کلینیک آب اوان | نماینده پمپیران

ایران ، قزوین
بلوار اسد آبادی، کلینیک تخصصی آب اوان

مروري بر انواع پمپ‌های هیدرولیکی

مروري بر انواع پمپ‌های هیدرولیکی

پمپ های هیدرولیك 

با توجه به نفوذ روز افزون سیستم های هیدرولیكی در صنایع مختلف وجود پمپ هایی با توان و فشار های مختلف بیش از پیش مورد نیاز است . پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیك انرژی مكانیكی را كه توسط موتورهای الكتریكی، احتراق داخلی و ... تامین می گردد به انرژی هیدرولیكی تبدیل می كند. در واقع پمپ در یك سیكل هیدرولیكی یا نیوماتیكی انرژی سیال را افزایش می دهد تا در مكان مورد نیاز این انرژی افزوده به كار مطلوب تبدیل گردد. 
 
فشار اتمسفر در اثر خلا نسبی بوجود آمده به خاطر عملكرد اجزای مكانیكی پمپ ، سیال را مجبور به حركت به سمت مجرای ورودی آن نموده تا توسط پمپ به سایر قسمت های مدار هیدرولیك رانده شود. 
 
حجم روغن پر فشار تحویل داده شده به مدار هیدرولیكی بستگی به ظرفیت پمپ و در نتیجه به حجم جابه جا شده سیال در هر دور و تعداد دور پمپ دارد. ظرفیت پمپ با واحد گالن در دقیقه یا لیتر بر دقیقه بیان می شود. 
 
نكته قابل توجه در در مكش سیال ارتفاع عمودی مجاز پمپ نسبت به سطح آزاد سیال می باشد ، در مورد روغن این ارتفاع نباید بیش از 10 متر باشد زیرا بر اثر بوجود آمدن خلا نسبی اگر ارتفاع بیش از 10 متر باشد روغن جوش آمده و بجای روغن مایع ، بخار روغن وارد پمپ شده و در كار سیكل اختلال بوجود خواهد آورد . 
اما در مورد ارتفاع خروجی پمپ هیچ محدودیتی وجود ندارد و تنها توان پمپ است كه می تواند آن رامعین كند. 

  
پمپ های با جابجایی مثبت: در این پمپ ها به ازای هر دور چرخش محور مقدار معینی از سیال به سمت خروجی فرستاده می شود و توانایی غلبه بر فشار خروجی و اصطكاك را دارد . این پمپ ها مزیت های بسیاری نسبت به پمپ های با جابه جایی غیر مثبت دارند مانند مانند ابعاد كوچكتر ، بازده حجمی بالا ، انعطاف پذیری مناسب و توانایی كار در فشار های بالا (حتی بیشتر از psi) 
 
  
پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر ساختمان: 
1- پمپ های دنده ای - pump  Gear
2- پمپ های پره ای - vane pump 
3- پمپ های پیستونی - piston pump 
  
پمپ ها با جابه جایی مثبت از نظر میزان جابه جایی :  
1- پمپ ها با جا به جایی ثابت    Fixed Displacement  
2- پمپ های با جابه جایی متغییر   Variable Displacement 
 
 
در یك پمپ با جابه جایی ثابت (Fixed Displacement) میزان سیال پمپ شده به ازای هر یك دور چرخش محور ثابت است در صورتیكه در پمپ های با جابه جایی متغیر (Variable Displacement) مقدار فوق بواسطه تغییر در ارتباط بین اجزاء پمپ قابل كم یا زیاد كردن است. به این پمپ ها ، پمپ ها ی دبی متغیر نیز می گویند. 
 
باید بدانیم كه پمپ ها ایجاد فشار نمی كنند بلكه تولید جریان می نمایند. در واقع در یك سیستم هیدرولیك فشار بیانگر میزان مقاومت در مقابل خروجی پمپ است اگر خروجی در فشار یك اتمسفر باشد به هیچ وجه فشار خروجی پمپ بیش از یك اتمسفر نخواهد شد .همچنین اگر خروجی در فشار 100 اتمسفر باشد برای به جریان افتادن سیال فشاری معادل 100 اتمسفر در سیال بوجود می آید. 
 


پمپ های دنده ای Gear Pump 

 این پمپ ها به دلیل طراحی آسان ، هزینه ساخت پایین و جثه كوچك و جمع و جور در صنعت كاربرد زیادی پیدا كرده اند . ولی از معایب این پمپ ها می توان به كاهش بازده آنها در اثر فرسایش قطعات به دلیل اصطكاك و خوردگی و در نتیجه نشت روغن در قسمت های داخلی آن اشاره كرد. این افت فشار بیشتر در نواحی بین دنده ها و پوسته و بین دنده ها قابل مشاهده است. 
 


