طراحی و ساخت پمپ های رفت و برگشتی

به‌بیان ساده، پمپ دستگاهی است که با قدرت بخشیدن به انرژی سیال سبب انتقال آن می‌شود. پمپ‌ها بر اساس عملکرد و کاربرد به دو دسته جابجایی غیر مثبت (سانتریفیوژ) و جابجایی مثبت تقسیم می‌شوند. در این مطلب درباره یکی از انواع پمپ‌های جابجایی مثبت که با نام پمپ رفت و برگشتی شناخته می‌شود اطلاعاتی را ارائه داده‌ایم.

نحوه کار پمپ رفت و برگشتی

در این نوع از پمپ‌ها انرژی مکانیکی سیال به انرژی هیدرولیکی (فشار)  تبدیل می‌شود. این دستگاه، برای انتقال دادن سیال از نقطه‌ای به نقطه‌ دیگر از یک پیستون بهره می‌برد، به‌همین دلیل است که پمپ‌های رفت و برگشتی با نام پمپ پیستونی هم شناخته می‌شوند.

این Pump حرکت چرخشی میل‌لنگ را به حرکت رفت‌ و آمدی تبدیل می‌کند. به‌اینصورت که قسمت متحرک در فاصله‌ای معین و از پیش طراحی شده به جلو و عقب می‌رود. با حرکت پیستون به سمت عقب محفظه‌ای خالی در سیلندر ایجاد و سیال از طریق قسمت ورودی به داخل سیلندر مکیده می‌شود. هنگامی که پیستون به سمت جلو حرکت می‌کند، مایع را متراکم و از طریق شیر خروجی به بیرون می‌فرستد.

همان‌طور که در این فرآیند مشخص شد، دو شیر ورودی و خروجی وجود دارند. نکته مهم در مورد آن‌ها این است که عملکرد یک‌طرفه دارند. این نوع عملکرد باعث می‌شود از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم‌فشار و بالعکس جلوگیری کنند.

انواع پمپ‌ رفت و برگشتی

دسته‌بندی انواع پمپ رفت و برگشتی بر اساس بخش انتقالی، یعنی یک پیستون یا دیافراگم انجام می‌شود. این Reciprocating Pump ‌ها به سه دسته کلی شامل پیستونی (Piston Pump)، پلانجری (Plunger pump) و دیافراگمی (Diaphragm Pump) تقسیم می‌شوند که انواع و عملکرد هریک توضیح داده شده است.

پیستونی

همان‌طور که از نام این دسته پیداست، عمل مکش و پمپاژ سیال به‌واسطه یک سیلندر پیستونی انجام می‌شود. در واقع، حرکت رفت و برگشتی پیستون در داخل سیلندر باعث جابجایی سیال می‌شود.

Piston Pump در زمره پمپ‌های پرفشار و با دبی کم قرار می‌گیرد که کارایی بالایی دارد؛ از آن‌ در آب‌پاش‌های فشار قوی در صنایع مختلف استفاده می‌شود.

پیستونی رادیال

یکی دیگر از انواع پمپ رفت و برگشتی، رادیال (شعاعی) نام دارد. علت این نام‌گذاری یه نحوه قرارگیری پیستون‌ها در سیلندر برمی‌گردد. چرا که با نظم خاصی به حالت یک پره در امتداد شعاع مقطع پیستون (که دایره‌ای شکل است) قرار گرفته‌اند.

موارد استفاده از پمپ‌های رادیال (Radial Pump) زمانی است که چهار فاکتور مهم مدنظر باشد:

• راندمان زیاد

• جریان یکسان و بدون نوسان خروجی

• فشار بالا

• دبی پمپاژ پایین

پیستونی محوری

تفاوت این نوع با نوع شعاعی در نحوه قرارگیری پیستون‌ها است. در نوع پیستونی محوری، پیستون‌ها درون سیلندر و جداگانه روی محیط آن قرار گرفته‌اند. با چرخیدن محور اصلی، پیستون‌ها و سیلندر آن‌ها هم به گردش در می‌آیند. این عمل باعث ایجاد حرکت رفت و برگشتی شده و تخلیه و انتقال سیال را میسر می‌کند. از Piston Pump محوری در سیستم‌های تهویه خودرو و موتور هیدرولیک استفاده می‌شود.

پیستونی بالابر

این نوع از انواع پمپ رفت و برگشتی دارای یک پیستون داخل سیلندر است که به شیر ورودی کمک می‌کند سیال را به سمت بالا انتقال دهد. بدین معنی که اول پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند و سیال به درون محفظه می‌آید، پس از آن پیستون پایین می‌آید و سیال از سوپاپ عبور می‌کند. سپس پیستون مجدد بالا می‌رود و سیال از پمپ خارج می‌شود. در نهایت پیستون به حالت قبل باز می‌گردد.

