पंप (उत्तरार्ध)

आमचा भाग दुष्काळी प्रदेश असल्यामुळे जमिनीखालील पाण्याचे झरे खूप खोल खणल्यावर मिळत. त्यामुळे माझ्या लहानपणी तरी आमच्या गावात हँडपंप नव्हतेच. आमच्या गावाबाहेर असलेल्या एका मळ्यातल्या विहिरीवर मी पहिल्यांदा पाण्याचा पंप पाहिला. घरातल्या रॉकेलच्या किंवा स्टोव्हच्या पंपापेक्षा हा खूपच निराळा दिसत होता. आकृती ५ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे एका बाजूने त्याला जोडलेला लांबलचक पाईप विहिरीत खोलवर नेऊन सोडला होता आणि दुस-या बाजूचा छोटासा पाईपचा तुकडा एका उथळ हौदात सोडून ठेवला असायचा. पंपाला जोडलेले इंजिन सुरू केले की विहिरीतले पाणी आपोआप त्या हौदामध्ये बदाबदा कोसळू लागायचे. तिथून पुढे पाटांमधून वळवत वळवत ते पाणी पिकांना दिले जात असे.

आकृती ५

मी लहानपणी पाहिलेल्या त्या पंपाला डिझेल इंजिन जोडलेले होते, पण एकदा परगावी नातेवाइकांकडे गेलो असताना इलेक्ट्रिक मोटरवर चालणारा पाण्याचा पंपसेटही दिसला. दोन्हीमधला पंपाचा भाग दिसायला तसा सारखाच होता, फक्त पंपातून बाहेर आलेल्या फिरत्या दांड्याला (शाफ्टला) अवजड इंजिनाऐवजी सुटसुटीत विजेची मोटर जोडलेली होती. शंखाच्या आकाराच्या त्या अजब पात्राच्या आतमध्ये एक चक्र असते आणि पंप सुरू करताच ते गरगर फिरू लागते आणि पंपामधून पाणी बाहेर पडते, एवढा बोध त्या वयात झाला होता. 'सेंट्रिफ्यूगल' प्रकारच्या या पंपाची रचना रॉकेलच्या किंवा सायकलच्या पंपांपेक्षा अगदीच वेगळी असते. आकृती ६ मध्ये दाखवल्यानुसार 'व्हॉल्यूट केसिंग' आणि 'इंपेलर' हे या पंपाचे मुख्य भाग असतात. इंपेलरचा आकार अनेक वक्राकृती पाकळ्या असलेल्या फुलासारखा असतो. फुलाच्या मधोमध देठ असतो तसा या इंपेलरला एक 'शाफ्ट' (दांडा) जोडलेला असतो. हा शाफ्ट गरगर फिरवला की इंपेलरचे चक्र फिरू लागते. हे चाक शंखासारखा आकार असलेल्या एका पात्रात बसवलेले असते. त्या पात्राला 'व्हॉल्यूट केसिंग' अशी संज्ञा आहे. 'इन्व्हॉल्यूट' या प्रकारच्या वक्ररेषेचा आकार देऊन बनवले जात असल्यामुळे हे नाव त्या केसिंगला दिले आहे. मध्यबिंदूपासून त्याच्या परिघापर्यंतचे अंतर (त्रिज्या) सारखे वाढत जाणे हे या आकाराचे वैशिष्ट्य आहे.

