پمپ هیدرولیک

نحوه انتخاب پمپ هيدروليک

اولين نکته ای که هنگام انتخاب یک پمپ مناسب هيدروليك  بایستی به آن توجه کرد، بررسي ميزان فشار و جريان مورد نياز در مدار می باشد. چراکه در ابتدا باید منحني جريان و فشار در يك چرخه زماني محاسبه شود و در همین راستا همزماني مصرف در عامل های متفاوت مربوطه مشخص شود تا در نهایت حداكثر جريان مورد نياز تعیین گردد. براي انتخاب پمپ هیدرولیک مناسب باید به موارد ذير توجه کرد:

  1. اضافه کردن ده درصد دبی به میزان دبی تعیین شده در سايز پمپ
  2. در شير اطمينان یا شیر فشار شكن، فشار تنظيمي می بایست ده درصد بیشتر از فشار كاري سيستم باشد.

در نهایت این دو مورد باعث اعمال توان بيشتر در سيستم هيدروليك می شود.

موتورهای احتراقی یا الکتروموتورها به عنوان نیرو محرکه در سیستم های هیدرولیک عمل می کنند و محدوده سرعت های تعریف شده برای الکتروموتورها بین 1200 تا 1800 rpm می باشد. لازم است بدانید که در کاربردهای هوایی و فضایی، پمپ با سرعت 2000 rpm هم به کار می رود. هنگامی که سیستم متحرک باشد یا مشکل کمبود فضا وجود دارد و یا ویژگی وزن و حجم پمپ مهم است، باید از واحد های کوچک که سرعت بالایی دارند، استفاده کرد.

توان مورد نیاز براي الكتروموتور گرداننده پمپ

فرمول زیر با توجه به فشار کاری و دبی مصرفی روغن و بدون در نظر گرفتن راندمان های مكانيكی و حجمی، توان مورد نیاز براي الكتروموتور گرداننده پمپ در سیستم های هیدرولیک را مشخص می کند.

در این فرمول P توان و برحسب کیلو وات می باشد. Q دبی مصرفی روغن و p فشار کاری می باشد.

پمپ هیدرولیک چیست؟

پمپ هیدرولیک در واقع قلب سیستم هیدرولیک است که بدون وجود آن، سایر اجزای سیستم قادر به ادامه فعالیت نمی باشند.

پمپ هیدرولیک در مدار فشار ایجاد نمی کند و وظیفه آن تولید و به جریان انداختن مایع سیال مورد نظر ما می باشد. در واقع پمپ انرژی مکانیکی سیستم هیدرولیک را به وسیله موتورهای الکتریکی، احتراقی و غیره تامین می کند. در اصل در یک سیستم هیدرولیک، فشار، میزان مقاومت به وجود آمده در مقابل خروجی پمپ را بیان می کند.

اجزای پمپ هیدرولیک

اساس عملکرد پمپ های هیدرولیکی مانند پمپ های دستی است و به وسیله یک موتور به حرکت در می آیند.

آنها مانند یک پمپ دستی به کمک ابزارهای هیدرولیکی با فشار هیدرولیکی فعالیت می کنند. البته فشار پمپ های دستی بسیار کمتر از پمپ هیدرولیکی می باشد، چراکه در پمپ های هیدرولیکی به واسطه نیروی برق فشار فوق العاده بالایی وجود دارد.

پمپ های هیدرولیکی به طور معمول دارای ورودی مکانیکی هستند که متصل به موتور احتراق داخلی و یا الکتریکی می باشد. موتورها توانایی به حرکت در آوردن قسمت های چرخشی پمپ را دارند. شفت ورودی به چرخ دنده ها متصل است و از آن طریق به سایر اجزا مانند پیستون ها و پره ها متصل می شود. طراحی این اجزاء داخلی برای انتقال نیرو به مایع هیدرولیکی می باشد. هنگامی که فشار ایجاد شده توسط پمپ به میزان کافی بالا باشد، جریانی با نرخ ثابت ایجاد می شود و باعث جابجایی پمپ و در نیجه پمپاژ می شود.

تقسیم بندی پمپ های هیدرولیک براساس جابجایی سیال

پمپ های هیدرولیک از نظر عملکرد جابجایی سیال به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

  1. پمپ با جابجایی غیر مثبت (پمپ های هیدرو دینامیکی)
  2. پمپ با جابجایی مثبت

پمپ های با جابجایی غیر مثبت non-positive-displacement pump

پمپ های با جابجایی غیر مثبت پمپ هایی می باشند که دبی خروجی آن ثابت نیست و به فشار سیال بستگی دارد.

از نمونه های کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت، پمپ های گریز از مرکز در انواع جریان شعاعی ، جریان محوری و جریان مختلط هستند. این پمپ ها توانایی مقاومت در مقابل فشار بالا را ندارند، به همین دلیل، به ندرت برای پمپ هیدرولیک  استفاده می شوند و به طور معمول برای انتقال اولیه سیال استفاده می شوند.

