پمپ دیافراگمی چیست؟

انتقال سیالات در سیستم‌های صنعتی عمدتاً به کمک پمپ‌ها انجام می‌شود. با این حال، انتخاب نوع پمپ مناسب به ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیال بستگی دارد. برای سیالاتی که خاصیت خورندگی دارند، حاوی ذرات جامد هستند یا قابل اشتعال می‌باشند، استفاده از پمپ دیافراگمی که نوعی پمپ جابجایی مثبت است، گزینه‌ای کارآمد و ایمن محسوب می‌شود.

از جمله مزایای برجسته پمپ دیافراگمی می‌توان به توانایی انتقال انواع مختلف سیالات (خورنده، دارای ذرات جامد، قابل اشتعال و...)، عدم نیاز به هواگیری، قابلیت خودمکش، ایمنی بالا و نگهداری آسان اشاره کرد. همین ویژگی‌ها باعث شده‌اند که این نوع پمپ در صنایع گوناگونی از جمله صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی، نفت و گاز، آب و فاضلاب و رنگ‌سازی کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.

در این مقاله به معرفی پمپ دیافراگمی، نحوه عملکرد، انواع مختلف و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. لازم به ذکر است که برای خرید پمپ فشار قوی از نوع دیافراگمی، آگاهی دقیق از نوع سیال، میزان دبی و فشار مورد نیاز اهمیت زیادی دارد. بنابراین توصیه می‌شود پیش از اقدام به خرید، با کارشناسان مجرب مشورت نمایید تا انتخابی مطمئن و متناسب با نیاز خود داشته باشید.

پمپ دیافراگمی چیست؟

پمپ دیافراگمی یکی از انواع پمپ‌های جابجایی مثبت است که با استفاده از حرکت رفت و برگشتی یک دیافراگم انعطاف‌پذیر، عملیات انتقال سیال را انجام می‌دهد. این پمپ‌ها به دلیل ساختار ویژه خود، توانایی پمپاژ انواع سیالات شامل مواد خورنده، دارای ذرات جامد و حتی سیالات قابل اشتعال را دارند. همین ویژگی‌ها موجب شده است که پمپ دیافراگمی در صنایع مختلفی مانند صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، نفت و گاز، کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.

اجزای پمپ دیافراگمی

پمپ دیافراگمی از قطعات متعددی تشکیل شده است که مهم‌ترین آن‌ها دیافراگم می‌باشد. دیافراگم معمولاً از موادی نظیر الاستومر یا ترموپلاستیک ساخته می‌شود که انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی دارند. سایر اجزای اصلی این پمپ عبارت‌اند از:

• محرک (معمولاً هوای فشرده یا سیستم مکانیکی)
• بدنه پمپ
• ورودی و خروجی پمپ
• توپک‌ها یا بال‌ها (شیرهای یک‌طرفه)
• محفظه‌های داخلی پمپ
• اکسچنجر یا مقسم هوا
• اجزای مکانیکی مانند لنگ‌ها و سوپاپ‌ها

نحوه عملکرد پمپ دیافراگمی

رایج‌ترین نوع این پمپ‌ها، مدل دو دیافراگمی است. در این طراحی، دو دیافراگم توسط یک میله به یکدیگر متصل شده‌اند و به صورت همزمان و در جهت مخالف حرکت می‌کنند. این پمپ‌ها معمولاً با استفاده از هوای فشرده کار می‌کنند. به این صورت که شیر توزیع هوا، جریان هوای متراکم را به پشت یکی از دیافراگم‌ها هدایت کرده و همزمان هوای پشت دیافراگم دیگر تخلیه می‌شود. این تغییر فشار باعث حرکت رفت و برگشتی دیافراگم‌ها و در نتیجه مکش و تخلیه سیال می‌شود.

در این سیستم، از شیرهای یک‌طرفه زبانه‌ای، توپی یا سوپاپی برای هدایت سیال استفاده می‌شود. پمپ‌هایی با شیر زبانه‌ای توان عبور ذرات جامد ریز را دارند، و طراحی خروجی در پایین محفظه باعث تسهیل تخلیه این ذرات می‌گردد. در مقابل، پمپ‌های دارای شیر توپی دارای ورودی در پایین و خروجی در بالای محفظه هستند که این چیدمان، تخلیه بهتر گازها و بخارات سبک موجود در سیال را امکان‌پذیر می‌سازد.