इंपेलरच्या पाकळ्यांची रचना अशा प्रकारे केलेली असते की त्याचे चक्र फिरू लागताच त्या पाकळ्या त्यांच्या केंद्रबिंदूपाशी असलेल्या द्रवाला (पाण्याला) बाहेरच्या बाजूला वेगाने ढकलतात. विशिष्ट कोन करून केसिंगला आपटल्यानंतर ते पाणी केसिंगच्या आकारानुसार वक्ररेषेत फिरू लागते. मध्यभागातून परिघाकडे आणखी पाणी येतच असते. इन्व्हॉल्यूटच्या आकारामुळे केसिंगचा परिघ आणि इंपेलरचे वर्तुळ यामधली मोकळी जागा क्रमाक्रमाने वाढत जाते आणि त्यातून गोल फिरणा-या पाण्याचा प्रवाह निर्माण होतो. इन्व्हॉल्यूटच्या मुळापासून मुखापर्यंत वहात आलेल्या पाण्याला बाहेर जाण्याचा मार्ग मिळाल्यावर ते पंपामधून वेगाने बाहेर पडते. अशा प्रकारे वर्तुळाच्या केंद्रापासून दूर जाण्याच्या प्रवृत्तीला 'सेंट्रिफ्यूगल' म्हणतात. यावरून अशा प्रकारच्या पंपांना 'सेंट्रिफ्यूगल पंप' असे नांव दिले आहे.

आकृती ६

कोणतीही वस्तू वर्तुळाकार मार्गाने गतिमान असताना (गोल गोल फिरत असताना) त्या वर्तुळाच्या केंद्रापासून दूर फेकली जात असल्याचा अनुभव आपल्याला रोजच्या जीवनात येतो. लहान बाळाच्या पाळण्यावर टांगलेले खेळणे किंवा जत्रेतील मेरी गो राउंडमधले घोडे त्यांना जोडणारे चक्र फिरू लागताच बाजूला फेकले जात असताना दिसतात. मोटारीतून जाताना वळणावर आपण बसल्याजागी बाहेरच्या बाजूला सरकतो. ही 'सेंट्रिफ्यूगल फोर्स'ची उदाहरणे सुपरिचित आहेत. द्रवरूप पदार्थ वाहू शकत असल्यामुळे त्यांवर होणारा परिणाम जास्त सहजपणे लक्षात येतो. मिक्सरमध्ये ताक घुसळताना ते भांड्याच्या कडेने वरपर्यंत उसळतांना दिसते. चित्रात दाखवल्याप्रमाणे एका पातेल्यात पाणी भरले तर ते स्थिर असतांना पाण्याची पातळी सपाट दिसते. तेच पातेले गोल गोल फिरवले की त्याच्या मध्यभागातले पाणी कडेला सरकते आणि पातेल्याबाहेर उसळते. पाण्याची पातळी वक्राकार होऊन मध्यभागी खड्डा पडलेला दिसतो. पातेल्याच्या फिरण्याचा वेग वाढवत नेला तर हा खड्डा अधिकाधिक खोल होत जातो आणि अधिकाधिक पाणी पातेल्याच्या बाहेर पडते.

सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे कार्य याच तत्त्वावर चालते. पण खोल विहिरीत असलेले पाणी उचलले जाऊन जमिनीच्या वर कसे येते, या कोड्याचा उलगडा त्यातून होत नाही. असा एक पंपसेट आणून तो विहिरीच्या काठावर बसवला, त्याला विजेचे कनेक्शन दिले, पाईप जोडून तो विहिरीच्या पाण्यात खोलवर बुडवला आणि बटन दाबले की मोटर फिरू लागेल, पंपाचा इंपेलर फिरत असल्याचे आवाज त्यातून येतील, पण पाण्याचा मात्र एक थेंबसुध्दा बाहेर येणार नाही. 'आडातच नसेल तर पोह-यात कुठून येणार?' अशी म्हण आहे. इथे मात्र आडात भरपूर पाणी असले तरी ते सेंट्रिफ्यूगल पंपाच्या बाउलमध्ये आल्यानंतरच इंपेलर त्याला पंपाच्या बाहेर ढकलू शकतो. कोणताही द्रवपदार्थ आपण ओढू शकत नाही, त्याला फक्त ढकलू शकतो; पण पृथ्वी मात्र अदृश्यपणे पाण्यालासुद्धा आपल्याकडे ओढण्याचे काम गुरुत्वाकर्षणातून करत असते. या तत्त्वाचा उपयोग विहिरीतील पाणी पंपामार्फत बाहेर काढण्यात केला जातो.

