پمپ ها
تعریف
پمپ دستگاهی است که انرژی مکانیکی را از یک مولد انرژی خارجی گرفته و به سیالی که از آن عبور می کند انتقال می دهد.در نتیجه انرژی سیال بعد از خروج از ماشین افزایش می یابد . پمپها برای انتقال سیال به یک ارتفاع هندسی معین و یا حرکت دادن سیال در مدارهای مختلف هیدرولیکی وسیستم لوله کشی و بطور کلی انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.
متنوع بودن سیالات از نظر حجم و وزن وجرم مخصوص ، درجه حرارت ، خاصیت اسیدی و خورندگی و خالص وناخالص بودن آنها و همچنین دبی و ارتفاع درخواستی متفاوت باعث گردیده تا نمونه های زیادی از پمپها با ساختارهای متفاوت تولید و مورد استفاده قرار گیرد .
تقسیم بندی پمپ ها
در اینجا پمپها را بر اساس نحوه انتقال انرژی به سیال تقسیم بندی می نماییم.
یک - پمپهایی که انتقال انرژی از آنها به سیال بصورت دائمی انجام می گیرد این پمپها را پمپهای دینامیکی گویند.
دو – پمپهایی که انتقال انرژی ازآنها به سیال بصورت متناوب می باشد که این پمپ ها را پمپ های جابجایی می گویند.
انواع پمپهای دینامیکی
توربو پمپها یا پمپهای سانترفیوژ که خودآنهم سه نوعند جریان محوری ، جریان مختلط ، جریان شعاعی
پمپهای محیطی که آنهم بر دو نوع است یک طبقه ،چند طبقه
پمپهای خاص مانند مکش زا ، کشش گازی، قوچ آبی و الکترومغناطیس
انواع پمپهای جابجایی
پمپهای رفت وآمدی که بر سه نوع است پیستونی ، پلانجر و دیافراگمی
پمپهای گردشی که بر دو نوع است پمپ با یک چرخ وپمپ با چند چرخ
توربو پمپ ها
توربو پمپ ها که به پمپهای چرخی نیز معروف هستند در بین کلیه انواع پمپ بعلت شکل ساده ساختمانی ، نسبت پایین حجم به قدرت مصرفی و کاربرد های فراوان ؛ نسبت به سایر پمپ ها از اهمیت بیشتری برخوردار می باشند.
ساختمان اصلی این پمپ ها از اجزاء زیر تشکیل می گردد:
پخش کننده: که وظیفه اصلی آن هدایت سیال از محیط خارج تا ورود به پمپ است.
یک یا چند چرخ: که هر یک دارای تعدادی پره می باشند. انتقال انرژی به سیال در این قسمت صورت می گیرد.
کاهش دهنده: که مقداری از انرژی جنبشی سیال را به انرژی پتانسیل تبدیل می نماید.
جمع کننده یا ظرف حلزونی: که پوسته پمپ را نیز تشکیل می دهد.سیال بعد از خروج از کاهش دهنده وارد این قسمت شده و سپس به خارج از پمپ هدایت می گردد.
لازم به ذکر است که در همه پمپها قسمت کاهش دهنده لزوما" بصورت یک قسمت مستقل وجود ندارد و در بسیاری مواقع این قسمت حذف میگردد.نوع سیال عبوری از توربو پمپها مایع خالص یا مایع همراه با مقداری مواد جامد و گاز است. از این نظر توربو پمپها برای عبور سیالات یک یا چند فازه ساخته میشوند.
تقسیم بندی توربو پمپها
متداولترین روش تقسیم بندی توربو پمپها از دیدگاه طراحی و علمی ، تقسیم بندی بر اساس مسیر حرکت سیال در چرخ است. از این نظر توربو پمپها را به سه دسته اصلی تقسیم مینمایند:
توربو پمپهای سانتریفوژ یا با جریان شعاعی
توربو پمپهای محوری
توربو پمپهای نیمه سانتریفوژ یا با جریان مختلط
در نوع اول ، سیال موازی محور وارد چرخ پمپ شده و عمود بر محور از چرخ خارج می شود . این پمپها برای ایجاد فشار زیاد ودبی های کم مورد استفاده قرار می گیرند.