پیستونی قدرتی

برای انجام مکش در این نوع که Force Pump نام دارد، پیستون بالا می‌رود و سیال وارد دریچه استوانه‌ای می‌شود. سپس با حرکت پیستون به سمت پایین، سیال بالای آن که تحت فشار است به سمت پایین حرکت می‌کند و به سمت دریچه خروجی هدایت می‌شود.

پلانجری

Plunger pump با نوع پیستونی از نظر ساختار کلی یکسان‌ هستند، با این تفاوت که به جای پیستون، یک پلانجر در سیلندر حرکت می‌کند که بر اساس جنس پلانجر، به دو دسته فلزی و سرامیکی تقسیم می‌شوند.

Plunger pump برای پمپاژ سیالات با فشار بالا طراحی شده‌ است. از مزیت‌های بارز آن‌ها قابلیت تغییر میزان جریان است.

دیافراگمی

نوع دیگر از انواع پمپ رفت و برگشتی که به کمک یک دیافراگم ارتجاعی عمل می‌کند، Diaphragm Pump است. با انجام شدن حرکت رفت و برگشت روی دیافراگم، انبساط و انقباض حاصل می‌شود که نتیجه آن، ورود و خروج سیال خواهد بود.

Diaphragm Pump به دو دسته کلی تقسیم بر اساس محرک پمپ (پنوماتیک، الکتریکی و دستی) و تعداد دیافراگم‌ها تقسیم می‌شود.

دیافراگمی پنوماتیک

کارکردن با هوای فشرده و نیاز نداشتن به انرژی الکتریکی دلیلی است که نام پنوماتیک را برای نوع انتخاب کرده‌اند.

نوع پنوماتیک امنیت بالایی دارد و یک گزینه مناسب برای صنایعی است که از مواد قابل اشتعال و سمی به‌صورت گسترده استفاده می‌شود.

دیافراگمی برقی

برخلاف نوع اول، هوا هیچ نقشی در جابجایی دیافراگم نقشی ندارد و یک موتور الکتریکی این وظیفه را برعهده دارد.

دیافراگمی دستی

وزن سبک و اندازه کوچک نوع دیافراگمی دستی باعث شده است که قابلیت جابجایی خوبی داشته باشند؛ از این رو، برای مصارف آزمایشگاهی و کارگاهی گزینه مناسبی هستند.

ساخت و طراحی پمپ‌ رفت و برگشتی درشرکت صنایع هواپیماسازی ایران ( هسا)

باتوجه به این‌که پمپ‌های‌ رفت و برگشتی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی پرتیراژ هستند، تا پیش از طراحی و ساخت آن‌ها در داخل کشور، به‌علت خلأ پشتیبانی‌های فنی، مشکلاتی در عملکرد پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی به‌وجود می‌آمند. برای نخستین بار، پروژه بومی‌سازی طراحی و تولید پمپ‌‌های رفت و برگشتی توسط شرکت دانش بنیان صنایع هواپیماسازی ایران (هسا) کلید خورد.

فرآیند تحقیق این پروژه، با انجام تحقیقات بر روی نام‌ها و برندهای مطرح جهانی از قبیل برندهای ایتالیایی Benelli، Peroni و Seco و همچنین، برندهای آلمانی Lewa و Bran+Luebbe آغاز شد. در نهایت در فاز تولید، بازطراحی و توسعه، نمونه پمپ رفت و برگشتی مدل MEG 3140 به روش مهندسی معکوس ارائه شد.که این نوع پمپ در اکثر پالایشگاههای نفت و گاز کارایی دارد.

خوشبختانه موفقیت پروژه بومی‌سازی طراحی و تولید پمپ‌های‌ رفت و برگشتی در شرایط ناعادلانه تحریم باعث شد که صنایع نفتی و پالایشگاه‌ها از سراسر کشور، خواهان استفاده از مدل‌های مختلف این Pump شدند. از جمله‌ مدل‌هایی که با تعداد بالا درخواست شده‌اند می‌توان به پمپ فشار بالا (Jet Pump) اشاره کرد. این نوع از Jet Pump تولیدی توسط هسا جایگزین مناسبی برای مدل HPS 5000 است که مطابق با استاندارد API 674 ساخته شده است و برای آماده‌سازی سطوح، زدودن رنگ، تمیزکاری رسوب لوله‌های تأسیسات نفت، گاز و پتروشیمی، تخریب بتن و برش سرد گزینه ایده‌آلی است.

سخن پایانی

در این مقاله علمی در مورد انواع، نحوه عملکرد و پروژه طراحی و تولید پمپ رفت و برگشتی توضیحاتی ارائه شد. شما می‌توانید با مراجعه به وبسایت شرکت دانش بنیان هواپیما سازی ایران (هسا) به سایر مقالات آموزشی، ویدیو و تصاویر دسترسی داشته باشید.