پمپ ها ی دنده ای

1- External Gear Pumps دنده خارجی
2- Internal Gear Pumps دنده داخلی
3- Lobe Pumps گوشواره ای
4- Screw Pumps پیچی
5- Gerotor Pumps ژیروتور
6- پمپ های پره ای  
              

1- Pumps دنده خارجی

 در این پمپ ها یكی از چرخ دنده ها به محرك متصل بوده و چرخ دنده دیگر هرزگرد می باشد. با چرخش محور محرك و دور شدن دنده های چرخ دنده ها از هم با ایجاد خلاء نسبی روغن به فضای بین چرخ دنده ها و پوسته كشیده شده و به سمت خروجی رانده می شود. لقی بین پوسته و دنده ها در اینگونه پمپ ها حدود 05.02 (mm) می باشد. 
افت داخلی جریان به خاطر نشست روغن در فضای موجود بین پوسته و چرخ دنده است كه لغزش پمپ نام دارد (Volumetric efficiency) 
با توجه به دور های بالای پمپ كه تا rpm 2700 می رسد پمپاژ بسیار سریع انجام می شود، این مقدار در پمپ ها ی دنده ای با جابه جایی متغییر می تواند از 750  rpmتا 1750 rpm متغییر باشد. پمپ ها ی دنده ای برای فشارهای تا (كیلوگرم بر سانتی متر مربع200 ) 3000 psi طراحی شده اند كه البته اندازه متداول آن 1000 psi است. 
 

  
2-  Internal Gear Pumps دنده داخلی

این پمپ ها بیشتر به منظور روغنكاری و تغذیه در فشار های كمتر از 1000 psi استفاده می شود ولی در انواع چند مرحله ای دسترسی به محدوده ی فشاری در حدود 4000 psi نیز امكان پذیر است. كاهش بازدهی در اثر سایش در پمپ های دنده ای داخلی بیشتر از پمپ های دنده ای خارجی است. 
 

 

3- پمپ های گوشواره ای Lobe Pumps  

 این پمپ ها از خانواده پمپ های دنده ای هستند كه آرامتر و بی صداتر از دیگر پمپ های این خانواده عمل می نماید زیرا هر دو دنده آن دارای محرك خارجی بوده و دنده ها با یكدیگر درگیر نمی شوند. اما به خاطر داشتن دندانه های كمتر خروجی ضربان بیشتری دارد ولی جابه جایی حجمی بیشتری نسبت به سایر پمپ های دنده ای خواهد داشت.  
  


4- Screw Pumps پمپ های پیچی

 پمپ پیچی یك پمپ دنده ای با جابه جایی مثبت و جریان محوری بوده كه در اثر درگیری سه پیچ دقیق (سنگ خورده) درون محفظه آب بندی شده جریانی كاملا آرام ، بدون ضربان و با بازده بالا تولید می كند. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و باعث رانده شدن سیال در جهت مناسب می شوند.حركت آرام بدون صدا و ارتعاش ، قابلیت كا با انواع سیال ، حداقل نیاز به روغنكاری ، قابلیت پمپاژ امولسیون آب ، روغن و عدم ایجاد اغتشاش زیاد در خروجی از مزایای جالب این پمپ می باشد. 
 
 


5- Gerotor Pumps پمپ های ژیروتور

عملكرد این پمپها شبیه پمپ های چرخ دنده داخلی است .در این پمپ ها عضو ژیروتور توسط محرك خارجی به حركت در می آید و موجب چرخیدن روتور چرخ دندهای درگیر با خود می شود. در نتیجه این مكانیزم درگیری ، آب بندی بین نواحی پمپاژ تامین می گردد. عضو ژیروتور دارای یك چرخ دندانه كمتر از روتور چرخ دنده داخلی می باشد. حجم دندانه كاسته شده ضرب در تعداد چرخ دندانه چرخ دنده محرك ، حجم سیال پمپ شده به ازای هر دور چرخش محور را مشخص می نماید.
  

6- پمپ های پره ای


 به طور كلی پمپ های پره ای به عنوان پمپ های فشار متوسط در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. 
سرعت آنها معمولا از 1200 rpm تا 1750 rpm بوده و در مواقع خاص تا 2400 rpm نیز میرسد. بازده حجمی این پمپ ها 85% تا 90% است اما بازده كلی آنها به دلیل نشت های موجود در اطراف روتور پایین است ( حدود 75% تا 80% ). عمدتا این پمپها آرام و بی سر و صدا كار می كنند ، از مزایای جالب این پمپ ها این است كه در صورت بروز اشكال در ساختمان پمپ بدون جدا كردن لوله های ورودی و خروجی قابل تعمیر است. 
فضای بین روتور و رینگ بادامكی در در نیم دور اول چرخش محور ، افزیش یافته و انبساط حجمی حاصله باعث كاهش فشار و ایجاد مكش می گردد، در نتیجه سیال به طرف مجرای ورودی پمپ جریان می یابد. در نیم دور دوم با كم شدن فضای بین پره ها سیال كه در این فضاها قرار دارد با فشار به سمت خروجی رانده می شود. همانطور كه در شكل می بینید جریان بوجود آمده به میزان خروج از مركز(فاصله دو مركز) محور نسبت به روتور پمپ بستگی دارد و اگر این فاصله به صفر برسد دیگر در خروجی جریانی نخواهیم داشت. 
 
