شاید تا به حال نام پمپ هیدرولیک را چندین مرتبه شنیده باشید اما با کارایی این نوع پمپ ها آشنا نباشید. در این مقاله قرار است در مورد با پمپ هیدرولیک صحبت کنیم و بگیم که پمپ هیدرولیک چه کاری انجام می دهد و برترین فروشندگاه پمپ های هیدرولیک را به شما معرفی کنیم.
شاید کار شما در حوزه محصولات صنعتی و ماشین آلات سنگین صنعتی باشه یا حتی شاید شما راننده ماشین های سنگین باشید، نمیدانیم اما موضعی که مهم است این است که چه شما راننده ماشین های سنگین باشید و چه مدیر خرید یک شرکت در حوزه ماشین آلات صنعتی باشید، یا همچنین اگر شما جزو فروشندگان پمپ 9 پیستون و یا پمپ 6 پیستون هم باشید، مطالعه این مقاله به شما برای درک بهتر از پمپ هیدرولیک و انواع آن کمک می کند.
در هر سیستمی قسمتی وجود دارد که قلب سیستم نام گرفته است که بدون وجود آن، سیستم از کار می افتد. در یک مدار هیدرولیکی این پمپ است که اگر از کار بیفتد سایر اجزای سیستم هم قادر به ادامه فعالیت نمی باشند.
برخلاف بعضی از تعاریف اشتباه پمپ در مدار فشار ایجاد نمی کند و وظیفه آن تولید و به جریان انداختن مایع مورد نظر ما می باشد. به عبارتی دیگر پمپ انرژی مکانیکی سیستم هیدرولیک را به کمک موتورهای الکتریکی، احتراقی و غیره تامین می کند. در اصل در یک سیستم هیدرولیک فشار بیانگر میزان مقاومت به وجود آمده در مقابل خروجی پمپ است. برای مثال اگر خروجی یک پمپ با جا به جایی مثبت، به اتمسفر باز باشد، ضمن برقراری جریان سیال، به دلیل نبودن مقاومت در برابر جریان، فشاری بالاتر از فشار اتمسفر وجود نخواهد داشت. متقابلا در صورت مسدود شدن کامل خروجی پمپ، مقاومت بی نهایتی به صورت تئوریک در مقابل جریان ایجاد می گردد زیرا فضایی برای حرکت سیال وجود ندارد؛ بنابراین به منظور حفاظت از اجزاء سیستم هیدرولیک، استفاده از شیر اطمینان ضروری است. شیر اطمینان با رسیدن فشار سیستم به مقدار تنظیمی، مسیر عبور جریان به مخزن را باز نموده و حداکثر سطح فشار در مدار را محدود می کند.
به بیانی ساده می توان دریافت که جریان خروجی پمپ با جابجایی مثبت (با صرفنظر از نشتی های جزئی داخلی پمپ) ثابت بوده و به فشار سیستم وابسته نمی باشد. بنابراین، در صورتی 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 کنترل فشار (شیر اطمینان) جهت حفاظت پمپ های جا به جایی مثبت در مقابل فشار اضافی ضرورت می یابد.
پمپ ها به دو دسته جابجایی غیر مثبت و جابجایی مثبت دسته بندی می شوند.
پمپ های جابجایی غیرمثبت به دلیل فشار کم مایع و جریان خروجی بالا مصارف خانگی داشته که بیشتر برای انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شوند و در صنعت کاربردی ندارند. حداکثر ظرفیت فشاری آنها به 250 تا 300 پوند بر اینچ مربع محدود می گردد و در سه دسته شعاعی، محوری و جریان مختلط قرار می گیرند. پمپ گریز از مرکز و محوری نمونه هایی پرکاربرد از پمپ هیدرولیک جا به جایی غیر مثبت هستند.
دسته بندی دوم پمپ ها، پمپ های صنعتی هستند که جابجایی مثبت نام گذاری شده اند. این نوع پمپ ها کاربرد وسیعی در صنعت هیدرولیک داشته و به ازای هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از مایع را به سیستم هیدرولیک ارسال می کند و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و نیز مقاومت ایجاد شده در مقابل جریان اصطکاک را دارا می باشند.