در نوع دوم سیال موازی با محور وارد چرخ شده و موازی با آن نیز خارج می گردد . از این پمپها برای تولید دبی زیاد وفشار کم اسفاده می شود.
در نوع سوم سیال موازی موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و بطور مایل نسبت به محور خارج می گردد . این پمپها برای ایجاد فشار ودبی های متوسط بکار می رود.
توربو پمپها را ازنظر سیال عبوری ، نحوه نصب ، شرایط کاربرد و تعداد طبقات نیز تقسیم بندی می نمایند :
پمپ های لجن کش و شیمیایی ( از نظر نوع سیال عبوری)
پمپ های افقی ، عمودی و پمپ های روی خطی ( از نظر نحوه ساخت ونصب )
پمپ - توربین ها
پمپ های تغذیه دیگهای بخار( از نظر نوع مصرف)
پمپ های یک طبقه و چند طبقه که تعداد طبقات آنها با توجه به فشار مورد لزوم تعیین می شود ( پمپ های فشار قوی و فشار کم)
مشخصات اصلی توربو پمپ ها:
قیمت ارزان واحد پمپ نسبت به یک کیلو وات قدرت مفید تولیدی
دارای هیچ قسمت رفت وآمدی نیستند و سرعت چرخشی ماشین محرک مستقیماً پروانه پمپ را به دوران در می آورد.
جریان سیال بطور یکنواخت ودائم است.
فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی اشغال می نماید.
هزینه نگهداری آن نسبتاً کم است.
راندمان بالا
دامنه کاربرد آنها زیاد است زیرا از نظر دبی و ارتفاع تولیدی این پمپ ها وسعت زیادی را پوشش می دهند.
حداکثر لزجت سیال بسته به نوع پمپ از حدود 520 تا 760 سانتی استوک نمی تواند تجاوز نماید و بالتر از این حد و برای سیالات لزج از پمپ های جابجایی باید استفاده کرد.
این پمپ ها بجزء در طرحهای خاص ، خود راه انداز نیستند یعنی لزوماً لوله مکش پمپ ها باید پر از آب شود.
پمپهای رفت وآمدی
از قدیمیترین انواع پمپها که هنوز هم در صنعت مورد استعمال دارد پمپ رفت و آمدی است.در این پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می شود.با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش شده و در نتیجه مایع از طریق یک شیر وروی داخل سیلندر می گردد. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت میگردد. شیرهای ورودی و خروجی یکطرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون ،از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت فشار کم و بالعکس ممانعت شود.
اگر به جای پیستون پلانجری در سیلندر رفت و آمد کند به آن پمپ پلانجری می گویند،چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد پمپ از نوع دیافراگمی است، سرانجام در صورت استفاده از هر دو طرف پیستون پمپ را دو طرفه میگویند. در پمپهای یکطرفه فقط از یک طرف پیستون استفاده می شود.
فرق میان پیستون و پلانجر این است که اولا" طول سر پیستون کوتاهتر از مسافتی است که طی مینمایددر حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن می باشد.ثانیا" در پیستون حلقه پیستون یا درز بند که جهت آب بندی پیستون و سیلندر بکار می رود روی بدنه پیستون قرار گرفته و با آن حرکت می کند،در صورتیکه در پلانجر درز بند بکار رفته روی سیلندر قرار دارد و ثابت است.
مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی
مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی را میتوان بشرح زیر خلاصه کرد:
سرعت کم
ظرفیت کم تا متوسط (حداثر تا حدود 200 متر مکعب در ساعت)
فشار خروجی بسیار بالا
جریان غیر یکنواخت
راندمان بالا در صورت سرویس مرتب
گران بودن نسبت به پمپهای گریز از مرکز
پمپهای گردشی
اساس کار پمپهای گردشی شباهت زیادی به کار پمپهای رفت و آمدی دارد .این پمپها از دو قسمت متمایز تشکیل شده اند ،یکی جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل یک محور گردان با چرخ دنده یا پره یا پیچ و یا بادامک و غیره می باشد. بر خلاف پمپهای گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدیت می کنند، در پمپهای گردشی مقداری از مایع بین دنده های چرخ دنده پمپ به اصطلاح به تله می افتد و در اثر چرخیدن چرخ دنده ها و یا بادامکها و یا پیچ ها این مایع به قسمت خروجی تلمبه رانده می شود.
