پمپ جابجایی مثبت چیست؟

پمپ‌های جابجایی مثبت از جمله تجهیزات حیاتی در صنایع مختلف محسوب می‌شوند و برای انتقال سیالات با دقت و کنترل بالا به کار می‌روند. این پمپ‌ها در انواع متنوعی طراحی شده‌اند و هر نوع ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد. یکی از ساده‌ترین انواع این پمپ‌ها، پمپ جابجایی مثبت پره‌ای است که شامل یک روتور دایره‌ای درون محفظه‌ای بزرگ‌تر می‌شود و با ایجاد نیروی گریز از مرکز، سیال را به حرکت درمی‌آورد.

در این مقاله، به بررسی انواع پمپ‌های جابجایی مثبت، مزایا و کاربردهای گسترده آن‌ها در صنایع مختلف پرداخته شده است. برای اطلاعات بیشتر و مشاوره در زمینه انتخاب و خرید پمپ، می‌توانید به وب‌سایت نوین پمپ برسام مراجعه کنید.

پمپ‌های جابجایی مثبت چیست؟

پمپ‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: پمپ‌های دینامیکی و پمپ‌های جابجایی مثبت. پمپ‌های جابجایی مثبت تنوع بیشتری نسبت به پمپ‌های دینامیکی دارند. عملکرد آن‌ها بر اساس تغییر حجم حفره‌های پر از سیال و ایجاد فشار برای جابجایی سیال است. این نوع پمپ‌ها از مکانیزم‌های رفت و برگشتی و روتاری برای انتقال سیال استفاده می‌کنند. محدوده ویسکوزیته سیالاتی که توسط پمپ‌های جابجایی مثبت قابل پمپاژ است گسترده است، اما این پمپ‌ها به‌ویژه برای سیالات غلیظ و با ویسکوزیته بالا عملکرد بهتری دارند.

انواع پمپ جابجایی مثبت

با وجود تنوع بالای پمپ‌های جابجایی مثبت، این پمپ‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. پمپ‌های رفت و برگشتی (Reciprocating) 
2. پمپ‌های چرخشی (Rotary)

در ادامه با انواع پمپ‌های جابجایی مثبت در هر گروه آشنا می‌شویم.

پمپ جابجایی مثبت رفت و برگشتی (Reciprocating Pumps)

همان‌طور که از نام آن‌ها مشخص است، این پمپ‌ها با حرکت رفت و برگشتی یک قطعه داخلی، سیال را جابجا می‌کنند. این حرکت خطی باعث تغییر حجم محفظه پمپ می‌شود و به نوبت سیال را به داخل مکش و سپس تخلیه می‌کند. عملکرد پمپ‌های رفت و برگشتی معمولاً از طریق حرکت پیستون، پلانجر یا دیافراگم در یک محفظه بسته انجام می‌شود. در مرحله مکش، عقب رفتن قطعه باعث ایجاد خلاء و باز شدن دریچه ورودی می‌شود و سیال وارد پمپ می‌گردد. سپس در مرحله رانش، قطعه به جلو حرکت می‌کند، دریچه ورودی بسته و دریچه خروجی باز شده و سیال به بیرون منتقل می‌شود.

پمپ جابجایی مثبت پیستونی (Piston Pump)

در این نوع پمپ، یک پیستون به صورت خطی درون سیلندر حرکت می‌کند و عمل پمپاژ را انجام می‌دهد. پمپ جابجایی مثبت پیستونی توانایی تحمل فشارهای بالا را دارد و در کاربردهایی مانند چاه‌های آب، سیستم‌های هیدرولیکی و دستگاه‌های رنگ‌پاش استفاده می‌شود. در سیکل مکش، پیستون به عقب حرکت کرده و با ایجاد فشار منفی، سیال را به داخل می‌کشد. سپس در مرحله رانش، پیستون به جلو حرکت می‌کند، ورودی بسته و خروجی باز شده و سیال تخلیه می‌شود.