پمپ چرخدنده‌ای خارجی
پمپ چرخدنده‌ای داخلی
پمپ پیستونی شعاعی: پیستون‌ها در پایین بسته می‌شوند و در بالا باز می‌شوند.
پمپ پره‌ای بالانس
پمپ پره‌ای غیربالانس
در سامانه‌های هیدرواستاتیک از پمپ‌های با جابه‌جایی مثبت استفاده می‌شود: در این پمپ‌ها با استفاده از باز شدن ناگهانی یک حفره، در آن حفره مکش ایجاد می‌شود و فشار هوا سیال هیدرولیک را به داخل حفره می‌راند. سپس حفره بسته می‌شود و سیال مقابل دهانه خروجی حبس می‌شود و با ورود سیال جدید از ورودی پمپ شارژ شده و تا دوباره این سیکل تکرار شود. (یک سیکل کاری پمپ) معمولاً هر سیکل معادل یک دور چرخش شفت است. با توجه به سازوکار این پمپ‌ها، قطعات آنها نسبت به هم آب‌بندی هستند و نشتی سیال میان آنها خیلی کم است. اگرچه در فشارهای بالا نشتی رخ می‌دهد که مطلوب نیست.
پمپ‌های جابه‌جایی مثبت ۳ نوع اصلی دارند: چرخدنده‌ای، پره‌ای و پیستونی.
داخلی
یک چرخدنده محرک خارجی درون یک چرخدنده حلقه‌ای داخلی قرار گرفته‌است. وقتی چرخدنده‌ها می‌چرخند دندانه‌ها از هم دور می‌شوند و مکش اتفاق می‌افتد و سیال وارد پمپ می‌شود. چرخدنده‌ها دیواره‌ای هلالی‌شکل آب‌بندی می‌شوند. این پمپ‌ها کم‌بازده‌ترین نوع پمپ‌های هیدرولیک هستند اما تحمل خوبی در برابر آلودگی سیال هیدرولیک دارند (به دلیل لقی بیشتر نسبت به دیگر انواع). بیشینه فشار کاری این پمپ‌ها ۱۴۰ تا ۲۰۰ بار می‌باشد و حجم‌شان غیرقابل‌تنظیم است.
خارجی
از دو چرخدنده درگیر با هم تشکیل‌شده‌است. شفت متحرک با خاری به چرخدنده محرک متصل است و دیگر چرخدنده هرزگرد می‌باشد. با چرخش چرخدنده محرک چرخدنده هرزگرد هم که با آن درگیر است می‌چرخد و در بخش دهانه که دندانه‌های چرخدنده‌ها از هم دور می‌شوند حفره ایجاد شده و مکش رخ می‌دهد تا سیال وارد پمپ شود. فضای خالی بین دندانه‌های چرخان سیال را به سمت دهانه خروجی هدایت می‌کند. آب‌بندی این پمپ‌ها نباید به سیال اجازه دهد از مسیر دیگری غیر از دندانه‌های چرخدنده‌ها از پمپ خارج شود.
پمپ پره‌ای از ۲ بخش عمده بدنه و روتور تشکیل شده‌است. پره‌های پمپ در شیارهای روتور جای دارند و به صورت شعاعی می‌لغزند. روتور نیز که با خار به شفت متصل است با آن می‌چرخد و بدین ترتیب پره‌ها با نیروی گریز از مرکز به دیواره بدنه می‌چسبند. چون روتور نسبت به بدنه خارج از مرکز است، در فضای ایجادشده بین پره و بدنه در هنگام چرخش فضای خالی ایجاد می‌شود و مکش رخ می‌دهد (ورود سیال به پمپ). پره‌ها سیال را به سمت دهانه خروجی پمپ هدایت می‌کنند.
