تقسیم بندی انواع پمپ

تعریف پمپ

پمپ دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌کند و نتیجه آن افزایش انرژی پتانسیل (فشار سیال عبوری از پمپ) و یا انرژی جنبشی (سرعت سیال و انتقال سیال) می‌باشد. به صورت کلی پمپ‌ها به دو رده پمپ‌های دینامیکی و پمپ‌های جابجایی مثبت تقسیم می‌گردند. پمپ‌های دینامیکی پمپ‌هایی هستند که در آن‌ها انتقال انرژی به سیال به صورت دینامیکی می‌باشد.

پمپ‌های جابجایی مثبت پمپ‌هایی هستند که سیال توسط آن‌ها جابجا می‌گردد. به عبارتی تفاوت دو نوع پمپ اشاره شده در نحوه انتقال انرژی به سیال است. با مثال زیر می‌توان تفاوت دو نوع پمپ فوق را بیان کرد. فرض کنید قرار است تکه سنگی از سطح زمین به ارتفاع 10 متری منتقل شود.

این عمل را می‌توان به دو طریق انجام داد: روش اول این است که با بستن سنگ به یک تکه نخ و چرخاندن و رها کردن ناگهانی آن سنگ به ارتفاع مورد نظر پرتاب کرد و در روش دوم می‌توان سنگ را از طریق جابجا کردن مثال استفاده از پلکان به ارتفاع 10 متری منتقل کرد. همانطور که ملاحظه می‌کنید در هر دو روش انرژی خاصی به صورت پتانسیل به سنگ داده می شود ولی در روش اول به صورت دینامیکی (سرعت) و در روش دوم به صورت جابجایی و در نهایت سنگ به ارتفاع مورد نظر منتقل شده است.

انواع پمپ‌ها

پمپ‌های جابجایی مثبت:

پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا در پمپ‌های سانتریفوژ همراه با افت زیاد خواهد بود. امروزه با توجه به شرایط خوب توربو پمپ‌ها سعی بر استفاده هر چه بیش‌تر از این پمپ‌ها می‌باشد. ولی به دلایل اقتصادی برای سیالات ویسکوزیته استفاده از این نوع پمپ‌ها مقرون به صرفه نیست. استفاده از پمپ‌های دوار یا پمپ‌های پیستونی امکان پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا را فراهم می‌کند.

پمپ‌های رفت و برگشتی:

پمپ‌های رفت و برگشتی از جمله پمپ‌های جابجایی مثبت می‌باشند. تلمبه‌های خانگی قدیمی نمونه ساده پمپ‌های رفت و برگشتی پیستونی می‌باشند. پمپ رفت و برگشتی از مجموعه یک سیلندر و یک پیستون که متصل به یک اهرم حرکت دهنده می‌باشد، تشکیل شده است. حرکت پیستون از طریق اهرم بندی از بالا تامین می‌گردد. با بالا رفتن پیستون و ایجاد خلاء در داخل سیلندر سیال به داخل سیلندر از مخزن مکش مکیده می‌شود و همزمان آب بالای پیستون از مسیر نشان داده شده به بیرون فرستاده می‌شود. در برگشت با پایین آمدن پیستون و اعمال فشار به سیال داخل سیلندر، سیال از سوپاپ‌های نصب شده بر روی پیستون عبور کرده و به بالای آن رانده می‌شود. تکرار مراحل فوق منجر به پمپاژ سیال به روش جابجایی خواهد شد. در مسیر ورودی به پمپ یک سوپاپ ورودی نصب شده که مانع برگشت سیال به داخل مخزن در زمان پایین آمدن پیستون می‌گردد.

پمپ‌های دیافراگمی:

عمل پمپاژ در یک پمپ دیافراگمی شبیه پمپپ یستونی یک طرفه است. با نفوذ دیافراگم به قسمت بالای حفره پمپ سیال از طریق سوپاپ یکطرفه لوله مکش وارد پمپ می شود. با پایین رفتن دیافراگم سیال از طریق سوپاپ یک طرفه لوله خروجی از سیلندر خارج می‌شود. با تکرار شدن این چرخه، سوپاپ خروجی در اثر فشار ناحیه خروجی و مکش ایجاد شده توسط ضربه ورودی بسته می‌شود.

