אין‬
‫אוויר במיכל הידרופור לאספקת מים לאנייה‪ .‬כיצד ניתן להחזיר המצב לפעולה תקינה בכל אחד‬
‫מהמקרים הנ"ל? ]קיץ ‪[1987‬‬
‫הסניקה במשאבה בוכנאית פוסקת כאשר הבוכנה מגיעה לקצה המהלך‪ ,‬בו מהירותה אפס‪,‬‬
‫וכתוצאה מכך לחץ הסניקה נופל זמנית‪ .‬תנודות הלחץ גורמות לריטוטים חזקים בצנרת‪ ,‬להרס‬
‫אביזרים על הצנרת ולנזקים למשאבה ולשסתומים עקב הלם מים‪ .‬תפקיד תא האוויר בסניקת‬
‫המשאבה לשכך את תנודות הלחץ‪ .‬התא מלא אוויר אטמוספרי‪ ,‬אשר בזמן פעולת המשאבה‬
‫נדחס על ידי הנוזל הנסנק ולחצו עולה‪ .‬כאשר הבוכנה מגיעה לקצה המהלך ולחץ הנוזל‬
‫מתחיל ליפול‪ ,‬מתפשט האוויר הדחוס וגורם לנפילה הדרגתית ולא פתאומית בקו הסניקה של‬
‫המשאבה‪ .‬בנוסף לכך‪ ,‬כאשר הבוכנה מתחילה לסנוק במהלך הבא‪ ,‬כרית האוויר מונעת עלייה‬
‫פתאומית של לחץ הסניקה‪ .‬כדי להחזיר את המשאבה לפעולה תקינה‪ ,‬יש למלא את תא‬
‫האוויר באוויר דחוס בלחץ הנמוך ב‪ 0.3 bar -‬לערך מלחץ הסניקה של המשאבה‪ .‬קיימות‬
‫משאבות המצוידות בתא אוויר גם על קו היניקה‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫שרטט מתווה של משאבה מסוג המאפשר שינוי הספיקה מאפס עד מקסימום ושינוי כיוון זרימת‬
‫הנוזל‪ .‬הסבר בקיצור פעולתה‪] .‬קיץ ‪[1986‬‬
‫המשאבה המתוארת היא משאבה בוכנאית סובבת רדיאלית )‪ .(Hele-Shaw‬בית הצילינדרים מונע‬
‫על ידי מנוע חשמלי‪ ,‬והוא מסתובב סביב ציר נייח בכיוון סיבוב קבוע‪ .‬הבוכנות נעות יחד עם בית‬
‫הצילינדרים בתנועה סיבובית‪ .‬מוטות הבוכנות מחוברים באמצעות זחלנים לטבעת צפה‪ ,‬שאינה‬
‫מסתובבת אך ניתן להזיזה ימינה ושמאלה‪ .‬הציר הנייח מצויד בשני מעברי שמן נפרדים‪.‬‬
‫כאשר הטבעת במרכז בית המשאבה‪ ,‬הבוכנות אינן נעות בתנועה קווית בתוך הצילינדרים שלהן‪,‬‬
‫וספיקת המשאבה אפס‪ .‬כאשר מזיזים את הטבעת ימינה‪ ,‬נלחצות הבוכנות אל מרכז המשאבה בחצי‬
‫הסיבוב העליון ונמשכות החוצה בחצי הסיבוב התחתון‪ .‬כתוצאה מכך נשאב שמן מהפתח התחתון‬
‫ונסנק אל הפתח העליון‪ .‬כאשר מזיזים את הטבעת שמאלה‪ ,‬נלחצות הבוכנות אל מרכז המשאבה‬
‫בחצי הסיבוב התחתון‪ ,‬ונמשכות החוצה בחצי הסיבוב העליון‪ .‬במצב זה נשאב שמן מן הפתח העליון‬
‫ונסנק אל הפתח התחתון‪.‬‬
‫טבעת צפה‬
‫יניקה‬
‫סניקה‬
‫סניקה‬
‫יניקה‬
‫הטבעת מוזזת שמאלה‬
‫ציר נייח עם מעברים‬
‫פנימיים‬
‫בית צילינדרים‬
‫מסתובב‬
‫הטבעת מוזזת ימינה‬
‫הטבעת הצפה במרכז‬
‫שרטוט סכמתי של משאבה בוכנאית סובבת רדיאלית‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 13‬מתוך ‪14‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫שרטט מתווה בחתך המסביר את עיקרון הפעולה של משאבה מסוג ספיקה משתנה ) ‪variable‬‬
‫‪ .(delivery pump‬הסבר בקיצור פעולתה‪] .‬קיץ ‪[1985‬‬
‫המשאבה המתוארת היא בוכנאית סובבת צירית )‪ ,(axial piston pump‬בה הבוכנות מסודרות סביב‬
‫ציר ההנעה ובמקביל לו‪ .‬בית הצילינדרים ואיתו הבוכנות מונעים בתנועה סיבובית על ידי מנוע‬
‫חשמלי‪ .‬התנועה הקווית של הבוכנות נוצרת על ידי דיסקת הטייה )‪ (swash plate‬נייחת‪ .‬הבוכנות‬
‫מחוברות לדיסקת ההטייה באמצעות חיבורים מפרקיים‪ ,‬אשר נעים במעגל בתוך מסילה בדיסקת‬
‫ההטייה עצמה‪ .‬כאשר הבוכנות נדחפות פנימה על ידי דיסקת ההטייה הן סונקות‪ ,‬וכאשר הן נמשכות‬
‫החוצה הן יונקות‪ .‬בבית המשאבה שתי תעלות‪ ,‬אחת ליניקה והשניה לסניקה‪ .‬שינוי הספיקה נעשה‬
‫על ידי שינוי זווית ההטייה של הדיסקה‪ .‬כאשר הדיסקה ניצבת לציר ההנעה‪ ,‬הבוכנות מסתובבות אך‬
‫אינן נעות בתנועה קווית וספיקת המשאבה אפס‪ .‬כאשר מטים את דיסקת ההטייה בזווית מסוימת‪,‬‬
‫הבוכנות נעות בתנועה קווית בתוך הצילינדרים שלהן והמשאבה יונקת וסונקת‪ .‬ככל שזווית ההטייה‬
‫גדולה יותר‪ ,‬אורך המהלך של הבוכנות גדול יותר ולפיכך הספיקה גדולה יותר‪.‬‬
‫משאבות מסוג זה משמשות לאספקת שמן בלחץ גבוה ובספיקה משתנה במערכות הגה ובמערכות‬
‫הידראוליות‪.‬‬
‫דיסקת הטיה לשינוי‬
‫הספיקה‬
‫בית צילינדרים מסתובב‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫ציר מניע‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫בוכנה‬
‫בית משאבה נייח עם‬
‫מעברים פנימיים‬
‫בוכנות‬
‫פתח יניקה‬
‫פתח סניקה‬
‫‪B-B‬‬
‫‪A-A‬‬
‫שרטוט סכמתי של משאבה בוכנאית סובבת צירית בעלת ספיקה משתנה‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬משאבות )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 14‬מתוך ‪14‬‬