پمپ پیستونی

پمپ پیستونی در کنار این که یک دستگاه با مکانیزم نسبتاً ساده به شمار می‌آید، یک انتخاب ویژه برای برخی صنایع خاص هم محسوب می‌شود. این پمپ‌ها که در دسته پمپ‌های جایجایی مثبت قرار می‌گیرند از یک محفظه، یک یا چند پیستون و چند دستگاه کنترل ساخته می‌شوند. پمپ‌های کارواش خانگی و صنعتی، مه پاش و برخی از دوزینگ پمپ ها از این نوع پمپ هستند. نحوه عملکرد این پمپ‌ها با جابجایی پیستون در داخل سیلندر به صورت بالا به پایین یا حرکت افقی است که با همین کار فشار در محیط را کاهش داده و هنگامی که فشار هوا بالاتر از فنر نگهدارنده دریچه باشد، این دریچه باز شده و در نتیجه سیال وارد می‌شود.

این حرکت رفت و برگشتی منجر به مکش سیال به داخل محفظه پمپ و از طرف دیگر پمپاژ کردن آن از قسمت خروجی پمپ پیستونی می‌شود. این ساده‌ترین عملکردی است که یک پمپ می‌تواند انجام دهد. بنابراین برای درک بهتر عملکرد این پمپ‌ها و کاربرد آن‌ها در حوزه‌های مختلف صنعتی، با ما همراه باشید در ادامه اطلاعات بیشتری از آنها در اختیار شما قرار خواهیم داد.

پمپ پیستونی چیست

پمپ پیستونی (Piston Pump) را می‌توان به عنوان یکی از انواع پمپ‌های صنعتی معرفی کرد که در دسته پمپ‌های جابجایی مثبت طبقه‌بندی می‌شوند. این پمپ‌ها از یک پیستون و دیافراگم برای جابجایی سیالات استفاده می‌کنند. در این پمپ‌ها اغلب از شیر (Valve)های یک طرفه برای ورودی و شیر خروجی استفاده می‌شود. پمپ‌های پیستونی در حالت کلی به عنوان یک پمپ دوار و چرخشی شناخته می‌شوند که از یک چرخ یا از یک شفت چرخشی برای حرکت دادن پیستون استفاده می‌کنند.

پیستون استفاده شده در پمپ‌های پیستونی به یک شفت مرکزی متصل است که عملکرد آن تقریباً همانند میل لنگ موتور خودرو است. زمانی که شفت دستگاه توسط الکتروموتور یا توسط هر محرک دیگری می‌چرخد، حرکت گردشی آن تبدیل به حرکت رفت و برگشتی پیستون در داخل سیلندر می‌شود. این جابجایی‌ها منجر به تغییر فشار داخلی در سیلندر پمپ پیستونی شده و در نتیجه ضمن ایجاد مکش و فشار برای حرکت سیال، زمینه حرکت دریچه‌های ورودی و خروجی هم فراهم می‌شود تا پمپ بتواند سیال را انتقال دهد.

اجزای پمپ‌های پیستونی

یک پمپ پیستونی کوچک یا بزرگ از چند قسمت اصلی تشکیل شده است که تمامی فعالیت آن به این بخش‌ها وابسته است. سیلندر (Cylinder)، پیستون (Piston)، شیر ورودی یا شیر مکش (Suction Valve) و شیر خروجی یا شیر تخلیه (Discharge Valve). در کنار این قسمت‌ها، یک الکتروموتور به کار گرفته شده است که به شفت محرک دستگاه متصل است. طراحی شفت پمپ و همچنین تعداد پیستون‌ها و سیلندرهای آن ممکن است از یک مدل به مدل دیگر متفاوت باشد. بنابراین اگرچه ورودی و خروجی پمپ یکسان است، اما ممکن است در بخش داخلی هر مدل از آن‌ها تغییراتی به وجود بیاید که طبیعتاً عملکرد پمپ‌های پیستونی را هم تحت تأثیر قرار می‌دهد.

پمپ‌های پیستونی در انواع مختلف اجزای فرعی و متعلقاتی مثل گیچ و شیر نیز دارند:

• آکومولاتور (Pulsation Damper)
• شیر فشار شکن (Pressure Regulator)
• گیج فشار سنج (Pressure Gage)
• گان و لانس (Gun & Lance)
• فیلتر پمپ پیستونی (Filter)

نحوه عملکرد پمپ پیستونی

عملکرد پمپ پیستونی با شروع به کار الکتروموتور و در نتیجه چرخاندن شفت دستگاه شروع می‌شود. شبکه این پمپ‌ها به یک یا چند پیستون متصل است که در داخل سیلندر حرکت رفت و برگشت انجام می‌دهند. در دو طرف پمپ هم یک ورودی و یک خروجی در نظر گرفته شده تا امکان انتقال سیال با استفاده از پمپ وجود داشته باشد. زمانی که شفت دستگاه باعث عقب نشینی پیستون به سمت بالا یا به سمت پشت می‌شود، هوای داخل آن به مرور زمان کمتر شده و نوعی خلاء به وجود می‌آید که در نتیجه شیر یا دریچه ورودی باز شده و سیال به داخل پمپ انتقال داده می‌شود.