در کل پمپ های با جابجائی غیر مثبت برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که ماکزیمم ظرفیت فشاری آنها به ۲۵۰ تا psi ۳۰۰ محدود می شود، مناسب هستند. در این نوع پمپ ها به دلیل وجود لقی زیاد بین پره های دوار و پوسته ثابت، مقدار جریان خروجی پمپ علاوه بر سرعت دورانی محور به مقدار مقاومت خارجی سیستم بستگی دارد و سیال تمایل به حرکت در جهتی دارد که با مقاومت کمتری مواجه شود.

در این پمپ ها جریان خروجی با افزایش مقاومت بار کاهش پیدا کزده و هنگام مسدود بودن خروجی، فشار حداکثر می شود. در این صورت جریان خروجی به صفر خواهد رسید. به همین دلیل برای پمپ کردن آب شهری و صنعتی از پمپ های گریز از مرکز استفاده می شود. چراکه در هنگام حداکثر مصرف، فشار به حداقل رسیده و در زمان  حداقل مصرف، حداکثر فشار قابل دسترس است.

از مزایای پمپ های با جابجائی غیر مثبت، هزینه پایین تولید و نگهداری، سادگی عملکرد، قابلیت اعتماد بالا و سر و صدای کم را می توان نام برد.

پمپ های با جابجایی مثبت positive-displacement pump

پمپ های با جابجایی مثبت که به اختصار به عنوان پمپ PDP نیز شناخته می شوند پمپ هایی هستند که دبی خروجی آنها ثابت می باشد.

پمپ های با جابجایی مثبت در صنعت هیدرولیک کاربرد زیادی دارند، در ازای هر دور چرخش محور پمپ، میزان مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال کرده و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و مقاومت ایجاد شده در برابر جریان سیال در نتیجه وجود اصطکاک را دارا هستند.

مزایای پمپ های با جابجایی مثبت در مقابل پمپ های با جابجایی غیر مثبت به صورت زیر است.

  • توانایی کار در فشارهای بالا
  • ابعاد فشرده و کوچک
  • بازده حجمی زیاد
  • تغییرات کم بازده در محدوده فشار طراحی شده
  • انعطاف پذیری بیشتر و توانایی انجام کار در محدوده زیادی از فشارها و سرعت های مورد نیاز

این مزایا باعث شده که اکثر انواع پمپ های هیدرولیک از نوع پمپ های با جابجایی مثبت باشند.

تقسیم بندی پمپ های با جابجایی مثبت یا پمپ های هیدرولیک

  1. پمپ های هیدرولیک چرخ دنده ای
  2. پمپ های هیدرولیک پره ای
  3. پمپ های هیدرولیک پیستونی

هر کدام از پمپ های با جابجایی مثبت هیدرولیک در محدوده وسیعی از طراحی های متفاوت عرضه می گردند. به طور مثال پمپ های پره ای و پیستونی می توانند با جابجایی ثابت یا متغیر باشند. در پمپ با جابجایی ثابت، میزان سیال پمپ شده به ازای یک دور چرخش محور ثابت می باشد ولی در پمپ های با جابجایی متغیر، میزان سیال پمپ شده به وسیله تغییر در ارتباط بین اجزای پمپ قابل کم یا زیاد شدن است.

در هر صورت بایستی به این نکته توجه کرد که پمپ، فشار ایجاد نمی کند بلکه جریان تولید می کند. به طور کلی در یک سیستم هیدرولیک، فشار، میزان مقاومت به وجود آمده در مقابل خروجی پمپ را نشان می دهد. مثلا اگر خروجی یک پمپ با جابجایی مثبت به اتمسفر باز باشد، برخلاف برقراری جریان سیال، به دلیل مقاومت کم در برابر جریان، در خروجی فشاری بیشتر از فشار اتمسفر وجود نخواهد داشت.

همچنین در صورت مسدود شدن کامل، خروج بی نهایتی به صورت تئوریک در برابر جریان ایجاد می شود، چراکه فضایی برای حرکت سیال وجود ندارد. به همین دلیل برای حفاظت از اجزاء سیستم هیدرولیک، استفاده از شیر اطمینان ضروری می باشد. شیر اطمینان با رسیدن فشار سیستم به مقدار تنظیم شده، مسیر عبور جریان به مخزن را باز کردهه و حداکثر سطح فشار در مدار را محدود می کند.

به طور خلاصه می توان گفت که جریان خروجی پمپ جابجایی مثبت، صرف نظر از نشتی های جزئی داخلی پمپ، ثابت بوده و به فشار سیستم وابسته نیست. بنابراین، زمانیکه که مکانی برای حرکت سیال وجود نداشته باشد (مانند مسدود بودن شیر یا رسیدن عملگر به انتهای کورس) و یا در صورت افزایش بیش از حد بار مقاوم، استفاده از شیر اطمینان برای حفاظت پمپ های جابجایی مثبت هیدرولیک در مقابل فشار اضافی ضرورت پیدا می کند. پمپ های جابجایی مثبت با توجه به نوع حرکت اجزاء داخلی در دو نوع چرخشی یا رفت و برگشتی تقسیم بندی شده اند و در محدوده گسترده ای از طراحی های مختلف عرضه می شوند.