پمپ جابجایی مثبت پلانجری (Plunger Pump)

پمپ پلانجری از یک پلانجر استوانه‌ای بلند برای جابجایی سیال استفاده می‌کند. برخلاف پمپ‌های پیستونی که آب‌بندی همراه با پیستون حرکت می‌کند، در پمپ‌های پلانجری قسمت آب‌بندی ثابت است و حرکت پلانجر مستقل انجام می‌شود. این طراحی باعث کاهش ساییدگی و نشتی می‌شود و پمپ پلانجری برای کار در فشارهای بسیار بالا و انتقال سیالات ساینده مناسب است.

پمپ جابجایی مثبت دیافراگمی (Diaphragm Pump)

در این پمپ‌ها از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر برای ایجاد حرکت پمپاژ استفاده می‌شود. پمپ دیافراگمی معمولاً از مواد الاستومری یا تفلون ساخته می‌شود و با حرکت رفت و برگشتی، سیال را مکش و رانش می‌کند. هنگام عقب رفتن دیافراگم، خلأ ایجاد شده باعث مکش سیال می‌شود و هنگام جلو آمدن، سیال به بیرون رانده می‌شود. طراحی این پمپ‌ها باعث می‌شود برای انتقال سیالات خورنده، ساینده یا خطرناک بسیار مناسب باشند، زیرا سیال با اجزای مکانیکی داخلی تماس مستقیم ندارد و حتی در صورت خشک کار کردن هم آسیبی نمی‌بیند.

پمپ جابجایی مثبت روتاری (Rotary Pumps)

دسته دوم پمپ‌های جابجایی مثبت، پمپ‌های روتاری یا دورانی هستند که با مکانیزم چرخشی، سیال را به دام انداخته و منتقل می‌کنند. برخلاف پمپ‌های رفت و برگشتی، حرکت یکنواخت پمپ روتاری باعث جریان پیوسته و کم‌نوسان سیال می‌شود. در این پمپ‌ها، اجزای داخلی با چرخش، حفره‌هایی پر از سیال ایجاد می‌کنند و آن‌ها را می‌بندند. در سمت مکش، حفره‌ها بزرگ شده و سیال وارد می‌شود، سپس با چرخش، حفره‌ها حجمشان کاهش یافته و سیال با فشار به سمت خروجی رانده می‌شود.

پمپ جابجایی مثبت دنده‌ای (Gear Pump)

پمپ دنده‌ای، معروف به «غلیظ‌کش»، نوعی پمپ جابجایی مثبت روتاری است که سیالات را از طریق درگیر شدن چرخ‌دنده‌ها جابجا می‌کند. این پمپ‌ها به دلیل طراحی ساده، مقاومت بالا و کارایی مناسب در انتقال سیالات غلیظ و ویسکوز، بسیار پرکاربرد هستند. در پمپ دنده‌ای، سیال از فضای بین دنده‌ها و پوسته پمپ در سمت مکش وارد می‌شود و با چرخش دنده‌ها به اطراف منتقل می‌گردد. سپس در سمت تخلیه، با درگیر شدن دوباره دنده‌ها، سیال فشرده شده و به لوله خروجی هدایت می‌شود.

پمپ جابجایی مثبت لوب (Lobe Pump)

پمپ لوب ساختاری مشابه پمپ دنده‌ای دارد، اما به جای دنده، از دو یا چند لوب چرخان استفاده می‌کند. لوب‌ها با هم تماس مستقیم ندارند و حرکت آن‌ها با چرخ‌دنده‌های تایمینگ بیرونی هماهنگ می‌شود. هنگام چرخش، لوب‌ها در سمت مکش حفره‌هایی ایجاد کرده و سیال را به آرامی به سمت خروجی منتقل می‌کنند. این طراحی بدون تماس مستقیم، برای انتقال سیالات حساس مانند محصولات غذایی یا دارویی ایده‌آل است، زیرا از آسیب یا افت کیفیت سیال جلوگیری می‌کند.