पुन्हा आकृती ५ पहा. चित्रात दाखवल्याप्रमाणे पंपाला जोडलेला पाईप पाण्यात बुडवला जातोच, त्याच्या तळाशी एक 'फूटव्हॉल्व्ह' बसवतात. ही झडप फक्त आतल्या बाजूला उघडते. ती विहिरीतल्या पाण्याला पाईपच्या आत जाऊ देते, पण पाईपात आलेल्या पाण्याच्या वजनानेच ती घट्ट मिटते आणि आतील पाण्याला विहिरीत परत जाऊ देत नाही. नवा पंप बसवल्यानंतर त्याला जोडलेला पाईप आणि पंपाचे पात्र (केसिंग), आधी त्यात पाणी ओतून ते पाण्याने पूर्णपणे भरतात. पंपामधील हवेला बाहेर जाण्यासाठी वरच्या बाजूला एक 'व्हेंट होल' ठेवलेले असते किंवा 'व्हेंट व्हॉल्व्ह' बसवलेला असतो. त्यातून पाणी बाहेर येऊ लागणे ही पंपाचे केसिंग पाण्याने भरल्याची खूण आहे. त्यानंतर त्याला घट्ट टोपण बसवून झाल्यानंतर पंपाची मोटर सुरू करतात. आता इंपेलरच्या केंद्रभागी असलेले पाणी वेगाने बाहेर फेकले जाते आणि तिथून ते बाहेर पडते. त्यामुळे त्या ठिकाणी निर्वात पोकळी निर्माण होते. या वेळी फूटव्हॉल्व्हवर आतल्या बाजूने त्यात असलेल्या पाण्याचे वजन त्याला बंद करत असते, तर बाहेरच्या बाजूने वातावरणातील हवेचा दाब विहिरीमधील पाण्याला ढकलून त्या झडपेला उघडत असतो. बाहेरील पाण्याचा जोर जास्त असला तर झडप उघडून ते पाणी आत शिरते आणि पंपातील निर्वात पोकळी भरून काढते. नव्याने आत येऊ पाहणारे विहिरीमधले पाणी पंपाच्या केंद्रभागी रिकामी झालेली जागा घेते. ते बाहेर फेकले गेले की आणखी नवे पाणी आत येते. अशा प्रकारे पंपामधून पाण्याचा अखंड प्रवाह चालत राहतो.

वातावरणाचा दाब सुमारे दहा मीटर उंच पाण्याचा स्तंभ तोलून धरू शकण्याइतका असतो. पण फूटव्हॉल्व्ह उघडण्यासाठी लागणारा जोर, पाण्याच्या प्रवाहाला घर्षणामुळे पाईपात होणारा विरोध, वातावरणाच्या दाबात वेळोवेळी होत असलेला बदल वगैरेंचा विचार करता प्रत्यक्षात विहिरीतले पाणी सात आठ मीटरपर्यंत वर चढू शकते आणि पंपातून त्याचा प्रवाह चालत राहतो. मात्र पंप सुरू करण्यापूर्वी त्याचे 'केसिंग' आणि 'सक्शन पाईप' यांचे पाण्याने भरलेले असणे आवश्यक असते. ते नसले तर वर सांगितल्याप्रमाणे पंप पाण्याला वर उचलून बाहेर टाकू शकणार नाही. यासाठी आधी ते पाण्याने भरून घ्यावेच लागतात. याला पंपाचे 'प्राइमिंग' म्हणतात. हे सुलभ रीतीने करण्यासाठी वेगळी व्यवस्था केलेली असते.