پمپ های هیدرولیک چرخ دنده ای

پمپ های هیدرولیک چرخ دنده ای دارای طراحی ساده، ابعاد کوچک و فشرده و قیمت ارزان  می باشد. به همین دلیل در سیستم های هیدرولیک دارای مصرف عام بوده و بیشترین کاربردشان در ماشین های ابزار و تجهیزات متحرک است .

یکی از معایب پمپ های چرخ دنده ای این است که، اگر اجزا پمپ دچار ساییدگی شوند بازدهی به شدت کاهش پیدا می کند و هزینه‌ی تعمیر پمپ نسبتاً بالا می باشد. بازده حجمی این پمپ ها به صورت قابل توجهی تحت تاثیر از نشتی است که در اثر سایش در نواحی زیر به وجود می آید:

  • نشتی بین دندانه و پوسته
  • نشتی بین دندانه ها
  • نشتی از طرفین

انواع پمپ های چرخ دنده ای

  • پمپ های دنده خارجی
  • پمپ های دنده داخلی

پمپ هیدرولیک دنده خارجی

شکل زیر نمایی از پمپ دنده خارجی را نشان می دهد.

پمپ چرخ دنده ای، پمپی دورانی می باشد که عمل پمپ در آن با چرخش چرخ دنده ها در یکدیگر انجام می گیرد. این پمپ از دو عدد چرخ دنده که با یکدیگر درگیر هستند (یکی از این چرخ دنده ها محرک و دیگری متحرک می باشند)، پوسته، یک پورت ورودی (مکش) و یک پورت خروجی (فشار) تشکیل شده است. روش کار در این نوع به گونه ایست که روغن وارد پمپ می شود، سپس بین دندانه ها و پوسته پمپ حرکت می کند و از خروجی پمپ به سمت سیستم هیدرولیک هدایت می شود. شفت چرخ دنده محرک به الکتروموتور یا احتراق داخلی متصل می شود، که با چرخش آن و به دلیل درگیری این دو چرخ دنده ها با هم، چرخ دنده مجاور هم حرکت می کند. با دورشدن دندانه ها از یکدیگر، فضای مابین دندانه ها افزایش می یابد و فشار افت پیدا می کند. این افت فشار باعث ایجاد خلاء نسبی بین چرخ دنده ها می شود. و در نتیجه ی فشار جو، روغن از سمت مخزن به فضای بین دندانه ها رانده می شود. روغن بین دندانه ها و پوسته ی پمپ حرکت کرده و به دلیل آب بند بودن بین دو چرخ دنده، سیال امکان بازگشت به ابتدای پمپ را ندارد، در نهایت با فرورفتن دندانه ها در یکدیگر و کوچک شدن حجم بین آن ها روغن پر فشار از خروجی پمپ تخلیه می شود. این عمل همان عمل جابجایی مثبت می باشد.

پمپ های دنده خارجی هیدرولیک مناسب برای سیستم هایی با فشار کاری 200 بار می باشد و بازه لیتر خروجی این نوع پمپ ها 1.5  تا 225 لیتر بر دقیقه است. نحوه عملکرد پمپ هیدرولیک دنده خارجی به صورت عکس زیر است.

کاربرد پمپ هیدرولیک دنده خارجی

  1. پمپاژ روغن های خوراکی، صنعتی و روان کاری ها
  2. در سیستم های هیدرولیک برای ایجاد فشار و سیرکول روغن
  3. پمپاژ انواع مواد غذایی مانند شکلات، پمپاژ انواع کرم و …

مزایای پمپ هیدرولیک دنده خارجی

  1. قیمت مناسب
  2. دقت عملکرد و کارایی بالا
  3. خودمکش بودن
  4. کار کرد مداوم و بدون سر و صدا
  5. قابلیت پمپاژ سیال با ویسکوزیته متفاوت
  6. قابلیت تعمیر آسان، در تعمیر این پمپ ها نیاز به ابزار خاصی برای مونتاژ و دمونتاژ نمی باشد.
  7. قابلیت ساخت با متریال گوناگون مانند استنلس استیل، چدن و …
  8. قابلیت افزودن ژاکت حرارتی و یا سرمایشی بر روی این پمپ ها
  9. قابلیت نصب انواع اتصالات در خروجی و ورودی

معایب پمپ هیدرولیک دنده خارجی

  1. ذرات خارجی و معلق در سیال باعث سایش و آسیب به دستگاه و اختلال عملکرد آن می شود.
  2. در برخی از انواع، یاتاقان ها با سیال در تماس بوده و سبب بروز مشکل می شود.