اغلب پمپ‌های دیافراگمی به شیوه مکانیکی عمل می‌کنند، اما برخی از آن‌ها نیز بر اثر فشار هوا کار می‌کنند. این پمپ‌های هوایی بر حسب نوع پمپ می‌توانند با هوای فشرده یا خلاء کار کنند. این پمپ‌ها به لحاظ ساختمان ساده‌ای که دارند، به عنوان پمپ‌های اندازه‌گیر، انتقال و یا چاهکی عمل می‌کنند. همچنین می توانند برای انتقال سیال، دو غاب و یا پساب به کار گرفته شوند. مسیر حرکت دیافراگم در پمپ مکانیکی توسط یک میله رابط قابل تنظیم یا مکانیزم دیگری کنترل این مسیر حرکت در پمپ‌های هوایی با استفاده از یک نگهدارنده قابل تنظیم، دیافراگم کنترل می‌شود. این نگهدارنده به جای تنظیم حرکت کلی آن، حرکت رو به بالای دیافراگم را محدود می‌کنند.

برای انتقال مواد شیمیایی یا سایر سیالات، آستر پمپ‌ها باید از فولاد ضد زنگ یا دیگر فلزات مقاوم در برابر خوردگی ساخته می‌شود. یاطاقان‌های نگهدارنده محور معمولا از نوع غلاف یا بوش هستند، که یا به محور پرس می‌شوند و یا در قسمت انتهای مرکز پوسته جای می‌گیرند. باید به خاطر داشته باشید که جریان سیال در یک پمپ دیافراگمی یک نواخت نبوده، بلکه به صورت منقطع یا ضربه‌ای است.

پمپ‌های دوار:

پمپ‌های دوار جزء دسته پمپ‌های جابجایی مثبت بوده و در صنعت جهت پمپاژ سیالات سنگین (مانند سوخت سنگین و روغن) استفاده می‌شوند. این پمپ‌ها در انواع دنده‌ای، پیچی و پره‌ای وجود دارند. در اینجا بعضی پمپ‌های جابجایی مثبت به طور خلاصه بررسی می‌شوند.

الف) پمپ دوار دنده‌ای (Gear):

این پمپ ساده‌ترین نوع پمپ دوار می‌باشد و در دو نوع داخلی و خارجی ساخته می‌شوند. در این نوع پمپ‌ها سیال در فضای بین دندانه‌ها حبس شده و به بیرون فرستاده می‌شود. دندانه‌ها از نوع Helical& Spur می‌باشند. نوع Helical جریان آرام‌تری را برقرار می‌کند.

در بعضی طرح‌ها سوراخ‌هایی در امتداد شعاع از بالا به پایین دندانه وجود دارد و هر دو فضای بین دنده مجاور را به هم ارتباط می‌دهد. این به خاطر بای پاس کردن سیال از یک دنده به دنده‌ی بعدی است تا از افزایش فشار بیش از حد و اعمال بار زیاد بر یاطاقان‌ها جلوگیری شود. پمپ‌های دنده‌ای امکان پمپاژ سیال با ویسکوزیته‌های مختلف و با فشار ورودی متفاوت را دارند.

به علاوه جریان در سیستم به آرامی و بدون ضربه (پالس) برقرار می‌شود. این پمپ‌ها خود راه انداز هستند و می‌توانند خشک نیز کار کنند. از آن‌جا که این نوع پمپ‌ها تنها دو جزء متحرک دارند، قابلیت نگه داری و در مدار بودن بالایی دارند و در هر دو جهت نیز می‌توانند کارکنند. سرعت پمپ‌های کوچک 1750 تا 3450 دور در دقیقه است و برای پمپ‌های بزرگ‌تر و سیال چسبنده‌تر سرعت کاهش می‌یابد. باتوجه به طراحی این نوع پمپ‌ها که لقی کمی بین دندانه و پوسته می‌باشد، کنترل بر روی جریان سیال به سادگی صورت می‌گیرد و همین نکته منجر به استفاده بیش‌تر این پمپ‌ها در انتقال دقیق سیالات حساس و گران شده است. البته لازم است دقت شود همراه سیال ذرات خورنده نباشد.

