پمپ هیدرولیک

امروز قصد داریم پمپ هیدرولیک را برای شما عزیزان به صورت کامل شرح بدهیم و ببینیم نحوه کارکرد این نوع پمپ ها به چه شکل هست و انواع مختاف پمپ های هیدرولیک به چند دسته تقسیم می شوند .

پمپ هیدرولیک چیست؟

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.

انواع پمپ های هیدرولیک از نظر جایجایی سیال

در صنعت هیدرولیک پمپ های هیدرولیک از نظر مکانیزم جایجایی سیال به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:

۱)پمپ ها با جابجایی غیر مثبت (پمپ های هیدرو دینامیکی)
۲) پمپ های با جابجایی مثبت

۱) پمپ های با جابجایی غیر مثبت

پمپ های با جابجایی غیر مثبت یا به انگلیسی non-positive-displacement pump پمپ هایی هستند که دبی خروجی آن ثابت نمی باشد و بستگی به فشار سیال دارد.

پمپ های گریز از مرکز در انواع جریان شعاعی ، جریان محوری و جریان مختلط از نمونه های کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت می باشند. با توجه به اینکه پمپ های با جابجائی غیر مثبت توانایی مقاومت در برابر فشار بالا را ندارند، به ندرت برای استفاده در پمپ هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند و معمولاً به منظور انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه ای دیگر بکار گرفته می شوند.

بطور کلی پمپ های با جابجائی غیر مثبت برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آنها به ۲۵۰ تا psi ۳۰۰ محدود می گردد، مناسب می باشند. در پمپ های با جابجایی غیر مثبت به دلیل وجود لقی زیاد بین پره های دوار و پوسته ثابت، میزان جریان خروجی پمپ علاوه بر سرعت دورانی محور به مقدار مقاومت خارجی سیستم نیز وابسته است و سیال متمایل به حرکت در جهتی است که با مقاومت کمتری مواجه گردد.

۲) پمپ های با جابجایی مثبت

پمپ های با جابجایی مثبت یا به انگلیسی positive displacement pump که گاهاً ممکن است به اختصار به عنوان پمپ PDP شناخته شوند پمپ هایی هستند که دبی خروجی آنها ثابت است.

پمپ های با جابجایی مثبت که در صنعت هیدرولیک کاربرد وسیعی دارند، بازای هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال نموده و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و همچنین مقاومت ایجاد شده در مقابل جریان سیال در نتیجه وجود اصطکاک را دارا می باشند.

مزایای پمپ های با جابجایی مثبت نسبت به نوع با جابجایی غیر مثبت به شرح زیر می باشد.

۱- توانایی کار در فشارهای بالا (تا psi ۱۰۰۰۰ و بالاتر)

۲- ابعاد کوچک و فشرده

۳- بازده حجمی بالا

۴- تغییرات جزئی بازده در محدوده فشار طراحی شده

۵- انعطاف پذیری بالا و توانایی انجام کار در محدوده وسیعی از فشارها و سرعت های مورد نیاز

پمپ هیدرولیک اسکرو با همان پمپ جابه‌جایی مثبت

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.

پمپ هیدرولیک پیستونی

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.

پمپ هیدرولیک پره ای

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.