پمپ اسکرو (Screw Pump / پیچی)

پمپ‌های اسکرو از یک یا چند پیچ دوار داخل پوسته نزدیک به هم برای انتقال سیال بهره می‌برند. این پمپ‌ها برای جابجایی سیالات بسیار غلیظ، اسلاری یا حتی سیالات حباب‌زده مناسب‌اند. با چرخش پیچ‌ها، حفره‌هایی ایجاد می‌شود که سیال را از سمت مکش به سمت تخلیه منتقل کرده و جریان پیوسته و بدون نوسان فراهم می‌کنند. پمپ اسکرو کاربرد گسترده‌ای در صنایع نفت و گاز، تصفیه‌خانه‌ها و صنایع غذایی دارد.

پمپ پره‌ای (Vane Pump)

پمپ پره‌ای شامل یک روتور با شیارهای شعاعی است که به‌صورت خارج از مرکز داخل پوسته استوانه‌ای نصب شده است. تیغه‌هایی در شیارها قرار دارند که هنگام چرخش، با دیواره داخلی تماس مستمر دارند. در سمت مکش، حجم بین تیغه‌ها و دیواره افزایش یافته و سیال وارد پمپ می‌شود، سپس با چرخش روتور، حجم کاهش یافته و سیال به سمت خروجی رانده می‌شود. این پمپ‌ها برای سیالات با ویسکوزیته پایین تا متوسط مناسب بوده و در برخی طراحی‌ها، قابلیت جبران سایش دارند تا بازدهی خود را در طول زمان حفظ کنند.

کاربردهای انواع پمپ‌ جابجایی مثبت

پمپ‌های جابجایی مثبت در انتقال سیالات غلیظ مانند روغن، رنگ، رزین و مواد غذایی عملکرد بسیار مناسبی دارند. این پمپ‌ها در شرایطی که دقت در دوزینگ یا تولید فشار بالا اهمیت دارد، گزینه‌ای بهتر از پمپ‌های سانتریفیوژ محسوب می‌شوند. یکی از مزایای اصلی پمپ‌های جابجایی مثبت این است که عملکرد آن‌ها تحت تأثیر فشار سیستم قرار نمی‌گیرد، بنابراین حتی در شرایط تأمین ناپایدار سیال، عملکردی قابل اعتماد ارائه می‌دهند. جدول زیر کاربردهای رایج انواع پمپ‌های جابجایی مثبت بررسی‌شده را نشان می‌دهد.

اجزاء پمپ‌های جابجایی مثبت

برای درک بهتر ساختار پمپ‌ها، با مهم‌ترین اجزاء آن‌ها آشنا می‌شویم. دانستن این اجزا به انتخاب صحیح اتصالات و نگهداری بهتر سیستم‌های انتقال سیال کمک می‌کند.

• روتور (Rotor)

روتور بخش چرخان پمپ است که حرکت آن باعث جابجایی سیال می‌شود. در پمپ‌های جابجایی مثبت، روتور مسئول ایجاد فشار و انتقال سیال از ورودی به خروجی است. در پمپ‌های سانتریفیوژ نیز روتور یا ایمپلر، سیال را با نیروی گریز از مرکز به حرکت درمی‌آورد.

• استاتور (Stator)

استاتور بخش ثابت پمپ است که معمولاً اطراف روتور قرار دارد. در پمپ‌های جابجایی مثبت، استاتور با روتور همکاری می‌کند تا سیال وارد محفظه شود و سپس خارج گردد. در برخی پمپ‌ها مانند پمپ‌های الکتریکی، استاتور شامل سیم‌پیچ‌هایی برای تولید میدان مغناطیسی نیز می‌باشد.

• چرخ‌دنده (Gear)

چرخ‌دنده‌ها در پمپ‌های دنده‌ای (Gear Pumps) به کار می‌روند و سیال را از طریق حرکت چرخشی منتقل می‌کنند. چرخش دنده‌ها باعث فشرده شدن سیال و هدایت آن به سمت خروجی می‌شود. این پمپ‌ها برای سیالات غلیظ و انتقال تحت فشار بالا مناسب‌اند.