پمپ هیدرولیک دنده داخلی

پمپ های چرخ دنده داخلی به پمپ های ماه و ستاره ای نیز معروف هستند و یکی از مهم ترین مزیت آنها سر و صدای خیلی اندکشان می باشد. این نوع پمپ ها در هیدرولیک صنعتی (پرس ها، ماشین های تزریق پلاستیک، ماشین ابزار ها و …) و همچنین در خودروهایی که در محیط های سر بسته کار می کنند (مانند لیفتراک و …) کاربرد دارند.

ساختمان یک پمپ دنده داخلی، از یک چرخ دنده محرک که اغلب به وسیله الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی به حرکت در می آید و یک چرخ دنده داخلی که متحرک می باشد و یک قطعه هلالی شکل ثابت بین ورودی و خروجی پمپ که وظیفه آب بندی را بر عهده خواهد داشت تا سیال به مخزن باز نگردد، تشکیل شده است.

بنابراین زمانی که این دو چرخ دنده (که با هم، هم مرکز نمی باشند) به حرکت در آمده و دنده ها از درگیری خارج می شوند، محفظه های پمپ که بین این دو چرخ دنده قرار دارند، در محل دهانه ورودی باز شده و به دلیل افزایش ناگهانی حجم، خلاء به وجود می آید. در نهایت ناحیه مکش را به وجود می آورند. سپس، گردش چرخ دنده روتور و چرخ دنده داخلی باعث مکش سیال از مخزن و هدایت آن در امتداد قطعه هلالی شکل می شود. این فرآیند به مرور روی چندین دندانه گسترش یافته و در نهایت در دهانه خروجی دندانه های دو چرخ دنده به هم نزدیک شده و زمانی که دندانه ها در طرف دیگر آب بند هلالی شکل با هم درگیر می شوند، روغن هیدرولیک به سمت مجرای خروجی پمپ رفته و دهانه خروجی بسته می شود. پمپ های دنده داخلی هیدرولیک مناسب برای سیستم هایی با فشار کاری 330 بار بوده و بازه لیتر خروجی این نوع پمپ ها 2.5 تا 377 لیتر بر دقیقه می باشد.

نحوه عملکرد پمپ هیدرولیک دنده داخلی به صورت عکس زیر است.

کاربرد پمپ هیدرولیک دنده داخلی

  1. پمپاژ روغن های خوراکی، صنعتی و روان کاری ها
  2. پمپاژ انواع سوخت مانند گازوئیل، مازوت، بنزین و نفت سفید
  3. پمپاژ سیال با ویسکوزیته بالا مانند قیر، آسفالت و عسل
  4. پمپاژ سیال با ویسکوزیته پایین مانند الکل ها و حلال ها
  5. پمپاژ انواع مواد غذایی مانند شکلات، پمپاژ انواع کرم و …
  6. پمپاژ انواع پلیمر و رزین

مزایای پمپ هیدرولیک دنده داخلی

  1. تولید جریان آرام، یکنواخت و بدون پالس
  2. امکان کارکرد خشک در کوتاه مدت
  3. خودمکش بودن با قابلیت مکش بالا
  4. تعمیر و نگه داری آسان
  5. قابلیت چرخش در دو جهت (مناسب برای پر و خالی کردن)
  6. قابلیت پمپاژ رنج وسیعی از سیالات با ویسکوزیته های متفاوت
  7. قابلیت ساخت با متریال گوناگون
  8. قابلیت نصب انواع اتصالات در خروجی و ورودی

معایب پمپ هیدرولیک دنده داخلی

  1. محدودیت در سرعت دورانی
  2. ایجاد فشار در حد کم و متوسط

انواع پمپ هیدرولیک دنده داخلی

  1. پمپ های هیدرولیک گوشواره ای
  2. پمپ های هیدرولیک ژیروتوری
  3. پمپ های پیچی یا اسکرو
  • پمپ های هیدرولیک گوشواره ای

پمپ های هیدرولیک گوشواره ای یا لوب پمپ ها جزء پمپ های چرخ دنده ای می باشند و بسیار آرام و بی صدا عمل می کنند، چراکه هر دو گوشواره دارای محرک خارجی بوده و دنده ها با یکدیگر درگیر  نیستنند . به دلیل کم بودن تعداد اجزاء درگیر، جریان خروجی دارای ضربان بیشتری است اما جابجایی حجمی آنها نسبت به دیگر انواع پمپ های دنده ای هیدرولیک بیشتر می باشد.