भूमिगत पाण्याला उपसून जमिनीवर आणण्यासाठी माणसाला पडणारे कष्ट अशा प्रकारे वाचल्यानंतर पंपाच्या क्षमतेचा उपयोग करून अनेक नव्या गोष्टी माणूस करू लागला. ज्या भागात या पूर्वी पाटाचे पाणी वाहत जाऊ शकत नव्हते, अशा जमिनींना पंपाने पाणीपुरवठा करून त्या लागवडीखाली आणल्या. ठिबकसिंचन आणि फवारासिंचनाने झाडाच्या मुळांना किंवा त्यांच्या शेंड्यावर, जिथे हवे तिथे पाणी देता येऊ लागले. बहुमजली इमारती बांधून त्यांच्या वरच्या मजल्यापर्यंत पाणी चढवण्याची सोय झाली. गावे, शहरे यांच्यासाठी पाणीपुरवठ्याच्या केंद्रीय योजना करून नळावाटे घरोघरी पाणी पोचवले गेले. लग्नसमारंभासारख्या प्रसंगी सजावटीसाठी तात्पुरते कृत्रिम कारंजे थुईथुई नाचवले जाऊ लागले. यासारखी अनंत कामे पंपांमुळे शक्य झाली. कारखान्यांमध्ये होत असलेला पंपांचा वापर पाहिला तर इंजिनानंतर पंप हेच सर्वाधिक उपयोगाचे यंत्र आहे, असे म्हणता येईल.

निरनिराळी लहानमोठी कामे करण्यासाठी वेगवेगळ्या प्रकारच्या आणि आकारांच्या पंपाचा उपयोग केला जातो. पण योग्य अशा पंपाची निवड करण्यासाठी सर्वात आधी दोन मुख्य बाबी पाहतात. पहिली म्हणजे दर मिनिटाला किती गॅलन किंवा दर सेकंदाला किती लीटर किंवा घनमीटर पाणी त्याने पुरवायला हवे. याला पंपाची क्षमता किंवा कपॅसिटी म्हणतात. दुसरी गोष्ट अशी की ते पाणी किती उंच उचलण्याची गरज आहे. याला 'हेड' असे म्हणतात. पंपापासून जितक्या उंचावर पाणी चढवायचे आहे तेवढा पाण्याचा दाब त्यावर पडतो. त्यामुळे 'पंपाचे हेड' आणि 'पाण्याचा दाब' हे समानार्थी शब्द आहेत.

सेंट्रिफ्यूगल पंपाचे कार्य पाहता असे लक्षात येईल की त्याच्या इंपेलरचा व्यास जितका जास्त असेल तितक्या जास्त वेगाने पाणी परिघाकडे फेकले जाते आणि ते अधिक उंच जाऊ शकते. यामुळे जास्त हेड हवे असेल तर इंपेलरचा व्यास मोठा घेतात. इंपेलरची रुंदी वाढवली तर जास्त पाणी त्यात सामावले जाते आणि 'कपॅसिटी' वाढते. त्याचा फिरण्याचा वेग वाढवला तर दर मिनिटाला अधिक पाणी अधिक वेगाने बाहेर फेकले जाईल म्हणजे 'हेड' आणि 'कपॅसिटी' या दोन्ही गोष्टी वाढतील. याशिवाय आणखी काही उपाय करून पंपाची कार्यक्षमता आणि उपयोग वाढवता येतो, पण या सर्व गोष्टींना मर्यादा असतात. त्यांचा विचार करून आणि मुख्य म्हणजे आपली गरज कमीत कमी खर्चात कशी भागवता येईल या दृष्टीने पंपाची निवड केली जाते. दुस-या बाजूने विचार केला तर आपली गरज वारंवार बदलण्याची शक्यता असते आणि त्यासाठी रोज वेगवेगळा पंप बसवता येत नाही. त्यामुळे जो पंप आपण बसवू त्याने आपली कमीत कमी पासून जास्तीत जास्त जेवढी गरज असेल ती कशी पुरी करता येईल हे पहावे लागते किंवा आपल्याकडे असलेला पंप ज्या रेंजमध्ये काम करू शकेल त्यानुसार आपल्या गरजा ठरवाव्या लागतात.