در این پمپها نیز مانند پمپهای رفت و آمدی چنانچه شیری در مسیر لوله های خروجی بسته باشد فشار بالا رفته یا خود پمپ از بین می رود و یا اینکه لوله می شکند(چنانچه شیر اطمینانی در مسیر خروجی تعبیه نشده باشد ویا اگر تعبیه شده باشد ولی عمل نکند). فاصله بین اجزاء گردنده و جداره ثابت بسیار کم می باشدو ساختمان آنها غالبا" طوری است که اجزاء گردنده در دو جهت می توانند دوران نمایند و در نتیجه قسمت ورودی و خروجی پمپ بسته و به نوع کار ممکن است عوض شوند.
انواع پمپهای گردشی
مهمترین انواع پمپهای گردشی که در صنایع به کار می روند عبارتند از :
پمپهای گردشی با چرخ دنده خارجی
پمپهای گردشی با چرخ دنده داخلی
پمپهای گردشی با چرخ دنده پیچی شکل
مشخصات اصلی پمپهای گردشی
پمپهای گردشی برای مواقع زیر به کار برده می شوند :
جریان کم (کمتر از 20 گالن در دقیقه)
فشار خروجی متوسط (200-150 فوت)
مایعات غلیظ یعنی مایعات باویسکوزیته بالا(650 سانتی استوک به بالا)
مایعات غیر ساینده
این پمپها بیشتر برای روغن کاری به کار می روند. نوع پیچی شکل آنها مخصوصا" برای روغن کاری یاتاقانهای کمپرسور های گریز از مرکز بسیار مناسب هستند .
تعریف
پمپ دستگاهی است که انرژی مکانیکی را از یک مولد انرژی خارجی گرفته و به سیالی که از آن عبور می کند انتقال می دهد.در نتیجه انرژی سیال بعد از خروج از ماشین افزایش می یابد . پمپها برای انتقال سیال به یک ارتفاع هندسی معین و یا حرکت دادن سیال در مدارهای مختلف هیدرولیکی وسیستم لوله کشی و بطور کلی انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.
متنوع بودن سیالات از نظر حجم و وزن وجرم مخصوص ، درجه حرارت ، خاصیت اسیدی و خورندگی و خالص وناخالص بودن آنها و همچنین دبی و ارتفاع درخواستی متفاوت باعث گردیده تا نمونه های زیادی از پمپها با ساختارهای متفاوت تولید و مورد استفاده قرار گیرد .
تقسیم بندی پمپ ها
در اینجا پمپها را بر اساس نحوه انتقال انرژی به سیال تقسیم بندی می نماییم.
یک - پمپهایی که انتقال انرژی از آنها به سیال بصورت دائمی انجام می گیرد این پمپها را پمپهای دینامیکی گویند.
دو – پمپهایی که انتقال انرژی ازآنها به سیال بصورت متناوب می باشد که این پمپ ها را پمپ های جابجایی می گویند.
انواع پمپهای دینامیکی
توربو پمپها یا پمپهای سانترفیوژ که خودآنهم سه نوعند جریان محوری ، جریان مختلط ، جریان شعاعی
پمپهای محیطی که آنهم بر دو نوع است یک طبقه ،چند طبقه
پمپهای خاص مانند مکش زا ، کشش گازی، قوچ آبی و الکترومغناطیس
انواع پمپهای جابجایی
پمپهای رفت وآمدی که بر سه نوع است پیستونی ، پلانجر و دیافراگمی
پمپهای گردشی که بر دو نوع است پمپ با یک چرخ وپمپ با چند چرخ
توربو پمپ ها
توربو پمپ ها که به پمپهای چرخی نیز معروف هستند در بین کلیه انواع پمپ بعلت شکل ساده ساختمانی ، نسبت پایین حجم به قدرت مصرفی و کاربرد های فراوان ؛ نسبت به سایر پمپ ها از اهمیت بیشتری برخوردار می باشند.