کاربرد پمپ هیدرولیک گوشواره ای

  1. پمپاژ روغن های خوراکی، صنعتی و روان کاری ها
  2. پمپاژ سیال با ویسکوزیته پایین مانند مواد شیمیایی و حلال ها
  3. پمپاژ انواع مواد غذایی مانند شکلات، پمپاژ انواع کرم و …
  4. پمپاژ انواع رزین و مواد پوشش دهنده

مزایای پمپ های هیدرولیک گوشواره ای

  1. تولید جریان آرام، یکنواخت و بدون پالس
  2. امکان کار مداوم به صورت خشک، در صورت خنک کردن سيال‌ها
  3. خودمکش بودن با قابلیت مکش بالا
  4. عمر طولانی
  5. دنده غیر تماسی و توانایی جابجایی مواد غیر روغنی
  6. بدنه مستحکم با جنس استنلس استیل
  7. استفاده از دنده های مختلف
  8. نصب آسان و …

معایب پمپ های هیدرولیک گوشواره ای

  1. قیمت بالا
  2. احتیاج به دو آب بند
  3. اگرتنظیم دنده ها به هم بخورند، ممکن است کل پمپ آسیب جدی ببیند.
  • پمپ های هیدرولیک ژیروتوری

پمپ های هیدرولیک ژیروتوری بسیار شبیه پمپ های چرخ دنده داخلی می باشد. در پمپ های ژیروتور عضو ژیروتور به وسیله محرک خارجی به گردش در آمده و باعث چرخش روتور چرخ دنده ای درگیر با خود می شود. در نتیجه عملکرد این فرآیند، آب بندی مورد نیاز بین نواحی پمپاژ، تامین می شود.

عضو ژیروتور یک دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلی دارد. با توجه به این موضوع، حجم دندانه کاسته شده ضرب در تعداد دندانه چرخ دنده محرک، حجم سیال پمپ شده به ازای هر دور چرخش محور را مشخص می کند. این نوع پمپ ها به صورت واحدهای تکی یا دوبل قابل دسترس می باشند.

کاربرد پمپ های هیدرولیک ژیروتوری

  1. پمپاژ روغن های خوراکی و روان کاری ها
  2. پمپاژ روغن های سوختی سبک و …

مزایای پمپ های هیدرولیک ژیروتوری

  1. سرعت بالا
  2. تنها، وجود دو قطعه متحرک و یک کاسه نمد
  3. تخلیه منظم و ثابت بدون در نظر گرفتن وضعیت فشار
  4. قابلیت چرخش در دو جهت (مناسب برای پر و خالی کردن)
  5. تولید جریان آرام، یکنواخت و بدون پالس

معایب پمپ های هیدرولیک ژیروتوری

  1. محدودیت فشارهای متوسط
  2. فاصله بین دو چرخ دنده ثابت است.
  3. قابلیت پمپاژ سیال سخت را ندارد
  4. استفاده از یک یاتاقان و وجود بار بیش از حد روی آن
  • پمپ های پیچی یا اسکرو

پمپ های پیچی یا اسکرو در گروه پمپ های چرخ دنده ای قرار دارند. از نظر حجم جابجایی، جابه جایی ثابت بوده و از نظر مشخصات اصلی مانند پمپ های دنده داخلی هستند. پمپ های پیچی، 2 یا 3 چرخ دنده حلزونی و یک پوسته دارند. چرخ دنده حلزونی متصل به محرک دارای دندانه های ساعت گرد است و حرکت دورانی را به دیگر چرخ دنده های حلزونی که پاد ساعت گرد است، منتقل می کند. محفظه ی بسته ای بین دندانه های چرخ دنده های حلزونی ایجاد می شود و این محفظه از دهانه ی مکش به سمت دهانه فشار بدون تغییر حجم حرکت می کند و در نهایت باعث ایجاد جریان یکنواخت و آرام می شود، در نتیجه این پمپ سر و صدای بسیار کمی دارد.

پمپ های اسکرو در دو نوع خشک و با روغن طراحی شده اند، که پمپ های با روغن در آسانسور ها و بالابر ها و پمپ های خشک در سیستم های هیدرولیک صنعتی کاربرد دارند. لیتر خروجی پمپ های اسکرو در بازه 8  تا 1200 لیتر بر دقیقه و فشار کاری این نوع پمپ ها 40 بار است. نحوه عملکرد این پمپ ها در شکل زیر مشخص می باشد.

پمپ های هیدرولیک پره ای

بطور کلی پمپ های پره ای یا پمپ های تیغه ای (Unbalanced and Balanced Vane Pumps)  تحت عنوان پمپ های فشار متوسط در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع پمپ پره ای در دو نوع بالانس (متعادل) و غیر بالانس (نامتعادل) می باشند. پمپ پره ای دارای دو قسمت اصلی بدنه و روتور می باشد.

پره ها در شیارهایی که بر روی روتورجای گذاری شده اند قرار می گیرند. این پره ها توانایی حرکت به صورت شعاعی در داخل این شیار ها را دارند. روتور به کمک یک محور به محرک اصلی که ممکن است الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی باشد، متصل است و همراه با آن می چرخد.