غیربالانس
حجم جابجایی این پمپ‌ها قابل تنظیم بوده و بنابراین شدت جریان آنها ثابت نیست. این کار با جابجا نبودن مرکز روتور و در واقع تعیین میزان عدم هم‌محوری روتور و بدنه انجام می‌شود. چون در این پمپ‌ها، محفظه‌های تحت فشار در یک طرف شفت قرار دارند، دریچه خروجی همواره تحت فشار است و دریچه ورودی مکش می‌کند بنابراین در پمپ عدم تعادل ایجاد می‌شود و ارتعاش می‌کند. این ارتعاش ناخواسته به یاتاقان شفت نیرویی دائمی در یک جهت وارد می‌کند که در سرعت‌های بالا سایش زیادی ایجاد می‌کند. به همین دلیل این پمپ‌ها تنها در فشارهای پایین مناسب هستند. این پمپ‌ها معمولاً در فشارهای ۳۵ تا ۱۴۰ بار کار می‌کنند.
بالانس
بدنه این پمپ‌ها بیضوی است و به جای یک دهانه ورودی و یک دهانه خروجی، ۲ ورودی و ۲ خروجی دارد (گاه دریچه‌های ورودی در هم ادغام می‌شوند). بدین ترتیب نیروی واردشده به شفت متعادل می‌شود و دیگر ارتعاش قابل توجهی وجود ندارد؛ لذا پمپ‌های بالانس نسبت به پمپ‌های غیربالانس فشار بالاتری را می‌توانند تحمل نمایند که تا ۲۸۰ بار نیز می‌رسد.
در این پمپ‌ها از سامانه متداول سیلندر و پیستون استفاده می‌شود. در یک سیلندر و پیستون ساده، با حرکت پیستون در پشت آن مکش ایجاد می‌شود و در جلوی آن سیال به جلو رانده می‌شود. به دلیل ذات حرکت رفت و برگشتی، به جریان انداختن سیال به صورت پالسی و ناپیوسته است. البته از این پمپ‌های ابتدایی تنها در سامانه‌های دستی استفاده می‌شود. این پمپ‌ها گران‌ترین و مرغوب‌ترین نوع پمپ‌های هیدرولیک هستند و می‌توانند فشاری تا ۷۰۰ بار را نیز تحمل نمایند. دلیل این امر انطباق تنگ سیلندر و پیستون است که البته آن را در برابر آلودگی‌های سیال بسیار حساس می‌کند.
شعاعی
پیستون‌ها نسبت شفت به حالت شعاعی قرار گرفته‌اند و با چرخش شفت، پیستون‌ها باز و بسته می‌شوند. سیلندرها یه صورت خارج از مرکزهستند و با نیروی گریز از مرکز حرکت رفت و برگشتی تأمین می‌شود.
محوری
چند پیستون دارد و این پیستون‌ها به صورت موازی با هم در راستای یک محور قرار دارند. سطح مقطع پیستون‌ها در پیرامون محور اصلی پمپ روی محیط یک داره قرار می‌گیرد و با گردش محور اصلی پمپ پیستون‌ها به حرکت درمی‌آیند.با تنظیم زاویه صفحه پشت پیستون‌ها که کورس آنها را تغییر می‌دهد می‌توان حجم جابجایی پمپ (و در نتیجه شدت جریان آن) را تغییر داد، البته به شرطی که چنین سازوکاری در آن تعبیه شده‌باشد. در برخی موارد محور پیستون‌ها خمیده‌است، در این صورت حجم جابجایی قابل‌تغییر نیست.
در سامانه‌های هیدرودینامیک از پمپ‌های با جابه‌جایی نامثبت استفاده می‌شود: این پمپ‌ها با چرخش سریع یک پروانه سیال را با نیروی گریز از مرکز به سمت دهانه خروجی پمپ پرتاب می‌کند. برخلاف پمپ‌ها جابجایی مثبت، این پمپ‌ها قطعاتشان آب‌بندی نیستند و با افزایش فشار نشتی زیادی در آنها اتفاق می‌افتد. همچنین این پمپ‌ها نمی‌توانند سیال را به خودیِ خود پمپاژ کنند چون مکشی در آنها ایجاد نمی‌شود تا سیال را درون خود بکشند (سیال باید به دریچه ورودی آنها به نحوی دیگر وارد شود). یکی از راه‌حل‌های رایج در طراحی این پمپ‌ها، قرار دادن دهانه ورودی پمپ در ارتفاعی پایین‌تر از سطح سیال درون مخزن یا تانک است تا سیال با وارد شدن نیروی گرانش، خودبه‌خود وارد پمپ شود. این پمپ‌ها ارزان هستند و به دلیل عدم درگیری قطعاتشان می‌توانند سیالات غیرهیدرولیکی مانند آب را هم پمپاژ کنند. یکی از انواع شاخص این پمپ‌ها، پمپ‌های پروانه‌ایهستند
تصویر یک پمپ هیدرولیکی بخار که در کتابی به سال ۱۹۰۵ چاپ شده‌است.