فاز دوم حرکت پمپ پیستونی شامل بازگشت شفت دستگاه یا میل لنگ به حالت اولیه است. این حرکت مجدداً فشار سیال در داخل پیستون را بالا می‌برد که نتیجه آن بسته شدن دریچه ورودی است. اما این فشار باعث باز شدن دریچه خروجی پمپ می‌شود و در نتیجه سیال داخل پمپ با فشار بسیار زیاد و به صورت ضربه‌ای خارج می‌شود. حال ممکن است تعداد سیلندرها و طراحی آن‌ها با یکدیگر متفاوت باشند که در ادامه بیشتر به آن‌ها پرداخته خواهد شد.

اهمیت وجود آکومولاتور (Accumulator) در پمپ فشار بالا

در بند قبلی اشاره شد که خروج مایع یا سیال از پمپ پیستونی به صورت ضربه‌ای است و این جریان ضربه مستقیماً وارد لوله خروجی می‌شود. این حجم از تنش می‌تواند تاثیرات متفاوتی بر روی سیستم‌های مختلف داشته باشد و طبیعی است که بسیاری از محاسبات طراحی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین در اینجا باید راهکاری به کار گرفته شود که شدت ضربه جذب و خنثی شده و سیال به صورت آهسته و پیوسته پمپاژ شود.

بهترین راهکار استفاده از آکومولاتور در کنار پمپ پیستونی است. سیال خارج شده از پمپ مستقیماً به این مخزن هدایت می‌شود. بنابراین بعد از اینکه ضربه سیال جذب شود، خیلی راحت‌تر و با شدت کمتری از آن خارج می‌شود. در ضمن در قسمت بالایی آکومولاتور یک دریچه ورودی هوا به صورت یکطرفه وجود دارد تا این روند به صورت پیوسته ادامه داشته باشد.

انواع پمپ‌های پیستونی

با توجه به تعداد پیستون‌ها و تعداد سیلندرهای استفاده شده در پمپ‌های پیستونی، امکان تغییر در بخش‌های مختلف این پمپ‌ها وجود دارد. در حقیقت نحوه حرکت پیستون در داخل سیلندر و نحوه جابجایی سیال در داخل پمپ فاکتورهایی هستند که می‌توان مدل‌های مختلف این دستگاه‌ها را تعیین کنند. در حال حاضر ۴ مدل پمپ پیستونی در بازار وجود دارد:

پمپ پیستونی بالابر یا لیفت (Lift Piston Pump)

در این نوع پمپ‌ها، پیستون به کار گرفته شده می‌تواند به کنترل دستگاه و همچنین کنترل شیر ورودی دستگاه کمک کند تا مایع را به سمت بالا انتقال دهد. در قسمت پایین استروک (Stroke) یا کورس دستگاه، جریان سیال از طریق دستگاه‌های کنترل که در پیستون قرار گرفته‌اند به سمت قسمت بالای استوانه و سیلندر حرکت می‌کند. بنابراین، پس از انتقال سیال در قسمت بالایی سیلندر، پیستون به حالت قبلی بر می‌گردد و این روند ادامه می‌یابد.

پمپ پیستونی قدرتی یا فورس (Force Pump)

در این نوع پمپ‌ها، حرکت پیستون از بالا به پایین منجر به حرکت سیال در دریچه‌های ورودی استوانه شده و باعث حرکت آن از قسمت پایین سیلندر می‌شود. در نهایت تحت فشار پیستون، سطح مایع در داخل سیلندر پایین آمده و به سمت دریچه خروجی هدایت می‌شود.

 پمپ پیستونی محوری (Axial Piston Pump)

این پمپ را می‌توان در بین پمپ‌های جابجایی مثبتی قرار داد که دارای چندین پیستون در یک ردیف مشخص هستند. زمانی که شفت حرکت می‌کند، پیستون‌های پمپ هم به صورت هم محور و موازی جابجا می‌شوند و در نتیجه سیال انتقال داده می‌شود. این پمپ‌ها بهترین گزینه برای کمپرسور تهویه مطبوع اتومبیل (کولر خودرو)، پمپ‌های جداگانه و همچنین پمپ‌های استفاده شده در موتور هیدرولیک هستند.

پمپ پیستونی شعاعی (Radial Piston Pump)

دلیل انتخاب این نام برای این پمپ‌ها، قرار گرفتن پیستون‌ها در جهت شعاع دایره‌ای است. می‌توانید یک دایره در نظر بگیرید که هر کدام از پیستون‌ها به عنوان شعاع این دایره حرکت می‌کنند. شفت استفاده شده در این پمپ‌ها از نوع گریز از مرکز است و جابجایی آن حول یک محور باعث حرکت رفت و برگشت پیستون در داخل سیلندر و در نتیجه انتقال سیال می‌شود. پمپ پیستونی شعاعی سیال را با فشار بالا، دبی پایین و بدون نوسان پمپاژ می‌کند. راندمان پمپ پیستونی شعاعی بالا بوده و سر و صدای کمی ایجاد می‌کند.