در نوع غیر بالانس پمپ های پره ای ، روتور خارج از مرکز و در داخل پوسته قرار می گیرد. در اثر نیروی گریز از مرکز و چرخش روتور، پره ها از شکاف، خارج شده و با رینگ بادامکی (پوسته) تماس پیدا می کنند و باعث به وجود آمدن آب بندی لازم بین پره ها و رینگ بادامکی می شود. با توجه به این که سطح بادامکی و روتور به حالت خارج از مرکزی نسبت به هم نصب شده اند، باعث می شود که با چرخش روتور، پره ها  کورس حرکتی، داشته باشند. به همین دلیل با چرخش محور و دوران روتور فضای بین پره ها و پوسته زیاد می شود که این افزایش حجم، دلیلی برای کاهش فشار و ایجاد خلاء و در نهایت مکش سیال از سمت مخزن خواهد شد. در ادامه ی چرخش روتور، کاهش حجم محفظه باعث تراکم در سیال، و راندن روغن پر فشار به بیرون از پمپ می شوند. مهمترین مشکل پمپ های پره ای نا متعادل (غیر بالانس)، وارد کردن نیروی یک طرفه به محور پمپ و یاتاقان های محور مب یاشد که به دلیل غیر هم مرکز بودن روتور و محفظه است. نحوه عملکرد پمپ پره ای در شکل زیر نشان داده شده است.

برای از بین بردن نیروی وارده بر یاتاقان ها از پمپ های پره ای بالانس (متعادل) استفاده می شود. در این نوع، محفظه به جای دایره به شکل بیضی می باشد. درطراحی پمپ های پره ای متعادل از دو دهانه ورودی و دو دهانه خروجی استفاده می شود. نحوه عمل کرد پمپ پره ای بالانس در شکل زیر نشان داده شده است.

دو دهانه ورودی در ارتباط با هم در دو طرف پمپ باعث توازن جریان و فشار روی محفظه ی پمپ می شوند. دو دهانه خروجی در ارتباط با هم نیز در دو طرف روتور موجب تعادل فشار دو طرف پمپ می شوند. بار شعاعی فشار همیشه در دو طرف با هم برابر و در جهت مخالف یکدیگر می باشد و باعث توازن هیدرولیکی می شود. با برابر کردن فشار در دو طرف روتور بار محوری از بین می رود. لازم به ذکر است که دهانه های ورودی و خروجی به صورت ضربدری در حلقه ی بادامک به یکدیگر راه دارند. نیرویی که به دلیل فشار روغن روی صفحات روتور وارد می شود به شکل کامل در دو طرف با جهت مخالف خنثی می شوند. تقارن و تعادل بارگذاری محفظه پمپ مشکل ضربه زدن به روتور را از بین می برد و این باعث جلوگیری از سایش صفحات دهانه ها می باشد. پره ها نیز توسط فشار روغن به حلقه بادامک می چسبند. پمپ های پره ای به دو گروه دبی ثابت و دبی متغیر تقسیم بندی می شوند.

پمپ های پره ای هیدرولیک برای بازه ی فشار کاری 170 الی 210 بار و دبی خروجی این پمپ ها در بازه ی 5  تا 50 گالن مناسب هستند.

پمپ هیدرولیک پیستونی

پمپ های هیدرولیکی پیستونی دارای ساختاری به صورت دورانی می باشند. به این صورت که تعداد زیادی پیستون وجود دارند و این پیستون ها داخل سیلندر، حرکت رفت و برگشتی انجام می دهند. به این ترتیب که در ابتدا روغن به داخل سیلندر هدایت شده و سپس به داخل سیستم هیدرولیک پمپ می شود. در یک تقسیم بندی کلی می توان پمپ های پیستونی را در دو نوع محوری و پیستونی شعاعی تقسیم بندی کرد که هر دو نوع آن ها می توانند جابه جایی ثابت یا جابه جایی متغیر داشته باشند. پمپ های پیستونی ببشترین نسبت توان به وزن را داشته و در صورت آب بندی دقیق پیستون ها در دسته پر بازده ترین پمپ های هیدرولیک قرار می گیرند.

انواع پمپ هیدرولیک پیستونی

  1. پمپ پیستونی محوری با محور خمیده
  2. پمپ پیستونی شعاعی

پمپ پیستونی محوری با محور خمیده

پمپ پیستونی محوری با محور خمیده در داخل بلوک سیلندر تعدادی پیستون بر روی محیط دایره ای قرار گرفته که به وسیله محور محرک دوران می کنند. خط مرکزی بلوک سیلندر نسبت به خط مرکزی محور محرک دارای زاویه ای مشخص می باشد. میله های پیستون توسط اتصالات کروی به فلنج محور محرک متصل می باشند به گونه ای که تغییر فواصل بین فلنج مذکور و بلوک سیلندر، دلیل حرکت رفت و برگشتی پیستون ها در سیلندر است.