تعدادی از پمپ‌های هیدرولیکی در دسته‌بندی جابه‌جایی مثبت و نامثبت نمی‌گنجند، چرا که اصولاً اساس کار متفاوتی دارند. وجه مشترک تمام این پمپ‌ها این است که اجزای متحرک، دوار یا رفت‌وبرگشتی ندارند. بازده همه این پمپ‌ها کم است اما به دلیل اهمیتی که دارند از کم‌بازدهی آنها صرفنظر می‌شود. هزینه اولیه و هزینه تعمیر و نگهداری این پمپ‌ها نیز پایین است.
پمپ ضربه‌ای
در این پمپ‌ها از پدیدهٔ ضربهٔ قوچ آب استفاده می‌شود. تنها بخش مکانیکی این پمپ‌ها شیر است و بقیه اجزای آن یک سامانه هیدرولیکی دیگر است. این پمپ یک محفظه دارد که ۲ شیر دارد. بر اثر بسته‌شدن ناگهانی شیر، فشار بالایی ایجاد می‌شود که با این فشار آب به ارتفاع‌های بالاتر برده می‌شود. بازده این پمپ‌ها حداکثر بین ۷۵٪ تا ۹۰٪ است.
پمپ جت
در پمپ جت، بازدهی به توان آب فشار بالا بستگی دارد، که با کمک آن آب یا گاز را می‌توان جابجاکرد در این پمپ‌ها آبی با فشار بالا از یک افشانه خارج می‌شود که سرعت بالایی هم دارد. سرعت دهانه خروجی افشانه به حدی بالا می‌رود که در بیرون آن ایجاد مکش کند و در مجرای دیگری ایجاد جریان کند.بازدهی این پمپ‌ها حدوداً ۴۳٪ است و از لحاظ تئوری هم نمی‌تواند بیش از ۵۰٪ شود.
پمپ تزریقی
در این پمپ به‌جای آب با فشار بالایی که در پمپ جت استفاده می‌شد، از بخار آب استفاده می‌شود و کاربردش در تغذیه دیگ بخار است، به همین دلیل ساختمان این پمپ با پمپ جت تفاوت‌هایی دارد. چگالی کم بخار آب و ظرفیت گرمایی آن که به انرژی جنبشی بدل شده، می‌تواند سرعت‌های بالایی را ایجاد کند.
پمپ هوایی
در پمپ‌های هوایی هوای خروجی از یک کمپرسور وارد پمپ می‌شود و حباب‌های هوا ذرات آب را همراه خود می‌برند. جریان هنگامی آغاز می‌شود که مقدار مشخصی هوا را به‌کار ببریم و اگر بخواهیم برای دبی آب زیادی این پمپ را استفاده کنیم، کار آن از لحاظ اقتصادی مقرون به‌صرفه نخواهد بود بنابراین کاربرد این پمپ‌ها در موارد خاص و محدودی است. از آنجا که مخلوط آب و هوا در این فرایند مخلوط ناهمگن است، مدلسازی فرایند آن دشوار است. دربارهٔ چگونگی بازدهی این پمپ‌ها نظریه واحدی مورد قبول محققان نیست.
شرکت آرافن یکی از تولید کنندگان پمپ های آرافن است. این شرکت تعداد زیادی از مدل های مختلف پمپ ها را تولید می کند که البته در این مقاله به آن اشاره نمی شود ولی پیشنهاد می کنیم که اگر مایل بودید، در مورد با این شرکت و انواع پمپ هایی که تولید می کند هم مطالعه کنید.