مواد بکار رفته در ساخت پمپ پیستونی

مواد به کار گرفته شده در طراحی و ساخت پمپ‌های پیستونی عمدتاً به کاربرد پمپ بستگی دارد. در هر صورت مواد استفاده شده برای محفظه و سیلندر پمپ باید مقاومت کافی داشته باشد. به منظور جلوگیری از تأثیر محیط بر روی بدنه پمپ و همچنین مقاومت در برابر زنگ زدگی و سیالات مختلف، لازم است که از مواد مقاوم در برابر شرایط خورنده استفاده شود. به همین دلیل برخی از انواع مواد استفاده شده در پمپ‌های پیستونی شامل موارد زیر می‌شوند:

• چدن با قدرت کششی بالا، استحکام و مقاومت بالا در برابر خراش و مقاومت در برابر نیروی زیاد را ارائه می‌دهد که برای پمپ‌های پرفشار مناسب است.
• مواد پلاستیکی ارزان هستند و مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی و مواد شیمیایی دارند. پس در پمپ‌های کوچک و پمپ‌های کم فشار استفاده می‌شوند.
• آلیاژهای فولاد و استنلس استیل در برابر زنگ زدگی و مواد شیمیایی ایمنی و مقاومت خوبی دارند و قدرت کششی آن‌ها نسبت به پلاستیک بهتر است و به همین دلیل برای پمپ‌های پر فشار به کار می‌روند.

در کنار این سه گروه، مواد دیگری شامل آلومینیوم، برنج، برنز، سرامیک و آلیاژ نیکل هم برای پمپ‌های پیستونی به کار گرفته می‌شود که باز هم استفاده از آنها تحت شرایط محیطی و کاربرد پمپ قرار دارد.

کاربردهای پمپ پیستونی

عموماً پمپ‌های پیستونی برای فشارهای خروجی بالا بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ بار به کار گرفته می‌شوند. پمپ‌ها در ساخت آبپاش‌های فشار قوی استفاده می‌شوند و به همین دلیل به عنوان پمپ‌کارواش هم شناخته می‌شوند. از این پمپ‌ها می‌توان انتظار فشار بالا و دبی پایین داشت که در برخی از کارخانه‌ها و کارگاه‌ها کاربرد دارند. از این پمپ‌ها با بدنه استیل می‌توان برای دستگاه‌های آب شیرین کن استفاده کرد و همچنین برای کارخانه‌های نوشیدنی‌های گازدار هم مناسب هستند.

پمپ‌هایی پیستونی در صنایعی مثل صنایع فولاد و فلزی، صنعت نفت و گاز و همچنین موارد زیر نیز کاربرد دارند:

• تزریق سوخت و مواد شیمیایی
• برش فلز، شیشه، سنگ و سرامیک
• انتقال و پمپاژ موادی مثل رنگ یا شکلات مایع
• تست لوله و تست هیدرواستاتیک
• کارواش‌های سنتی و خانگی و شستشوی صنعتی
• استفاده جهت زدودن چربی، رسوب و زنگ زدگی

مزایا و معایب پمپ پیستونی

مزایای اصلی پمپ‌های پیستونی را می‌توان در چند مورد زیر خلاصه کرد:

• پوشش دامنه فشاری بسیار گسترده
• امکان مدیریت قدرت و نیرو بدون تغییر در سرعت جریان سیال
• پایین بودن میزان تغییرات فشار و سرعت جریان خروجی و پایدار بودن آن در شرایط مختلف
• کنترل خوب بر جریان خروجی برای انتقال مایعات گرانرو مانند دوغاب و سیالات مشابه

اما طبیعی است که برای این دسته از پمپ‌ها معایبی هم وجود داشته باشد که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه تعمیر و نگهداری و بهره‌برداری از این پمپ‌ها معمولاً سنگین است.
• سرعت جریان خروجی آن‌ها کم است.
• جریان آن‌ها به صورت ضربه‌ای بوده و حتماً نیاز به آکومولاتور دارند.

برندهای تولید کننده پمپ پیستونی

برخی از شرکت‌های تولید کننده مطرح و برندهای پمپ پیستونی

خرید پمپ پیستونی

پمپ پیستونی گزینه خوبی برای انتقال رنگ، انتقال شیرینی‌ها و شکلات‌های غلیظ، انتقال سیالات گرانرو، انتقال شربت‌های خوراکی و موارد مشابه است. این پمپ‌ها به صورت شعاعی و محوری کاربرد بیشتری دارند و امکان تغییر در طراحی آن‌ها وجود دارد. برای خرید پمپ‌های پیستونی باید فاکتورهایی مانند جنس بدنه، شرایط نصب دستگاه، شرایط محیطی و سیال مورد نظر برای انتقال در نظر گرفته شود. جهت دریافت اطلاعات بیشتر در مورد انواع پمپ پیستونی، مشخصات فنی و استعلام، با کارشناسان سام تجهیز تماس حاصل فرمایید.