 
پمپ های پره ای كه قابلیت تنظیم خروج از مركز را دارند می توانند دبی های حجمی متفاوتی را به سیستم تزریق كنند به این پمپ ها ، جابه جایی متغییر می گویند. به خاطر وجود خروج از مركز محور از روتور (عدم تقارن) بار جانبی وارد بر یاتاقان ها افزایش می یابد و در فشار های بالا ایجاد مشكل می كند. 
 
برای رفع این مشكل از پمپ های پره ای متقارن (بالانس) استفاده می كنند .شكل بیضوی پوسته در این پمپ ها باعث می شود كه مجاری ورودی و خروجی نظیر به نظیر رو به روی هم قرار گیرند و تعادل هیدرولیكی برقرار گردد. با این ترفند بار جانبی وارد بر یاتاقان ها كاهش یافته اما عدم قابلیت تغییر در جابه جایی از معایب این پمپ ها به شمار می آید .( چون خروج از مركز وجود نخواهد داشت)
  
پمپ پره ای بالانس 
حداكثر فشار قابل دستیابی در پمپ های پره ای حدود 3000 psi است. 

پمپ های پیستونی 
پمپ های پیستونی با دارا بودن بیشترین نسبت توان به وزن، از گرانترین پمپ ها هستند و در صورت آب بندی دقیق پیستون ها می تواند بالا ترین بازدهی را داشته باشند. معمولا جریان در این پمپ ها بدون ضربان بوده و به دلیل عدم وارد آمدن بار جانبی به پیستونها دارای عمر طولانی می باشند، اما به خاطر ساختار پیچیده تعمیر آن مشكل است. از نظر طراحی پمپ های پیستونی به دو دسته شعاعی و محوری تقسیم می شوند. 
 
پمپ های پیستونی محوری با محور خمیده Axial piston pumps(bent-axis type)
در این پمپ ها خط مركزی بلوك سیلندر نسبت به خط مركزی محور محرك در موقعیت زاویه ای مشخصی قرار دارد میله پیستون توسط اتصالات كروی (Ball & socket joints)به فلنج محور محرك متصل هستند به طوری كه تغییر فاصله بین فلنج محرك و بلوك سیلندر باعث حركت رفت و برگشت پیستون ها در سیلندر می شود. یك اتصال یونیورسال (Universal link) بلوك سیلندر را به محور محرك متصل می كند. میزان خروجی پمپ با تغییر زاویه بین دو محور پمپ قابل تغییر است.در زاویه صفر خروجی وجود ندارد و بیشینه خروجی در زاویه 30 درجه بدست خواهد آمد. 
 
پمپ های پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر Axial piston pumps(Swash plate) 
در این نوع پمپ ها محوربلوك سیلندر و محور محرك در یك راستا قرار می گیرند و در حین حركت دورانی به خاطر پیروی از وضعیت صفحه زاویه گیر پیستون ها حركت رفت و برگشتی انجام خواهند داد ، با این حركت سیال را از ورودی مكیده و در خروجی پمپ می كنند. این پمپ ها را می توان با خاصیت جابه جایی متغیر نیز طراحی نمود . در پمپ های با جابه جایی متغییر وضعیت صفحه زاویه گیر توسط مكانیزم های دستی ، سرو كنترل و یا از طریق سیستم جبران كننده تنظیم می شود. حداكثر زاویه صفحه زاویه گیر حدود 175 درجه می باشد. 
 
   
پمپ های پیستونی شعاعی Radial piston pumps 
در این نوع پمپ ها ، پیستون ها در امتداد شعاع قرار میگیرند.پیستون ها در نتیجه نیروی گریز از مركز و فشار سیال پشت آنها همواره با سطح رینگ عكس العمل در تماسند. برای پمپ نمودن سیال رینگ عكس العمل باید نسبت به محور محرك خروج از مركز داشته باشد ( مانند شكل ) در ناحیه ای كه پیستون ها از محور روتور فاصله دارند خلا نسبی بوجود آمده در نتیجه مكش انجام میگیرد ، در ادامه دوران روتور، پیستون ها به محور نزدیك شده و سیال موجود در روتور را به خروجی پمپ می كند. در انواع جابه جایی متغییر این پمپ ها با تغییر میزان خروج از مركز رینگ عكس العمل نسبت به محور محرك می توان مقدار خروجی سیستم را تغییر داد.
 
 
پمپ های پلانچر Plunger pumps
پمپ های پلانچر یا پمپ های پیستونی رفت و برگشتی با ظرفیت بالا در هیدرولیك صنعتی كاربرد دارند. 
ظرفیت برخی از این پمپ ها به حدود چند صد گالن بر دقیقه می رسد. پیستون ها در فضای بالای یك محور بادامكی (شامل تعدادی رولر برینگ خارج از مركز) در آرایش خطی قرار گرفته اند. ورود و خروج سیال به سیلندر ها از طریق سوپاپ ها(شیر های یك ترفه) انجام می گیرد.