اتصال یونیورسال بلوک سیلندر پمپ پیستونی محوری با محور خمیده آن را به محور محرک مرتبط می کند. صفحه زاویه گیر در پمپ پیستونی محوری با محور خمیده  زاویه ایی از صفر تا ۳۰ درجه، قابل تغییر بوده که به ازای صفر درجه هیچ جریان خروجی وجود نخواهد داشت و در ۳۰ درجه میزان جریان به حداکثر خواهد رسید. شکل زیر عملکرد پمپ پیستونی محوری را نشان می دهد.

پمپ پیستونی شعاعی

در پمپ پیستونی شعاعی یک آرایش شعاعی در بلوک سیلندر قرار دارد و عمود بر محور مرکزی دارای حرکت رفت و برگشتی می باشند. پیستون ها استوانه ای و یا کروی هستند.

پمپ پیستونی شعاعی دارای بلوک سیلندر به همراه پیستون های مربوطه، رینگ عکس العمل و یک شیر در قسمت مرکزی روتور می باشد. پیستون ها به دلیل نیروی گریز از مرکز و فشار سیال (در پشت آنها) همواره با سطح رینگ عکس العمل در تماس می باشند. برای پمپ کردن سیال باید رینگ عکس العمل، در وضعیت خارج از مرکز نسبت به محور روتور قرار داشته باشد.

در نتیجه چرخش بلوک سیلندر و وجود در وضعیت خارج از مرکز، پیستون های یک طرف (نیمه پایین) به سمت خارج و پیستون های طرف دیگر به سمت داخل سیلندر (به طرف مرکز روتور) حرکت می کنند. در قسمتی که پیستون ها از مرکز روتور فاصله می گیرند مکش لازم به وجود می آید و سیال می تواند از طریق مجرای ورودی شیر مرکزی به درون سیلندرهای مربوطه هدایت شود. هنگامی که پیستون از موقعیت حداکثر خارج از مرکز، عبور می کند، بایستی تابع رینگ عکس العمل به داخل سیلندر حرکت کند. کاهش حجم ایجاد شده در نتیجه جابجایی پیستون، سیال را به طرف مجرای خروجی شیر مرکزی می فرستد. شکل زیر عملکرد پمپ پیستونی شعاعی را نشان می دهد.

در ادامه به معرفی برخی دیگر از انواع پمپ های هیدرولیک جابجایی مثبت می پردازیم.

 پمپ های هیدرولیک پلانجر

پمپ های هیدرولیک پلانجر تا حدی مشابه پمپ های پیستونی دورانی می باشند، پیستون ها در فضای بالای یک محور بادامکی و در آرایشی خطی قرار گرفته اند. ورود و خروج جریان سیال به سیلندرها به واسطه سوپاپ انجام می گیرد. از ویژگی های این پمپ ها بازده حجمی بالا و قابلیت انجام کار در فشارهای تا ۱۰۰بار  و دبی های تا 600 لیتر بر دقیقه می باشد.

نوع جابجایی ثابت پمپ هیدرولیک پلانجر کاربردی تر دارد. باید توجه کرد که در این پمپ ها، جابجایی سیال ورودی و خروجی امکان پذیر نمی باشد. این پمپ ها دارای دو ویژگی می باشند که پمپ های دیگر فاقد آن هستنند.

  1. آب بندی دقیق تری بین سیال ورودی و خروجی آنها وجود دارد که امکان افزایش فشار بدون افزایش نشتی با لغزش داخلی را ممکن کی کند.
  2. روانکاری اجزا متحرک (به جز پیستون و سیلندر) مجزا بوده و به صورت مستقل از روغنی که پمپ می شود انجام می گردد. در نتیجه امکان پمپاژ روغن هایی که خواص روانکاری ضعیف دارند، فراهم می شود.

بازده های حجمی و کلی این پمپ ها مانند پمپ های پیستونی محوری و شعاعی کی باشد و می توانند برای کاربردهای فشار بالا تا ۱۰۰۰ بار مورد استفاده قرار گیرند و از آنها به طور گسترده ای در پمپاژ فاضلاب های شهری و صنعتی استفاده می شود.

پمپ های پریستالتیک

پمپ پریستالتیک (Peristaltic Pump)  دسته ایی دیگر از پمپ جابجایی مثبت است که برای پمپاژ سیالات لجنی و سیالاتی که ممکن است باعث سایش اجزا داخلی پمپ شوند استفاده زیادی دارد.

در پمپ پریستالتیک، سیال از داخل یک شلنگ یا لوله منعطف در مسیر دایره ای عبور می‌کند وبه وسیله غلطتکی که شلنگ منعطف را می فشارد به سمت جلو هدایت می شود و از بازگشت سیال در جهت عکس جلوگیری می نماید.

پمپ دیافراگمی

پمپ دیافراگمی (Diaphragm Pumo) دسته ایی دیگر از پمپ جابجایی مثبت است که با نام پمپ بادی نیز شناخته می شود. در این پمپ ها سیال به کمک حرکت رفت و برگشتی دیافراگم در یک جهت پمپاژ می شود.