همانطورکه قبلا بیان شد سیال در فضای بین دنده‌ها حبس شده، به جلو رانده می‌شود. جنس قطعات پمپ دنده‌ای با توجه به نوع سیال انتخاب می‌شود. جنس دنده‌ها معمولا از فولاد ضد زنگ و بوش‌ها و آب بند مکانیکی از جنس برنز انتخاب می‌شود.

ب) پمپ دوار پره ای  (Vane):

این پمپ‌ها در چند نوع پره کشویی، پره پاندولی، پره بادام کی و پره قابل انعطاف ساخته می‌شوند.

ج) پمپ دوار (Lobe): 

در این پمپ‌ها دو محور وجود دارد که به هر محور یک پروانه دارای تعدادی برجستگی مشابه پمپ های دنده‌های متصل وجود سیال در محفظه پمپ راه اندازی را تسهیل می‌کند. جهت جلوگیری از نشت گاز به درون سیستم در زمان خاموش بودن پمپ لازم است تدابیر لازم در موقع راه اندازی صورت گیرد و گازهای احتمالی سیستم مطابق دستورالعمل تخلیه شود.

عملکرد این نوع پمپ‌ها تقریبا مشابه عملکرد پمپ‌های دنده ایست ولی از آن‌جا که سیال در قطعات بزرگ‌تر به بیرون ارسال می‌شود، جریان سیال به آرامی جریان پمپ‌های دنده‌ای نیست. در این نوع پمپ‌ها سیال در اثر عامل خارجی (فشار هوا یا نیروی ثقل) وارد پمپ می‌شود پس از ورود به پمپ به جلو فرستاده می‌شود. این پمپ برای پمپاژ گستره وسیعی از سیالات چسبنده و محلول‌ها استفاده می‌شود. به علاوه در این نوع پمپ‌ها امکان همراه بودن مواد جامد با سیال نیز وجود دارد زیرا در این نوع پمپ‌ها لقی بیش‌تری بین پروانه و پوسته وجود دار.

د) پمپ دوار پیچی:

این پمپ‌ها مانند چرخ گوشت بوده و دارای یک، دو یا سه چرخ هستند و به نحو مناسب درون پوسته ثابت قرار داده شده‌اند. در پمپ‌های دوار دبی عبوری از پمپ فقط تابع دور محور است و به فشار تولید شده بستگی ندارد. این، خاصیت پمپ‌های دوار را از پمپ‌های سانتریفوژ متمایز می‌کند. تلفات داخلی پمپ‌های دوار که شامل نشتی‌ها می‌باشد معمولا بالاست بنابراین این پمپ‌ها برای فشارهای بالا مناسب نیستند در فشارهای خیلی بالا از پمپ‌های رفت و آمدی پیستونی استفاده شود. چنانچه از نشتی سیال صرف نظر کنیم، دبی عبوری این پمپ‌ها تقریبا ثابت است.

بنابراین منحنی مشخصه یک خط ثابت است ولی با توجه به وجود نشتی این منحنی کمی با افزایش فشار به طرف دبی کم‌تر میل می‌کند. افزایش ویسکوزیته سیال منجر به کاهش دبی عبوری می‌شود و علت این است که سیال نمی‌تواند با سرعت کافی فضای خالی شده داخل پمپ را پر کند. قدرت پمپ نیز با افزایش ویسکوزیته افزایش می‌یابد. اگر چه رایج‌ترین پروانه مورد استفاده در پمپ‌های دنده‌ای از نوع ساده است، اما انواع حلزونی و جناغی آن نیز در بسیاری از پمپ‌ها استفاده می‌شود. در ضمن نوع پروانه هم از سوی سازنده پمپ انتخاب می‌شود.

ه) پمپ‌های دنده حلزونی:

یک پمپ دوار با جابجایی مثبت که در صنعت کاربرد فراوانی دارد (برای انتقال روغن یا دیگرسیالات گرانرو) پمپ دنده‌ای از نوع پیچی است. پمپ پیچی با طرح دو پروانه خود می‌تواند حجم زیادی از روغن را به راحتی انتقال دهد. از آن‌جا که مکانیزم پایه پمپ پیچیده است، تولید آن پر هزینه بوده و در ضمن در برابر مواد ساینده نیز بسیار آسیب‌پذیر است.