• پره (Vane)

پره‌ها در پمپ‌های پره‌ای (Vane Pumps) نقش مهمی دارند. این پره‌ها به صورت شعاعی داخل روتور قرار دارند و با چرخش آن، سیال را از ورودی به خروجی پمپ هدایت می‌کنند. طراحی پره‌ها اجازه می‌دهد تا پمپ جریان یکنواخت و پایدار تولید کند و با تغییرات فشار سازگار باشد.

• بلبرینگ (Bearing)

بلبرینگ‌های استیل اجزای مکانیکی هستند که برای کاهش اصطکاک و پشتیبانی از چرخش روتور استفاده می‌شوند. این قطعات به‌ویژه در پمپ‌های سانتریفیوژ یا سایر پمپ‌هایی که روتور نیاز به حمایت دارد اهمیت دارند و معمولاً از فلزات مقاوم ساخته می‌شوند تا طول عمر و عملکرد پمپ افزایش یابد.

• آب‌بند مکانیکی (Mechanical Seal)

خرید مکانیکال سیل برای پمپ وظیفه جلوگیری از نشت سیال در محل اتصال روتور به بدنه پمپ را بر عهده دارد. این قطعه به ویژه در پمپ‌هایی که با سیالات تحت فشار بالا کار می‌کنند، اهمیت زیادی دارد و از خروج سیال و کاهش اصطکاک جلوگیری می‌کند. آب‌بند معمولاً از دو سطح تماس تشکیل شده که به صورت مکانیکی در مقابل هم حرکت می‌کنند.

نحوه عملکرد پمپ‌ جا بجایی مثبت

سخن پایانی

پمپ‌های جابجایی مثبت ابزارهای بسیار کاربردی در صنایع مختلف هستند که توانایی جابجایی سیالات با ویسکوزیته بالا، خورنده یا حساس را دارند. این پمپ‌ها به دلیل ساختار متنوع و عملکرد قابل اعتماد، در سیستم‌های انتقال سیال، صنایع غذایی، دارویی، نفت و گاز و بسیاری دیگر از زمینه‌ها جایگاه ویژه‌ای دارند. شناخت انواع پمپ‌ها، اجزا، عملکرد و کاربرد آن‌ها به مهندسین و اپراتورها کمک می‌کند تا انتخاب مناسب برای هر فرآیند داشته باشند و کارایی سیستم را به حداکثر برسانند.

سوالات متداول (FAQ)

1. پمپ جابجایی مثبت چیست؟

   پمپ جابجایی مثبت نوعی پمپ است که با تغییر حجم محفظه داخلی، سیال را به سمت خروجی حرکت می‌دهد و برای سیالات غلیظ یا حساس بسیار مناسب است.

2. تفاوت پمپ‌های رفت و برگشتی با روتاری چیست؟

   پمپ‌های رفت و برگشتی از حرکت خطی پیستون، پلانجر یا دیافراگم برای انتقال سیال استفاده می‌کنند، در حالی که پمپ‌های روتاری با حرکت چرخشی اجزای داخلی، جریان یکنواخت و پیوسته ایجاد می‌کنند.

3. پمپ جابجایی مثبت برای چه سیالاتی مناسب است؟

   این پمپ‌ها برای سیالات غلیظ، ویسکوز، ساینده، خورنده یا حساس و حتی سیالاتی که نیاز به دقت در دوزینگ دارند، ایده‌آل هستند.

4. چرا پمپ جابجایی مثبت تحت تأثیر فشار سیستم قرار نمی‌گیرد؟

   چون مکانیزم انتقال سیال آن‌ها بر اساس تغییر حجم محفظه داخلی است و جریان مستقل از فشار خط لوله ایجاد می‌شود.

5. نگهداری و مراقبت از پمپ جابجایی مثبت چگونه است؟

   بررسی منظم بلبرینگ‌ها، آب‌بند مکانیکی، روغن‌کاری قطعات متحرک و نظارت بر نشتی‌ها از جمله اقدامات ضروری برای طول عمر و عملکرد پایدار پمپ است.