دیافراگم در این پمپ‌ها نقش آب‌بند یا مکانیکال سیل را نیز ایفا می‌کند. بسته به جنس دیافراگم، این پمپ‌ها می‌توانند در بازه‌های دمایی و فشاری گسترده و بدون نیاز به روان‌کاری مورد استفاده قرار گیرند.

بررسی جنس و متریال پمپ دیافراگمی

یکی از نکات مهم در انتخاب پمپ دیافراگمی، بررسی جنس بدنه و دیافراگم آن است. در تولید این پمپ‌ها از متریال‌های مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام دارای ویژگی‌ها و استانداردهای خاص خود هستند. جنس بدنه پمپ معمولاً از یکی از مواد زیر انتخاب می‌شود:

1. پلی‌پروپیلن (PP)
2. استنلس استیل (SS)
3. آلومینیوم (Al)
4. پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF)

از سوی دیگر، متریال دیافراگم بسته به نوع سیال، دمای کاری و شرایط عملیاتی، متغیر است. رایج‌ترین جنس دیافراگم‌ها عبارت‌اند از:

1. هایترل (Hytrel)
2. وایتون (Viton)
3. EPDM (اتیلن پروپیلن دی‌ان مونومر)
4. نئوپرن (Neoprene)
5. سنتوپرن (Santoprene)

انتخاب مناسب‌ترین ترکیب متریالی برای پمپ، مستقیماً به ویژگی‌های سیال مورد استفاده از جمله دما، خورندگی، غلظت و نوع ذرات بستگی دارد.

مزایای پمپ دیافراگمی

۱. تطبیق‌پذیری بالا با انواع سیالات

پمپ‌های دیافراگمی به راحتی قادر به جابجایی سیالات خورنده، چسبناک، حاوی ذرات معلق، اسیدها، حلال‌ها و دوغاب‌ها هستند. وجود دیافراگم در این پمپ، باعث جدا شدن کامل سیال از بخش‌های مکانیکی و محرک می‌شود. استفاده از موادی مانند PTFE، پلی‌پروپیلن، سیلیکون و لاستیک‌های تقویت‌شده، این پمپ‌ها را برای طیف وسیعی از سیالات قابل استفاده کرده است و آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای تزریق مواد شیمیایی و فرآیندهای حساس صنعتی تبدیل می‌کند.

۲. قابلیت خودمکش (Self-Priming)

طراحی ایزوله و آب‌بند محفظه دیافراگم، ایجاد خلأ یا فشار منفی در خط مکش را ممکن می‌سازد. بسته به ابعاد پمپ، می‌توان سیالات را تا عمق حدود ۶ متر یا بیشتر مکش کرد؛ بدون اینکه نیاز به پر کردن اولیه خط مکش باشد. این ویژگی باعث راه‌اندازی سریع‌تر و سهولت در نصب می‌شود.

۳. ایمنی بالا و ضد انفجار بودن

پمپ‌های دیافراگمی فاقد سیل مکانیکی یا آب‌بندهای چرخشی اطراف شفت هستند، بنابراین خطر نشتی سیال یا انتشار گازهای خطرناک به محیط اطراف را ندارند. این ویژگی، پمپ دیافراگمی را گزینه‌ای مناسب برای جابجایی مواد شیمیایی فرار، سمی یا قابل اشتعال می‌سازد. بسیاری از مدل‌ها دارای گواهی‌های ایمنی برای کار در مناطق مستعد انفجار هستند.

۴. حداقل نیاز به سرویس و نگهداری

از آنجا که دیافراگم به‌عنوان جداکننده بین بخش هوای فشرده و سیال عمل می‌کند، پمپ حتی در شرایط خشک‌کار کردن (Dry Run) نیز آسیبی نمی‌بیند. این موضوع موجب می‌شود که پمپ دیافراگمی برای مدت طولانی و با هزینه نگهداری پایین به‌خوبی کار کند. همچنین پمپ‌های بادی دیافراگمی به راحتی قابلیت خاموش و روشن شدن دارند.

۵. قابلیت کارکرد در حالت بدون مایع

یکی از مزیت‌های منحصربه‌فرد پمپ دیافراگمی این است که در صورت نبود سیال نیز عملکرد آن مختل نمی‌شود. ساختار دیافراگم به گونه‌ای است که حتی در حالت خشک نیز به قطعات داخلی آسیبی وارد نمی‌شود. این ویژگی موجب سهولت در راه‌اندازی، افزایش انعطاف‌پذیری در فرآیندهای صنعتی و کاهش نیاز به عملیات پرایمینگ مجدد پس از توقف دستگاه می‌شود.