در عمل، پمپ پیچی توسط روتور مرکزی یا روتور گرداننده به گردش در می‌آید و دو روتور هرزگرد درگیر با آن نیز به حرکت در می‌آورد. هر دو روتور هرز گرد مشابه هم بوده و دندانه‌های آن‌ها به گونه‌ای است که با روتور گرداننده درگیر می‌شود. با چرخش روتور گرداننده، سیال از یک طرف پمپ کشیده شده و ازطرف دیگر تخلیه می‌شود. از آن‌جا که دنده‌های روتور گرداننده با روتور هرزگرد جفت می‌شوند، سیال در مجرای باز داخل ناحیه دنده‌ها و به سمت خروجی پمپ به جلو رانده می‌شود.

و) پمپ پیچی:

پمپ پیچی نیز مانند پمپ دنده‌ای دو محور از یک پوسته مرکزی صلب از جنس فولاد یا چدن ساخته شده و چنان ماشین کاری می‌شود که بتواند سه روتور را درون خود جای دهد. روتورگرداننده از یک انتهای پوسته بیرون می‌زند. محور روتور‌های هرز گرد معمولا از پوسته انتهایی بیرون نمی‌زنند. انتهای پوسته به صورت مسطح ماشین‌کاری و مته می‌شود تا یاطاقان‌های محور روتور بر روی آن نصب گردنند. برای نقطه‌ای که محور از انتهای پمپ بیرون می‌زند یک نوع واشر آب بندی فراهم می‌شود. روغن‌کاری یاطاقان‌های پمپ توسط خود سیال پمپ شونده صورت می‌گیرد.

یاطاقان‌های برخی پمپ‌های پیچی به جای انتها در پوسته مرکزی قرار می‌گیرند. این یاطاقان‌ها از نوع بوش بوده و سه یاطاقان را نگه داشته و همچنین سطوح داخلی پمپ را تشکیل می‌دهند. همانطور که قبلا گفته شد، مواد ساینده در پمپ می‌توانند باعث گرفتگی یا تسریع در فرسایش روتورها شوند. در ضمن می‌توانند به لحاظ فاصله اندک بین روتور و پوسته دنده باعث صدمه دیدن آن‌ها نیز بشوند. هر سه روتور (یا پیچ) معمولا از یک فلز واحد مثلا فولاد با کربن بالا، فولاد آلیاژی و یا آلیاژهای دیگری با در صد سختی بالا  ساخته می‌شوند.

کاربرد پمپ‌های گریز از مرکز

پمپ‌های گریز از مرکز به لحاظ کاربرد گسترده، هزینه‌ی پایین و نگهداری و تعمیرات آسان، اغلب در واحدهای صنعتی به کار گرفته می‌شوند. بیش‌تر این پمپ‌ها برای انتقال آب و سایر سیالات سبک به کار می‌روند. پمپ‌های مزبور را می‌توان برای پمپاژ دو قاب، خمیر و تراش‌های چوب و یا مواد سنگین دیگر به کار گرفت. اما هنگام پمپاژ این مواد باید شرایط خاصی را در نظر گرفت. تغییر پمپ‌های استاندارد به منظور انتقال مواد سنگین معمولا به پروانه هایی با اندازه و اشکال متفاوت نیاز دارد.

شما حتما بعنوان عضوی از گروه نگهداری تعمیرات تاکنون یک پمپ گریز از مرکز را تعمیر کرده‌اید و یا در انجام تعمیر آن مشارکت داشته‌اید. شاید متوجه شده‌اید که پس از پیاده کردن لوله‌ها و بدنه پمپ، کار برروی قسمت‌های داخلی آن نسبتا ساده است. همین سادگی تعمیرات و نیاز اندک به نگهداری و تعمیرات باعث شده است که کاربرد پمپ‌های گریز از مرکز تا این حد گسترش یابد. در این جا به شرح قطعات داخلی و ساختمان پمپ می پردازیم.