این نوع پمپ ها کاربرد زیادی در صنعتی دارند. از کاربردهای این پمپ ها می توان به موارد پمپاژ مواد شیمیایی خورنده، حلال های فرار، مایعات چسبناک، مواد غذایی و دارویی اشاره کرد.

کاربرد پمپ های هیدرولیک

همانطور که تا اینجا توضیح داده شد، پمپ های هیدرولیک در دستگاه های هیدرولیکی ثابت یا قابل حمل طراحی می شوند. پمپ هیدرولیک در دستگاه های هیدرولیکی ثابت در تجهیزاتی مانند بیل مکانیکی، لودر، تراکتور، جرثقیل، کامیون ها، تریلی ها، تجهیزات جنگل داری، ماشین آلات معدن و … مورد استفاده قرار می گیرد.

پمپ های هیدرولیک متحرک به طور معمول در تجهیزات صنعتی نظیر ماشین آلات قالب گیری، برشکاری، ماشین آلات صنعتی پرس، میکسر، متالوژی، آسانسورها، نوار نقاله، انواع لیفتراک ها، کارخانه فولاد و … کاربرد دارند.

عوامل موثر و نحوه محاسبه بازدهی پمپ هیدرولیک

کارایی پمپ ها به طور کلی به تحمل و دقت در ساخت ، وضعیت مکانیکی قطعات و تعادل فشار وابسته است. در پمپ ها ، سه نوع کارایی محاسبه می شود:

  1. بازده حجمی، که میزان نشتی پمپ را مشخص می کند و از معادله زیر به دست می آید

(جریانی که پمپ باید تولید کند / میزان جریان واقعی پمپ) = بازده حجمی

  1. بازده مکانیکی، که میزان اتلاف انرژی ناشی از عواملی مانند اصطکاک در یاتاقانها و اجزای درگیر و همچنین تلاطم سیال را مشخص می کند.

(توان مورد نیاز برای عملکرد پمپ / توان واقعی داده شده به پمپ) = بازده مکانیکی

  1. بازده کل ، که میزان کل اتلاف انرژی در پمپ را مشخص می کند و برابر است با حاصل ضرب بازده مکانیکی در بازده حجم.

پارامترهای مهم هنگام خرید پمپ هیدرولیک

  1. سرعت چرخش محرک پمپ
  2. دبی مورد نیاز
  3. فشار دائم و فشار بیشینه سیستم
  4. نوع سیال
  5. اندازه و وزن
  6. بازده
  7. قابلیت دسترسی و تعویض اجزا
  8. نگهداری و قطعات یدکی
  9. میزان صدا
  10. قیمت

در نهایت کدام نوع از پمپ‌های هیدرولیکی را باید انتخاب کرد؟

انتخاب یکی از انواع پمپ های هیدرولیکی مناسب بسیار مهم است. به همین دلیل برای شروع باید بدانید که کدام نوع از پمپ های هیدرولیک نیاز شما را برطرف می کند و بایستی از ویژگی‌های هر پمپ آگاهی پیدا کنید. پمپ های پره ای تا حد زیادی به وسیله پمپ های دنده ای جمع و جور و بادوام جایگزین شده‌اند. پمپ های دنده ای خارجی برای فشار بالا و سرعت کار دارای بهترین عملکرد هستند، در حالی که پمپ های دنده ای داخلی قادر به تولید جریان با ضربان بسیار کم می باشند. با این حال، پمپ های پره ای همچنان برای ایجاد انرژی موثر هستند. این پمپ ها حتی در صورت خشک شدن برای مدت زمان کم نیز می‌توانند کار کنند. به طور کلی پمپ های پیستونی قدرت بیشتری دارند اما در عین حال مستعد آلودگی می باشند.

روش افزایش طول عمر پمپ هیدرولیک

برای افزایش طول عمر پمپ های هیدرولیک بایستی روغن تمیز و بدون آلودگی وارد پمپ شود و در هنگام کارکردن، پمپ نباید خشک و بدون روغن باشد. اگر پمپ شروع به نشتی کرد یا لرزش غیرعادی داشت، سریعا  باید به آن رسیدگی کرد.

دلایل نشان دهنده نیاز پمپ به تعمیر

  1. حرارت بیش از حد پمپ هیدرولیک
  2. مستهلک شدن قطعات پمپ زودتر از حالت طبیعی
  3. حرکت‌های اشتباه عمل کننده
  4. افزایش سر و صدا و لرزش پمپ
  5. کاهش دبی
  6. افت فشار ناگهانی که کاهش سرعت یا قدرت سیلندر را در پی داشته باشد.

خرید پمپ هیدرولیک

در صورتی که قصد خرید پمپ هیدرولیک با بهترین قیمت و ضمانت اصالت کالا را دارید با مراجعه به سایت بهسام پنوماتیک ، محصول مورد نظر خود را انتخاب و خریداری نمائید. همچنین برای اطلاعات بیشتر ، می توانید با کارشناسان فروش ما در شرکت بهسام تماس بگیرید.

تماس بگیرید