معایب پمپ دیافراگمی

با وجود مزایای فراوان پمپ‌های دیافراگمی، شناخت محدودیت‌ها و معایب آن‌ها برای انتخاب صحیح در کاربردهای صنعتی ضروری است. در ادامه به مهم‌ترین معایب این پمپ‌ها اشاره می‌شود:

۱. محدودیت در دبی (نرخ جریان سیال)

پمپ‌های دیافراگمی به‌صورت رفت‌وبرگشتی کار می‌کنند، که این ویژگی ظرفیت جریان را نسبت به پمپ‌های گریز از مرکز یا برخی مدل‌های جابجایی مثبت کاهش می‌دهد. حداکثر دبی پمپ‌های دیافراگمی در حدود ۴۰۰ گالن در دقیقه است، هرچند در مدل‌های کوچک‌تر، این مقدار به‌مراتب کمتر خواهد بود. همچنین، جریان ایجاد شده در این پمپ‌ها ضربانی است، که برای برخی سیستم‌ها ممکن است مشکل‌ساز شود. در پروژه‌هایی که نیاز به دبی بالا و جریان یکنواخت دارند، استفاده از پالسیشن دمپنر برای کاهش نوسانات یا استفاده از پمپ‌های جایگزین توصیه می‌شود.

۲. محدودیت فشار خروجی

اکثر پمپ‌های دیافراگمی کوچک تا متوسط تنها قادر به تولید فشار بین ۵۰ تا ۱۰۰ psi هستند. این محدودیت ناشی از فشار تأمین‌شده توسط هوای فشرده است. هرچند دیافراگم‌ها از موادی ساخته می‌شوند که توان تحمل فشار بالا را دارند، اما ماهیت تراکم‌پذیر هوا باعث محدود شدن فشار تولیدی می‌شود. همچنین، هد نهایی پمپ نیز به همین دلیل محدود است.

۳. عملکرد محدود با سیالات بسیار ویسکوز (چسبناک)

اگرچه این پمپ‌ها قابلیت انتقال دوغاب‌ها و سیالات حاوی ذرات جامد را دارند، اما در مواجهه با سیالات بسیار غلیظ و ویسکوز عملکرد مطلوبی ندارند. در این شرایط، توان مکش کاهش یافته و خطر خرابی دیافراگم افزایش می‌یابد. برای این نوع سیالات، استفاده از سایر پمپ‌های جابجایی مثبت ممکن است گزینه مناسب‌تری باشد.

۴. حساسیت به دما

محدوده دمایی عملکرد پمپ‌های دیافراگمی با توجه به جنس دیافراگم محدود است. دیافراگم‌های الاستومری معمولی بین -12 تا +60 درجه سانتی‌گراد عملکرد دارند. دماهای خارج از این بازه می‌تواند منجر به سخت شدن، ترک‌خوردگی یا تغییر شکل دیافراگم شود. البته متریال‌هایی مانند PTFE یا سیلیکون قابلیت تحمل دمای بالاتری (تا حدود ۹۳ درجه سانتی‌گراد) را دارند، اما این گزینه‌ها هم گران‌تر هستند و معمولاً طول عمر کمتری دارند.

انواع پمپ دیافراگمی

پمپ‌های دیافراگمی در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شوند تا پاسخگوی نیازهای متنوع صنایع باشند. در ادامه به رایج‌ترین انواع آن‌ها اشاره می‌کنیم:

۱. پمپ دیافراگمی بادی (پنوماتیکی)

این نوع پمپ با استفاده از هوای فشرده کار می‌کند و در گروه پمپ‌های جابجایی مثبت قرار می‌گیرد. هوای فشرده که توسط کمپرسور تأمین می‌شود، دیافراگم‌ها را به‌صورت رفت‌وبرگشتی به حرکت در می‌آورد و باعث انتقال سیال می‌شود. این مدل به‌دلیل ساختار ساده، ایمنی بالا و توانایی کار در محیط‌های خطرناک، در صنایع شیمیایی، معدنی و رنگ‌سازی بسیار پرکاربرد است.