قسمت‌های اصلی یک پمپ گریز از مرکز

- الکترومتور که شامل قسمت الکتریکی پمپ است.
- کوپل یا هم محور سازی که متصل کننده الکترومتر به شافت (محور) پمپ است.
- هوس برینگ که محل قرار گیری برینگ‌ها می‌باشد.
- مکانیکال سیل که محل آب بندی پمپ و جدا کننده سیال پمپاژ شده و قسمت مکانیکی پمپ می‌باشد.
- پره‌های پمپ که با توجه به نوع کاربرد دارای انواع مختلفی می‌باشد.

طرز کار پمپ

طرز کار این پمپ بر پایه نیروی گریز از مرکز است. همچنان که سیال وارد دهانه ورودی یا بخش مرکزی پمپ می‌شود در اثر چرخش پره‌ها به طرف بیرون رانده می‌شود. از آن‌جا که سرعت سیال در لبه بیرونی پروانه بیش‌تر است مقدار حرکت سیال افزایش می‌یابد. با ورود سیال بیش‌تر به داخل پمپ، مقدار حرکت سیال در بدنه پمپ که در بر گیرنده پروانه پمپ است افزایش می‌یابد سپس این سیال بافشار از دهانه خروجی پمپ به بیرون رانده می‌شود.

مکانیکال سیل

مکانیکال سیل یا محفظه آب بند قسمتی است که در حد فاصل بین برینگ‌ها و پروانه‌ی پمپ قرار گرفته است و از مهم‌ترین قسمت‌های پمپ می‌باشد چرا که وظیفه‌ی آن جلوگیری از ورود سیال به درون برینگ‌ها و بر روی شفت می‌باشد. مکانیکال سیال بوسیله منبع سیلیپات روغن خنک کاری می‌شود منبع سیلیپات برای خنک کاری است که روغن آن دارای ویسکوزیته بالایی است و گاهی نیز از خود سیال برای خنک کاری مکانیکال سیل استفاده می‌شود برای برینگ‌ها نیز از یک گیج روغن برای خنک کاری استفاده می‌شود که دارای ویسکوزیته کم‌تری است.

آب بندی صحیح پمپ‌ها

- باید جنس طناب آب بندی به گونه‌ای انتخاب شود که حداقل اصطکاک بین شفت و طناب باشد (با انتخاب روانساز مناسب نیز امکان پذیر است).

- مقدار کمی از سیال به صورت یک فیلم بین شفت و طناب قرار گیرد و موجب روانکاری شود پس در این نوع آب بندی مقدار کمی نشتی الزامی است ولی درجه حرارت محفظه آب بند باید ثابت باشد و افزایش نیابد.

- میزان سایش طناب آب بند به شفت رابطه مستقیمی با سرعت چرخش و قطر شفت دارد در یک سرعت چرخشی ثابت هر میزان که قطر شفت بیش‌تر باشد میزان سایش نیز بیش‌تر است.

- در موقعی که سیال پمپ شونده دارای ذرات معلق جامد باشد امکان نفوذ ذرات موجود در نشتی بین شفت وطناب آب بندی بسیار زیاد است که موجب از بین رفتن شفت و طناب می‌شود. برای جلو گیری از این مشکل باید از یک سیستم آب بندی اضافی در محفظه انتهای گلند استفاده شود به این ترتیب که ابتدا یک یا چند طناب آب بندی در محفظه گلند قرار داده سپس یک رینگ تو خالی در پشت آن‌ها قرار می‌گیرد و حلقه‌های بعدی طناب بعد از این رینگ قرار می‌گیرند.

در محل قرار گرفتن رینگ حفره‌ای در محفظه گلند در نظر می‌گیرند که سیال تمیز را بین حلقه‌های طناب می‌راند فشار این سیال یک تا دو بار بیش‌تر از فشار دهش پمپ است. در این حالت هم نشتی به سمت داخل محفظه پمپ و هم از انتهای گلند به طرف بیرون جریان دارد و باعث جلوگیری از رانش ذرات معلق بین طناب آب بندی و شفت می‌شود.