ساختمان اصلی این پمپ ها از اجزاء زیر تشکیل می گردد:
پخش کننده: که وظیفه اصلی آن هدایت سیال از محیط خارج تا ورود به پمپ است.
یک یا چند چرخ: که هر یک دارای تعدادی پره می باشند. انتقال انرژی به سیال در این قسمت صورت می گیرد.
کاهش دهنده: که مقداری از انرژی جنبشی سیال را به انرژی پتانسیل تبدیل می نماید.
جمع کننده یا ظرف حلزونی: که پوسته پمپ را نیز تشکیل می دهد.سیال بعد از خروج از کاهش دهنده وارد این قسمت شده و سپس به خارج از پمپ هدایت می گردد.
لازم به ذکر است که در همه پمپها قسمت کاهش دهنده لزوما" بصورت یک قسمت مستقل وجود ندارد و در بسیاری مواقع این قسمت حذف میگردد.نوع سیال عبوری از توربو پمپها مایع خالص یا مایع همراه با مقداری مواد جامد و گاز است. از این نظر توربو پمپها برای عبور سیالات یک یا چند فازه ساخته میشوند.
تقسیم بندی توربو پمپها
متداولترین روش تقسیم بندی توربو پمپها از دیدگاه طراحی و علمی ، تقسیم بندی بر اساس مسیر حرکت سیال در چرخ است. از این نظر توربو پمپها را به سه دسته اصلی تقسیم مینمایند:
توربو پمپهای سانتریفوژ یا با جریان شعاعی
توربو پمپهای محوری
توربو پمپهای نیمه سانتریفوژ یا با جریان مختلط
در نوع اول ، سیال موازی محور وارد چرخ پمپ شده و عمود بر محور از چرخ خارج می شود . این پمپها برای ایجاد فشار زیاد ودبی های کم مورد استفاده قرار می گیرند.
در نوع دوم سیال موازی با محور وارد چرخ شده و موازی با آن نیز خارج می گردد . از این پمپها برای تولید دبی زیاد وفشار کم اسفاده می شود.
در نوع سوم سیال موازی موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و بطور مایل نسبت به محور خارج می گردد . این پمپها برای ایجاد فشار ودبی های متوسط بکار می رود.
توربو پمپها را ازنظر سیال عبوری ، نحوه نصب ، شرایط کاربرد و تعداد طبقات نیز تقسیم بندی می نمایند :
پمپ های لجن کش و شیمیایی ( از نظر نوع سیال عبوری)
پمپ های افقی ، عمودی و پمپ های روی خطی ( از نظر نحوه ساخت ونصب )
پمپ - توربین ها
پمپ های تغذیه دیگهای بخار( از نظر نوع مصرف)
پمپ های یک طبقه و چند طبقه که تعداد طبقات آنها با توجه به فشار مورد لزوم تعیین می شود ( پمپ های فشار قوی و فشار کم)
مشخصات اصلی توربو پمپ ها:
قیمت ارزان واحد پمپ نسبت به یک کیلو وات قدرت مفید تولیدی
دارای هیچ قسمت رفت وآمدی نیستند و سرعت چرخشی ماشین محرک مستقیماً پروانه پمپ را به دوران در می آورد.
جریان سیال بطور یکنواخت ودائم است.
فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی اشغال می نماید.
هزینه نگهداری آن نسبتاً کم است.
راندمان بالا
دامنه کاربرد آنها زیاد است زیرا از نظر دبی و ارتفاع تولیدی این پمپ ها وسعت زیادی را پوشش می دهند.
حداکثر لزجت سیال بسته به نوع پمپ از حدود 520 تا 760 سانتی استوک نمی تواند تجاوز نماید و بالتر از این حد و برای سیالات لزج از پمپ های جابجایی باید استفاده کرد.
این پمپ ها بجزء در طرحهای خاص ، خود راه انداز نیستند یعنی لزوماً لوله مکش پمپ ها باید پر از آب شود.