۲. پمپ دیافراگمی دستی

پمپ‌های دیافراگمی دستی، بدون نیاز به منبع برق یا هوای فشرده کار می‌کنند و از نیروی انسانی برای عملکرد خود استفاده می‌کنند. این پمپ‌ها در دو نوع طراحی می‌شوند:

• مدل اهرمی: با حرکت اهرم، دیافراگم بالا یا پایین رفته و عمل پمپاژ انجام می‌شود.
• مدل پیستونی: در این مدل، با حرکت پیستون متصل به دیافراگم، سیال مکش و سپس تخلیه می‌شود.

این نوع پمپ‌ها معمولاً برای کاربردهای سبک و قابل حمل استفاده می‌شوند.

۳. پمپ دیافراگمی الکتریکی

پمپ‌های دیافراگمی الکتریکی با موتور الکتریکی کار می‌کنند و نیازی به هوای فشرده ندارند. در این مدل، حرکت میل‌لنگ به انتقال رفت‌وبرگشتی دیافراگم منجر می‌شود. این حرکت، فشار لازم را در محفظه پمپ ایجاد کرده و موجب جابجایی سیال می‌شود. پمپ‌های دیافراگمی الکتریکی گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای اتوماتیک و مداوم هستند.

ویژگی‌های پمپ دیافراگمی (پمپ بادی)

پمپ‌های دیافراگمی، به‌ویژه مدل‌های بادی، ویژگی‌های خاصی دارند که موجب تمایز آنها از دیگر پمپ‌ها می‌شود. یکی از ویژگی‌های بارز این پمپ‌ها، ارتباط مستقیم بین توان مصرفی، میزان هوای مصرفی و دبی خروجی است. به این صورت که:

• زمانی که دبی خروجی پمپ صفر است، میزان هوای مصرفی پمپ به حداقل می‌رسد.
• در حالی که دبی پمپ به حداکثر برسد، میزان هوای مصرفی به بالاترین حد خود می‌رسد.

این ویژگی به پمپ‌های دیافراگمی این امکان را می‌دهد که جریان خروجی آنها در تمامی بازه‌ها به طور یکنواخت و قابل استفاده باشد.

در این پمپ‌ها، فشار هوای فشرده، دبی و NPSH، فشار خروجی را تعیین می‌کنند و هد تأثیری در تعیین این فشار ندارد. مقدار NPSH مورد نیاز در پمپ‌های دیافراگمی مشابه سایر پمپ‌های رفت‌وبرگشتی است و معمولاً در حدود ۳ درصد افت راندمان در سرعت یا دبی ثابت تعیین می‌شود.

آموزش نصب و راه‌اندازی پمپ دیافراگمی

هنگام نصب پمپ‌های دیافراگمی، یکی از نکات حیاتی توجه به نوع کانکشن ورودی و خروجی پمپ است. این کانکشن‌ها می‌توانند به شکل فلنجی یا رزوه‌ای (NPT) باشند که بسته به نیاز پروژه و شرایط نصب، باید نوع مناسب را انتخاب کنید.

بسیاری از پمپ‌های دیافراگمی فشار قوی و ضد آب هستند و می‌توانند به‌راحتی به‌صورت مستغرق در مخازن نصب شوند. همچنین، این پمپ‌ها قابلیت نصب به‌صورت همراستا با سطح سیال یا بالاتر از آن را دارند. یکی دیگر از ویژگی‌های پمپ‌های دیافراگمی این است که پمپ‌های وکیوم دیافراگمی نیاز به هواگیری ندارند و توانایی مکش از عمق چند متری را دارند.

از آنجا که این پمپ‌ها فاقد موتور الکتریکی هستند، می‌توانند در مکان‌های بدون تهویه یا داخل باکس‌ها به‌راحتی نصب شوند، که یکی از مزایای مهم آن‌ها در محیط‌های صنعتی است.

سخن پایانی

با توجه به ویژگی‌ها و مزایای پمپ‌های دیافراگمی که در این متن به آن‌ها پرداخته شد، حالا شما با نحوه عملکرد این پمپ‌ها و نکات ضروری در استفاده از آن‌ها آشنا شدید. به یاد داشته باشید که برای عملکرد بهینه، پمپ دیافراگمی و دیافراگم آن نیاز به بازدید دوره‌ای دارند تا از هرگونه آسیب یا خرابی جلوگیری شود. در صورتی که هرگونه سوالی در خصوص پمپ‌های دیافراگمی یا بوستر پمپ‌ها دارید، کارشناسان مجرب مجموعه نوین پمپ برسام آماده پاسخگویی به شما هستند.