پمپ پیستونی

پمپ پیستونی (Piston Pump) چیست و چه کاربردی دارد؟

پمپ پیستونی یکی از پرکاربردترین و قوی‌ترین پمپ‌ها است که برای کاربردهای مختلفی در صنایع استفاده می‌شود. این پمپ از نوع پمپ‌های جابجایی مثبت است و همان‌طور که از اسم آن مشخص است با حرکت روبه‌جلو و عقب پیستون، سیال پمپاژ می‌شود. این پمپ ویژگی‌های منحصربه‌فردی مانند بازه دبی و فشار بسیار گسترده دارد که آن را برای کاربردهای بسیاری مناسب می‌سازد.

عملکرد پمپ پیستونی:

طرح‌های متعددی برای این پمپ‌ها ساخته‌شده است. هرکدام از این طرح‌ها ویژگی‌های متفاوتی داشته و برای کاربرد خاصی مناسب است. به همین دلیل بررسی ساختار هرکدام از این طرح‌ها برای انتخاب و استفاده‌ی درست از این پمپ الزامی است. در ادامه ساختمان کلی و روند چند پمپ پیستونی متداول را بررسی می‌کنیم.

1- پمپ پیستونی محوری:

در این نوع پمپ تعدادی پیستون به‌صورت متداول 9 عدد در نظر گرفته‌شده و فقط از تعداد پیستون فرد استفاده می‌شود. در پمپ پیستونی محوری دو نوع طراحی پیستون با جابجایی ثابت و پیستون با جابجایی متحرک وجود دارد. در نوع پیستون با جابجایی ثابت شفت توسط الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی توان لازم مجموعه را تأمین کرده و دوران می‌کند. پیستون‌ها، بلوک سیلندر و صفحه‌ی زاویه‌دار توسط شفت به حرکت درمی‌آیند. پیستون‌ها به‌وسیله‌ی مفصل توپی به صفحه‌ی زاویه‌دار متصل می‌باشند و از طرف دیگر در داخل بلوک سیلندر قرار دارند.

به همین دلیل با دوران صفحه‌ی زاویه‌دار به سمت جلو و عقب حرکت می‌کنند. زمانی که فضای خالی در بلوک سیلندر به بیشترین مقدار خود می‌رسد و پیستون شروع به حرکت به سمت جلو کرده و با باز شدن دریچه خروجی، مایع به بیرون پمپاز می شود. بعد از این فرآیند با برگشت پیستون به سمت عقب، مکش ایجاد شده و مایع از ورودی به داخل پمپ حرکت می‌کند. تمام پیستون‌ها این فرایند را طی می‌کنند و بدین ترتیب مایع را منتقل می‌کنند.

بیشتر بخوانید: پمپ طبقاتی چیست و چه کاربردی دارد؟

در نوع پیستون با جابجایی متحرک، بلوک سیلندر و پیستون‌ها دوران نمی‌کنند و تنها حرکت پیستون‌ها، حرکت به سمت جلو و عقب است. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود، با دوران شفت و صفحه‌ی زاویه‌دار، فاصله‌ی صفحه با بلوک سیلندر تغییر می‌کند و این تغییر فاصله پیستون‌ها را به سمت جلو یا عقب حرکت می‌دهد. ادامه‌ی فرایند کار شبیه به حالت قبل است.

در پمپ‌های پیستون محوری می‌توان با تغییر زاویه‌ی شفت و پیستون‌ها به‌جای صفحه‌ی زاویه‌دار از صفحه‌ی صاف استفاده کرد. در این صورت همان تأثیر صفحه‌ی زاویه‌دار اعمال خواهد شد. به این نوع پمپ، پمپ پیستونی محوری با محور خمیده گفته می‌شود. عملکرد و اصول کار این پمپ هیچ تفاوتی با پمپ‌های قبلی ندارد.