پمپهای رفت وآمدی
از قدیمیترین انواع پمپها که هنوز هم در صنعت مورد استعمال دارد پمپ رفت و آمدی است.در این پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می شود.با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش شده و در نتیجه مایع از طریق یک شیر وروی داخل سیلندر می گردد. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت میگردد. شیرهای ورودی و خروجی یکطرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون ،از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت فشار کم و بالعکس ممانعت شود.
اگر به جای پیستون پلانجری در سیلندر رفت و آمد کند به آن پمپ پلانجری می گویند،چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد پمپ از نوع دیافراگمی است، سرانجام در صورت استفاده از هر دو طرف پیستون پمپ را دو طرفه میگویند. در پمپهای یکطرفه فقط از یک طرف پیستون استفاده می شود.
فرق میان پیستون و پلانجر این است که اولا" طول سر پیستون کوتاهتر از مسافتی است که طی مینمایددر حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن می باشد.ثانیا" در پیستون حلقه پیستون یا درز بند که جهت آب بندی پیستون و سیلندر بکار می رود روی بدنه پیستون قرار گرفته و با آن حرکت می کند،در صورتیکه در پلانجر درز بند بکار رفته روی سیلندر قرار دارد و ثابت است.
مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی
مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی را میتوان بشرح زیر خلاصه کرد:
سرعت کم
ظرفیت کم تا متوسط (حداثر تا حدود 200 متر مکعب در ساعت)
فشار خروجی بسیار بالا
جریان غیر یکنواخت
راندمان بالا در صورت سرویس مرتب
گران بودن نسبت به پمپهای گریز از مرکز
پمپهای گردشی
اساس کار پمپهای گردشی شباهت زیادی به کار پمپهای رفت و آمدی دارد .این پمپها از دو قسمت متمایز تشکیل شده اند ،یکی جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل یک محور گردان با چرخ دنده یا پره یا پیچ و یا بادامک و غیره می باشد. بر خلاف پمپهای گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدیت می کنند، در پمپهای گردشی مقداری از مایع بین دنده های چرخ دنده پمپ به اصطلاح به تله می افتد و در اثر چرخیدن چرخ دنده ها و یا بادامکها و یا پیچ ها این مایع به قسمت خروجی تلمبه رانده می شود.
در این پمپها نیز مانند پمپهای رفت و آمدی چنانچه شیری در مسیر لوله های خروجی بسته باشد فشار بالا رفته یا خود پمپ از بین می رود و یا اینکه لوله می شکند(چنانچه شیر اطمینانی در مسیر خروجی تعبیه نشده باشد ویا اگر تعبیه شده باشد ولی عمل نکند). فاصله بین اجزاء گردنده و جداره ثابت بسیار کم می باشدو ساختمان آنها غالبا" طوری است که اجزاء گردنده در دو جهت می توانند دوران نمایند و در نتیجه قسمت ورودی و خروجی پمپ بسته و به نوع کار ممکن است عوض شوند.
انواع پمپهای گردشی
مهمترین انواع پمپهای گردشی که در صنایع به کار می روند عبارتند از :
پمپهای گردشی با چرخ دنده خارجی
پمپهای گردشی با چرخ دنده داخلی
پمپهای گردشی با چرخ دنده پیچی شکل
مشخصات اصلی پمپهای گردشی
پمپهای گردشی برای مواقع زیر به کار برده می شوند :
جریان کم (کمتر از 20 گالن در دقیقه)
فشار خروجی متوسط (200-150 فوت)
مایعات غلیظ یعنی مایعات باویسکوزیته بالا(650 سانتی استوک به بالا)
مایعات غیر ساینده
این پمپها بیشتر برای روغن کاری به کار می روند. نوع پیچی شکل آنها مخصوصا" برای روغن کاری یاتاقانهای کمپرسور های گریز از مرکز بسیار مناسب هستند .
منابع
مکانیک سیالات استریتر-وایتی ترجه استاد علیرضا انتظاری
پمپ وپمپاژ تالیف آقای دکتر سید احمد نوربخش
آخرین ویرایش: