انواع پمپ های رفت و برگشتی، به خاطر سازگاری، قابلیت اطمینان و دقت بالا، در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و به عنوان یکی از با اهمیت ترین انواع پمپ در دینامیک سیالات شناخته می‌شوند. این نوع پمپ، علاوه بر اینکه نقشی اساسی در فرایندهای صنعتی مدرن ایفا می‌کنند، سازگار با محیط زیست و همچنین متکی بر بهره‌وری انرژی طراحی شده‌اند.
پمپ رفت و برگشتی چیست؟
سه دسته اصلی پمپ در صنعت وجود دارد. پمپ رفت و برگشتی، پمپ گریز از مرکز و پمپ جریان‌محور. منظور از پمپ رفت و برگشتی، نوعی پمپ جابه جایی مثبت است که یک سیال متحرک را در حفره ای نگه می دارد و سپس مقدار معینی از آن را، از طریق فشار مکانیکی تخلیه می کند. حجم این پمپ ها ثابت است و در محیط هایی که مقدار خیلی کمی مایع با فشار تخلیه‌ی بالا جابه‌جا می‌شود، به کار می‌آیند.
در واقع این نوع پمپ، در فشارهای خیلی بالا، جایگاه غیرقابل رقابتی را از آن خود کرده است و در صورتی که با نگهداری نادرست دستخوش فرسودگی و آسیب نشود، تا چند دهه قابل استفاده است.
محصولات مرتبط: دوزینگ پمپ
انواع پمپ رفت و برگشتی
انواع پمپ های رفت و برگشتی، که شامل یکی از مدلهای پیستونی، دیافراگمی و پلانجری می‌شوند، از یک پیستون یا دیافراگم تشکیل شده‌اند که به صورت کنترل شده و طی یک عمل رفت و برگشت، اختلاف فشار ایجاد کرده و سیال را جابه‌جا می‌کنند:
پمپ پیستونی
در این نوع، فشار مکانیکی از طریق حرکت پیستون داخل سیلندر، مایع را به حرکت در می‌آورد. یک پمپ پیستونی عموماً در جایی استفاده می‌شود که به فشار تحویل متوسط تا زیادی احتیاج است؛ مثلا برای شستشوی داخل مخازن و محفظه‌ها. این نوع پمپ رفت و برگشتی ممکن است تک سیلندر، دو و یا چند سیلندری باشد.
پمپ دیافراگمی
پمپ دیافراگمی که با توان مکش بالا و عدم نیاز به هواگیری شناخته می‌شود، به یکی از سه مدل الکتریکی، دستی یا بادی موجود بوده و برای مایعات خطرناک و سمی انتخاب خوبی است. انواع پمپ های دیافراگمی به خاطر نوع عملکرد، قیمت مناسب، کاربرد گسترده و راندمان بالایی که دارند بسیار محبوب هستند.
پمپ پلانجری
پمپ پلانجری اغلب برای اندازه گیری یا تناسب یک سیال مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع، با یک مکانیزم تنظیم سرعت متغیر یا حرکت درایو، جریان سیال را به میزان دلخواه تغییر می دهد. در این نوع پمپ از انواع پمپ های رفت و برگشتی، حرکت پلانجر در سیلندر سیال را به داخل محفظه مکش کرده و سپس با انتقال نیرو به مایع و تولید فشار، آن را به سمت بیرون هدایت می‌کند.
محصولات مرتبط: پمپ دنده‌ای
اجزای پمپ رفت و برگشتی
همانگونه که از اسم پمپ های رفت و برگشتی مشخص است، در این سیستم‌ها، حرکت رفت و برگشت پیستون، پلانجر یا دیافراگم در سیلندر، منجر به هدایت مایع به داخل و سپس انتقال آن به خارج مخزن خواهدشد و برای انجام چنین مکانیسمی، یک پمپ باید اجزای مختلفی را شامل شود:
صافی
صافی فیلتری است در انتهای لولۀ مکش، که به عنوان مانعی برای ورود ذرات جامد در قسمت ورودی سیلندر عمل می‌کند. از آنجایی که ذرات جامد می‌توانند سدی در برابر تخلیه باشند، اگر ذراتی مثل خاک یا گرد و غبار فیلتر نشوند، وارد سیلندر شده و با مسدود کردن آن، عملکرد پمپ را مختل خواهندکرد.
شاتون
پیستون و میل لنگ از طریق شیر فشار به هم متصل می‌شوند. به عبارت دیگر، پیستون به واسطه‌ی شاتون به میل لنگ متصل شده‌است. شاتون پشت میل لنگ می‌چرخد و حرکت خطی میل لنگ را به حرکت خطی پیستون تبدیل می‌کند.
سیلندر
سیلندر پمپ از جنس چدن یا فولاد آلیاژی می‌باشد و درون این سیلندر نیز پیستون قرار خواهد گرفت. شیر مکش، مایع را به درون سیلندر کشیده، پیستون به سمت جلو و عقب حرکت کرده و فشار افزایش می‌یابد. در نهایت، سیلندر که به شیر تخلیه هم متصل شده، مایع را به درون لوله تخلیه، هدایت خواهدکرد.
میل لنگ
میل لنگ در پمپ‌های تخلیه مثبت، یک جزء حیاتی به شمار می‌آید. این دیسک جامد، با یک میله اتصال، به پیستون متصل می‌شود. موتور الکتریکی هم مستقیماً به میل لنگ متصل خواهدشد. بنابراین زمانی که موتور روشن شود، میل لنگ نیز می‌چرخد.
شیر مکش
مهم ترین جزء پمپ های رفت و برگشتی شیر مکش است. شیر ورودی یا مکنده، یک شیر یک طرفه است؛ یعنی جریان را فقط به یک سمت به حرکت در می‌آورد. شیر مکش بین سیلندر و لوله مکش قرار دارد و زمان مکش مایع باز می‌شود. این شیر هنگام تخلیه مایع بسته خواهدشد.
شیر تخلیه
شیر تخلیه هم در واقع دریچه‌ای یک طرفه است، که لولۀ تخلیه را به سیلندر وصل می‌کند. این شیر در طول فاز مکش بسته است و در طول مراحل تخلیه سیال باز می‌شود.
مخرن هوا
لوله‌های تخلیه و مکش به یک مخزن هوا متصل شده‌اند. با وجود این جزء، دیگر نیازی به سرهای اصطکاکی نیست و پمپ رفت و برگشتی، سرعت تخلیۀ ثابت را هم تضمین می‌کند.
لوله های مکش و تخلیه
لوله مکش، منبع مایع را به سیلندر پمپ رفت و برگشتی متصل می‌کند. در واقع این لوله، مایع را از منبع به سیلندر منتقل می‌کند.
لولۀ تخلیه هم، مایع را از سیلندر به شیر تخلیه یا منبع خروجی تحویل می‌دهد.
پیستون، پلانجر یا دیافراگم
این اجزاء با حرکات جلو و عقب، در داخل سیلندر، فشار ایجاد می‌کنند و در انواع پمپ های رفت و برگشتی به یکی از سه صورت پیستون، پلانجر یا دیافراگم طراحی شده‌اند:
پلانجر، جزء جامد سیلندر است که به توانایی پمپ در مکیدن و دفع مایعات کمک می‌کند.
دیافراگم از جنس لاستیک یا تفلون بوده و برای پمپاژ سیال به داخل پمپ از طریق دریچه‌ها، کمک می کند.
پیستون نیز، به یک شفت مرکزی متصل بوده و حرکت گردشی شفت را به حرکت رفت و برگشتی تبدیل می‌کند.
محصولات مرتبط: پمپ لجن کش
کاربردهای پمپ رفت و برگشتی
به واسطه ظرفیت‌های خاصی که انواع پمپ های رفت و برگشتی دارند، در طیف گسترده‌ای از صنایع نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در واقع، از یک سو مایعات متنوعی (از خورنده تا چسبناک) را پمپاژ می‌کنند و از سوی دیگر مناسب کاربردهای نیازمند فشار بالا و کنترل دقیق هستند. به عنوان مثال در انواع صنایع تولیدی، خطوط لوله نفت و گاز، تصفیه آب و پسماند، فرآوری شیمیایی و هیدروکربنی کاربرد دارند.
مزایای پمپ های رفت و برگشتی
مزیت‌های این نوع پمپ، به ظرفیت، انعطاف پذیری در سرعت، راندمان و همچنین سرعت ویژه پایین در گریز از مرکز آن بر می‌گردد. علاوه بر این موارد، هزینه‌های اولیه و نگهداری کمتر، به علاوه‌ی نداشتن ضربان و لرزشی که در پمپ های سانتریفیوژی مشهود است، این پمپ را به انتخابی مناسب بدل کرده‌است.
انواع پمپ های رفت و برگشتی، با فشارهای مختلف و بدون نیاز به تنظیم سرعت در سیستم مصرف انرژی، کار می‌کنند و نیز می‌توانند مقدار قابل توجهی گاز یا بخار را تحمل کنند. این پمپ ها برای مواد شیمیایی خورنده، دوغاب های ساینده، دماهای بالا، مناسب بوده و درصورت آسیب یا خرابی، هزینه تعمیر کمی هم دارند.
معایب پمپ های رفت و برگشتی
این نوع پمپ در مقایسه با سایر انواع پمپ، دبی یا تخلیه کمتری دارد. به علاوه در تخلیه مایعات چسبناک، با چالش همراه است. پمپ های رفت و برگشتی تعداد قطعات زیادی دارند و هزینه اولیۀ خرید آنها نیز بالاست.
محصولات مرتبط: پمپ پریستالتیک
مقایسه پمپ رفت و برگشتی و پمپ سانتریفیوژ
انواع پمپ های رفت و برگشتی و سانتریفیوژ، از نظر کاربرد، ویژگی‌های فنی و کارکرد اساسی با هم متفاوتند. پمپ سانتریفیوژ بر اساس نیروی سانتریفیوژ طراحی شده. عملکرد این نوع پمپ بر پایه یک پروانه‌ی چرخان برای حرکات سیال استوار است. اتفاقی که آن را برای کاربردهای فشار کم تا متوسط و جریان‌های زیاد ایده آل کرده‌است. اما پمپ های رفت و برگشتی از پیستون، دیافراگم یا پلانجر برای ایجاد جریانی در سیال استفاده می‌کنند و مناسب کاربردهای کم‌جریان در فشارهای بالا هستند. در مقایسه با پمپ های سانتریفیوژی، ضربان و لرزش ندارند، به علاوه سرعت جریان در این پمپ ها با افزایش فشار، کمترین تأثیر را از ویسکوزیته سیال می‌گیرد.
کارایی و سادگی پمپ های سانتریفیوژی یا گریز از مرکز عالی است، اما کنترل و تطبیق پذیری پمپ های رفت و برگشتی بهتر است. به طور کلی، انتخاب بین این دو نوع، براساس دبی مورد نیاز، فشار، ویژگی های سیال و نیازهای خاص پروژه صورت می‌گیرد.
قیمت پمپ رفت و برگشتی
اجزای این پمپ صنعتی به صورت جداگانه به فروش می‌رسند و بسته به نوع و تعداد سیلندر آن، قیمت‌های متفاوتی خواهندداشت.
چگونه بازده پمپ رفت و برگشتی را محاسبه کنیم؟
بازدۀ حجمی پمپ های رفت و برگشتی که نشان دهنده میزان تبدیل سرعت ورودی به جریان خروجی می‌باشد، با فرمول زیر محاسبه می‌شود:
ŋv= حجم تخلیۀ مایع/ حجم تخلیۀ پیستونی
بازده حجمی که به صورت Ev یا ŋv نشان داده می‌شود، در واقع، نسبت تخلیه پلانجری یا پیستونی، به تخلیه مایع می‌باشد. به علاوه، محاسبه بازده حجمی به پیکربندی داخلی سیال، اندازۀ پیستون و تراکم پذیری مایع پمپاژ شده بستگی دارد.
محصولات مرتبط: پمپ بشکه کش
نتیجه گیری
کاربرد انواع پمپ های رفت و برگشتی در صنایع گوناگون بسیار گسترده است. از نفت و گاز و پتروشیمی گرفته، تا خودروسازی، پزشکی و دارویی، تولید و تزریق ترکیبات شیمیایی، واتر بلاست و رنگرزی. به عبارت دیگر، در شرایطی که فشار جریان بالا، انتقال مواد شیمیایی خطرناک، خورنده یا ساینده، رسوبات مملو از ذرات جامد و اندازه گیری یا تعیین دقیق ترکیبات مد نظر باشد، یکی از بهترین گزینه ها، استفاده از پمپ های رفت و برگشتی است.