2- پمپ پیستونی شعاعی:

در این نوع پمپ، شفت اصلی روتور را به دوران وادار می‌کند. روتور این نوع پمپ جسمی است که محور دوران آن با محور دوران شفت فاصله دارد. به همین دلیل با دوران شفت، روتور دور شفت چرخیده و با هر چرخش به بلوک سیلندر هر پیستون نزدیک شده و سپس از آن دور می‌شود. روتور بسته به سازنده می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد. در شکل زیر به علت استفاده از پنج پیستون از یک روتور پنج‌ضلعی استفاده‌شده است.

برای درک عملکرد پمپ، پیستون بالایی را در نظر بگیرید. زمانی که روتور در بالاترین موقعیت خود قرار دارد فاصله‌ی محفظه‌ی پیستون در حداقل مقدار قرار دارد و وقتی روتور شروع به دوران به‌صورت ساعت‌گرد می‌کند، این فاصله شروع به بزرگ‌تر شدن می‌کند. در این موقعیت، سیال به داخل پیستون مکیده شده و پس از رسیدن روتور به پایین‌ترین موقعیت خود و حرکت به بالا، پیستون شروع به حرکت به سمت بالا کرده و فشار سیال را افزایش می‌دهد. در این حالت دریچه‌ی خروجی بازشده و سیال پمپاژ می‌شود.

کاربرد پمپ پیستونی:

پمپ پیستونی برای کاربردهای حرفه‌ای طراحی، توسعه و ارتقا یافته است. به‌طورکلی این تجهیز برای کاربردهای پرفشار و دبی بالا مناسب است. این پمپ امکان انتقال بازه وسیعی از سیالات ازجمله رنگ‌ها، پوشش‌ها، محلول گچ و چسب‌ها را فراهم می‌کند و به همین دلیل برای صنایع ساخت‌وساز و نقاشی یک گزینه‌ی ایده آل به‌حساب می‌آید.

همچنین برای افرادی که به پمپ کوچک برای انجام انواع پروژه نیاز دارند، این پمپ گزینه‌ی مناسبی است. مثلاً برای رنگ کردن نما یا بازسازی حیاط یا باغچه استفاده از یک پمپ پیستونی به همراه یک اسپری الکتریکی انتخاب درستی است.

در ادامه تعدادی از کاربردهای متداول پمپ پیستونی ذکرشده‌اند:

• تمیزکاری تحت‌فشار
• هیدرولیک آب
• هیدرولیک روغن
• رسوب‌زدایی
• دستگاه‌های اندازه‌گیری
• زیست‌فناوری
• آزمودن فشار هیدرولیک
• انتقال سیال با انرژی کم
• صنایع حفاری
• تزریق آب
• برش توسط جت آب
• صنایع غذایی
• تست مقاومت لوله ها
• دستگاه های آب شیرین کن
• کاغذسازی
• انتقال رنگ
• تزریق مواد شیمیایی

مزایای پمپ پیستونی:

این پمپ‌ها بازه فشار گسترده‌ای را در خروجی ایجاد می‌کنند. حتی در برخی موارد مانند برش با جت آب فشار بسیار بالا توسط این پمپ ایجاد می‌شود. این فشار حتی به 2000 بار نیز می‌رسد. در پمپ پیستونی فشار بدون تأثیر بر دبی سیال کنترل‌پذیر است. تغییرات فشار و دبی نیز تأثیر کمی در کاهش راندمان پمپ دارند. همچنین پمپ پیستونی با طراحی شیر مناسب می‌تواند سیالات با لزجت بالا، انواع دوغاب و مواد خورنده را پمپاژ کند.

پمپ پیستونی با نگهداری مناسب، طول عمر بالایی دارد و می‌تواند مدت‌زمان طولانی وظایف خود را به‌درستی انجام دهد و برای بسیاری از صنایع، جزئی ضروری محسوب می‌شود و یک شاهکار طراحی مهندسی است. این پمپ دهه‌های بسیاری در صنایع مورداستفاده قرارگرفته و امتحان خود را پس داده‌است.

معایب پمپ پیستونی:

در پمپ پیستونی هزینه‌ی استفاده و نگهداری بالاست. این پمپ نیاز به مراقبت مستمر دارد. به دلیل پیچیدگی طراحی، قطعات باید مکرراً بررسی شوند. روغن‌کاری این پمپ نیز بسیار مهم است چراکه بدون روغن‌کاری مناسب، قطعات به‌سرعت ساییده خواهند شد. همچنین هزینه‌ی اولیه این پمپ نیز بالا است. برای استفاده در مدت‌زمان طولانی، این پمپ هزینه‌ی مناسبی خواهد داشت اما برای زمان کم توجیه اقتصادی پایینی دارد. این پمپ‌ها معمولاً به دلیل نوع طراحی و قطعات، سنگین و با حجم زیاد هستند. این پمپ بیشتر برای سیالات با لزجت کم مناسب است. جریان خروجی نیز همراه با نوسان است.

اجزاء پمپ پیستونی:

طراحی پمپ پیستونی نسبت به سایر پمپ‌ها پیچیده بوده و از قطعات بیشتری تشکیل‌شده است. علاوه بر این در طرح‌های مختلف شعاعی و محوری برخی از قطعات و آرایش قرارگیری آن‌ها متفاوت از هم است. در ادامه برای درک بهتر عملکرد پمپ، تعدادی از قطعات اصلی را بررسی می‌کنیم.

• لوله‌ی مکش: برای کشیدن آب از یک مخزن یا خط لوله از لوله‌ی مکش استفاده می‌شود.
• شیر مکش: یکی از مهم‌ترین قطعات پمپ است. شیر مکش یک شیر یک‌طرفه است. به‌عبارت‌دیگر این شیر تنها اجازه‌ی ورود جریان به پمپ را داده و از بازگشت جریان به ورودی در هنگام افزایش فشار سیال جلوگیری می‌کند.
• شیر فشار: این شیر نیز یک شیر یک‌طرفه است که وجود آن برای عملکرد پمپ ضروری است. در هنگام مکش این شیر بسته می‌ماند و پس از افزایش فشار سیال در هنگام پمپاژ، باز می‌شود.
• لوله‌ی خروجی: این لوله سیال را به موقعیت و ارتفاع موردنظر هدایت می‌کند و مستقیماً به شیر فشار متصل است.
• بلوک سیلندر: پیستون و میله‌ی پیستون در سیلندر قرار دارند. سیال از شیر مکش وارد سیلندر می‌شود. جنس سیلندر معمولاً چدن یا آلیاژهای آهن است.
• پیستون و میله‌ی پیستون: پیستون یک قطعه‌ی فلزی صلب است. حرکت جلو و عقب پیستون عمل پمپاژ را انجام می‌دهد. میله‌ی پیستون، پیستون را به صفحه‌ی زاویه‌دار متصل می‌کند.
• میل‌لنگ: در پمپ شعاعی از جسم خارج از مرکز دورانی برای ایجاد حرکت میل‌لنگ استفاده می‌شود. در پمپ محوری نیز این کار توسط صفحه‌ی زاویه‌دار (پمپ محوری با محور خمیده صفحه زاویه ندارد) انجام می‌شود.
• صافی: یک فیلتر در ورودی است که از وارد شدن ذرات جامد جلوگیری می‌کند. در صورت عدم وجود صافی، ذرات جامد جریان را مسدود خواهند کرد.

معیارهای انتخاب و مشخصات مکانیکی:

معیارهای انتخاب پمپ پیستونی عبارتند از:

1- جنس بدنه و قطعات:

یکی از مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر بر قیمت نهایی یک پمپ، جنس قطعات آن است. برای قطعاتی که با سیالات خورنده در تماس هستند، فولاد ضدزنگ یا سایر جنس‌های مقاوم در برابر خورندگی انتخاب می‌شوند. همچنین فشار خروجی در تعیین جنس قطعات تأثیر دارد. برای پمپ‌هایی که در وسایل نقلیه استفاده می‌شوند وزن قطعات اهمیت بیشتری دارد و قطعاتی مانند سیلندر باید از جنس آلومینیوم باشند. به‌غیراز موارد ذکرشده استفاده از قطعاتی از جنس فلزات ارزان‌قیمت مانند چدن می‌تواند قیمت پمپ را کاهش دهد.

2- دبی و فشار سیال:

حداکثر دبی پمپ‌های پیستونی متداول 90 مترمکعب در ساعت است. محاسبه و انتخاب دبی مناسب باعث کاهش هزینه‌ی پمپ و ماندگاری بیشتر آن خواهد شد. همچنین این پمپ‌ها حداکثر فشار 500 بار را دارند که آن‌ها را برای کاربردهای بسیاری مناسب می‌سازد. البته برخی پمپ‌های مخصوص فشاری در حدود 2000 بار ایجاد می‌کنند که مناسب برای برش با جت آب هستند.

3- نوع سیال:

پمپ‌های پیستونی بیشتر برای سیال‌هایی با لزجت کم مناسب هستند. البته در برخی موارد با تغییر اندکی در طراحی برای سیال‌های لزج استفاده می‌شوند.

تعمیرات و نگهداری پمپ پیستونی:

دستورالعمل‌های سازندگان هر پمپ بهترین منبع برای تدوین برنامه‌ی نگهداری پمپ هستند. بااین‌وجود در ادامه به بررسی برخی از موارد مهم برای پمپ پیستونی می‌پردازیم. این موارد در اکثر پمپ‌ها مشابه بوده و تنها جزئیات و زمان‌بندی آن‌ها متفاوت است.

بیشتر بخوانید: نحوه عملکرد پمپ اسلاری

مقدار روغن باید مرتباً بررسی شود. کاهش روغن می‌تواند باعث تماس فلز به فلز شده و باعث سایش قطعات شود. واشر آب‌بندی باید سالم و بدون هرگونه آسیب و زدگی باشد. این مورد نیز باید مکرراً بررسی شود. تمام شیر‌ها بررسي شوند. پمپ برای اتصال درست به زمین بررسی شود. با تکان دادن پمپ می‌توان از اتصال صحیح آن مطمئن شد. سفتی تسمه‌ی محرک باید بررسی شود. شل بودن تسمه باعث کاهش بازده و اتلاف نیرو خواهد شد.

عیب یابی:

پمپ‌های پیستونی برای استفاده‌ی طولانی‌مدت طراحی می‌شوند و در صورت نگهداری و استفاده‌ی درست بدون مشکل کار خواهند کرد اما با این‌ وجود ممکن است حین کار مشکلاتی در عملکرد آن‌ها ایجاد شود. در ادامه به تعدادی از این مشکلات متداول و راه‌حل آن‌ها می‌پردازیم.

1- فشار کم خروجی می‌تواند به دلایل زیر ایجاد شود:

• نشتی هوا: برای حل این مشکل اتصال ورودی و خروجی و آب‌بندی تمام قسمت‌ها بررسی شود.
• صحت مقدار نشان داده‌شده توسط فشارسنج بررسی شود. ممکن است این مقدار به دلیل سایش یا ورود ذرات جامد کمتر از مقدار واقعی نشان داده شود.
• شیر اطمینان بررسی شود. اگر پمپ خارج از محدوده‌ی توصیه‌شده‌ی سازنده کار بکند، شیرها به‌درستی عمل نخواهند کرد.
• مقدار NPSH کافی نیست. این مورد زمانی اتفاق می‌افتد که فشار ورودی کمتر از حد مجاز پمپ باشد. برای حل این مشکل تمام شیرهای قبل از پمپ باید کاملاً باز باشند. همچنین دمای زیاد سیال می‌تواند باعث این مشکل شود.

2- صدای زیاد:

• صدای ضربه به دلیل سایش یاتاقان‌ها یا میله‌های اتصال سفت نشده است. برای حل این مشکل قسمت محرک باید سریعاً تعمیر شود.
• صدای بخش مکش به دلیل مقدار ناکافی NPSH است.

3- نشتی روغن:

• آب‌بندی قسمت روغن ساییده شده است.
• یاتاقان‌ها ساییده شده‌اند.
• پیستون‌ها ساییده شده‌اند.

4- نوسان زیاد در دبی و فشار سیال خروجی می‌تواند به دلایل زیر باشد.

• مقدار ناکافی NPSH
• سایش شیرهای ورودی و خروجی

4- ارتعاش بیش‌ازحد لوله‌ها می‌تواند به دلایل زیر باشد.

• اندازه‌ی نامناسب لوله‌ی خروجی: برای حل این مشکل باید از یک لوله‌ی بزرگ‌تر استفاده شود. در صورت عدم امکان انجام این کار، از یک محفظه‌ی هوا در خروجی استفاده شود.
• اندازه‌ی نامناسب لوله‌ی ورودی: برای حل این مشکل باید از یک لوله‌ی بزرگ‌تر استفاده شود. همچنین کاهش طول لوله‌ی ورودی نیز امکان از بین رفتن ارتعاش را فراهم می‌کند.

5- توان ورودی یا فشار سیال خروجی بیش‌ازحد می‌تواند به دلیل زیر باشد.

• صحت عملکرد شیر اطمینان بررسی شود. در صورت انسداد لوله‌ها یا شیر اطمینان، تمام اجزا تمیز شوند. همچنین شیر اطمینان مجدداً تنظیم شود.

پمپ های مشابه:

پمپ پلانجر پمپی است که عملکرد و قطعات آن شباهت زیادی به پمپ پیستونی دارد. شکل زیر تفاوت کلی این دو پمپ را نشان می‌دهد. در پمپ پلانجر حجم محفظه‌ی سیلندر ثابت است و پیستون که معمولاً برای مقاومت در برابر سایش از جنس سرامیک است در محفظه حرکت می‌کند. به دلیل ثابت بودن حجم محفظه، در پمپ پلانجر می‌توان فشار بیشتری را ایجاد کرد. این افزایش فشار حتی در برخی پمپ‌ها به 7 برابر فشار پمپ پیستونی می‌رسد.

بیشتر بخوانید: کاربرد پمپ شناور

جریان و فشار خروجی پمپ پلانجر نوسان کمتری از پمپ پیستونی دارد و برای استفاده‌ی مداوم مناسب‌تر است. در پمپ پیستونی فشار ورودی کمتری نیاز است و شیر ورودی به‌صورت مکانیکی باز و بسته می‌شود ولی در پمپ پلانجر فشار بیشتری نیاز است و در برخی موارد باید پمپ دیگری برای مکش به کار رود.

فروش پمپ پیستونی:

پمپ پیستونی جزئی جداناپذیر از صنعت است که به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش، کاربردهای مخصوص خود را دارد. سایزها و انواع مختلف این پمپ بازه دبی و فشار زیادی را برای انتخاب مصرف‌کننده فراهم می‌کنند. طول عمر زیاد باعث شده است که این پمپ به یکی از پمپ‌های متداول فروشندگان تبدیل شود.

اگرچه هزینه‌ی اولیه‌ی پمپ بالاست و نیاز به نگهداری و بررسی زیادی دارد، این پمپ می‌تواند برای صنایع مختلفی به کار رود. بیشترین استفاده‌ی این پمپ برای انتقال سیالات با لزجت پایین مانند آب، روغن‌ها و رنگ‌ها و مواردی که نیاز به فشار بالا است، می‌باشد.

قیمت پمپ پیستونی:

جهت خرید پمپ پیستونی و مشاوره تخصصی با کارشناسان فروش شرکت آتور صنعت با شماره 32004-031 تماس حاصل فرمایید.