آموزش پمپ های هیدرولیک (دنده‌ایی و پیستونی)
تعریف پمپ هیدرولیک ؟
پمپ به عنوان قلب سیستم هیدرولیک، انرژی مکانیکی را که به وسیله موتورهای الکتریکی، احتراقی و سایر منابع قدرت تامین می گردد به انرژی هیدرولیکی تبدیل می کند.
فشار اتمسفر در اثر خلاء نسبی بوجود آمده در نتیجه عملکرد اجزاء مکانیکی پمپ ، سیال را مجبور به حرکت به طرف مجرای ورودی پمپ نموده تا سپس به وسیله پمپ به سایر قسمت های مدار هیدرولیک رانده شود. عملگرهای سیستم (سیلندر یا موتور هیدرولیکی) قدرت هیدرولیکی ایجاد شده توسط پمپ را به توان مکانیکی مورد نیاز خروجی تبدیل می نمایند.
انتخاب پمپ هیدرولیک
هرگز نباید پمپ ها را به صورت سلیقه ایی و بدور از مسائل علمی انتخاب کرد . قبل از انتخاب پمپ هیدرولیک تعدادی از فاکتورهای مهم باید مشخص شود که عبارت اند از :
۱) حداکثر فشاری که در سیستم لازم است تا نیروی خروجی کافی برای عملگرها تولید کند.
۲) حداکثر جریان لازم یا جریان متوسط لازم ، وقتی که سیستم از یک آکومولاتور استفاده می کند.
۳) کارایی پمپ ، قابلیت اطمینان کاری ، سهولت نگهداری ، هزینه اولیه خریداری و سر و صدای پمپ باید در انتخاب پمپ هیدرولیک مناسب در نظر گرفته شود.
۴)کنترل جریان پمپ در طول مراحل بیکاری یا زمان های آزاد پمپ چه مقدار است باید در نظر گرفته شود.
۵) نوع سیستم هیدرولیک و چند فاکتور دیگر مانند سازگاری پمپ با روغن های معین ، محیط کار پمپ هیدرولیک و قیمت پمپ هیدرولیک باید در نظر گرفته شود.
(انواع پمپ های هیدرولیکی,پمپ هیدرولیک دنده ای,پمپ هیدرولیک پیستونی,انتخاب پمپ هیدرولیک مناسب,پمپ های گریز از مرکز,انواع پمپ های چرخ دنده ای)
انواع پمپ های هیدرولیک از نظر جایجایی سیال
در صنعت هیدرولیک پمپ های هیدرولیک از نظر مکانیزم جایجایی سیال به دو دسته کلی زیر تقسیم می شوند:
۱)پمپ ها با جابجایی غیر مثبت (پمپ های هیدرو دینامیکی)
۲) پمپ های با جابجایی مثبت
۱) پمپ های با جابجایی غیر مثبت
پمپ های با جابجایی غیر مثبت یا به انگلیسی non-positive-displacement pump پمپ هایی هستند که دبی خروجی آن ثابت نمی باشد و بستگی به فشار سیال دارد.
پمپ های گریز از مرکز در انواع جریان شعاعی ، جریان محوری و جریان مختلط از نمونه های کاربردی پمپ های با جابجایی غیر مثبت می باشند. با توجه به اینکه پمپ های با جابجائی غیر مثبت توانایی مقاومت در برابر فشار بالا را ندارند، به ندرت برای استفاده در پمپ هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند و معمولاً به منظور انتقال اولیه سیال از نقطه ای به نقطه ای دیگر بکار گرفته می شوند.
بطور کلی پمپ های با جابجائی غیر مثبت برای سیستم های فشار پایین و جریان بالا که حداکثر ظرفیت فشاری آنها به ۲۵۰ تا psi ۳۰۰ محدود می گردد، مناسب می باشند. در پمپ های با جابجایی غیر مثبت به دلیل وجود لقی زیاد بین پره های دوار و پوسته ثابت، میزان جریان خروجی پمپ علاوه بر سرعت دورانی محور به مقدار مقاومت خارجی سیستم نیز وابسته است و سیال متمایل به حرکت در جهتی است که با مقاومت کمتری مواجه گردد.
پمپ های با جابجائی غیر مثبت میزان جریان خروجی با افزایش مقاومت بار کاهش یافته و هنگام مسدود بودن خروجی، فشار حداکثر می گردد. در این حالت جریان خروجی به صفر خواهد رسید. به همین دلیل به منظور پمپ نمودن آب شهری و صنعتی از پمپ های گریز از مرکز استفاده می گردد. زیرا در مواقع حداکثر مصرف، فشار به حداقل رسیده و در زمان های حداقل مصرف، حداکثر فشار قابل دسترس می باشد. هزینه پایین تولید و نگهداری، سادگی عملکرد، قابلیت اعتماد بالا و سر و صدای کم را می توان از مزایای پمپ های با جابجائی غیر مثبت به حساب آورد.
2)پمپ های با جابجایی مثبت
پمپ های با جابجایی مثبت یا به انگلیسی positive displacement pump که گاهاً ممکن است به اختصار به عنوان پمپ PDP شناخته شوند پمپ هایی هستند که دبی خروجی آنها ثابت است.
پمپ های با جابجایی مثبت که در صنعت هیدرولیک کاربرد وسیعی دارند، بازای هر دور چرخش محور پمپ، مقدار مشخصی از سیال را به سیستم هیدرولیک ارسال نموده و توانایی غلبه بر فشار حاصل از بارهای مکانیکی سیستم و همچنین مقاومت ایجاد شده در مقابل جریان سیال در نتیجه وجود اصطکاک را دارا می باشند.
مزایای پمپ های با جابجایی مثبت نسبت به نوع با جابجایی غیر مثبت به شرح زیر می باشد.
۱- توانایی کار در فشارهای بالا (تا psi ۱۰۰۰۰ و بالاتر)
۲- ابعاد کوچک و فشرده
۳- بازده حجمی بالا
۴- تغییرات جزئی بازده در محدوده فشار طراحی شده
۵- انعطاف پذیری بالا و توانایی انجام کار در محدوده وسیعی از فشارها و سرعت های مورد نیاز
مزایای فوق سبب شده است عمدتاً انواع پمپ های هیدرولیک از نوع پمپ های با جابجایی مثبت باشند. انواع پمپ های هیدرولیک به سه نوع اصلی زیر به لحاظ نوع عملکرد تقسیم می شوند :
الف) پمپ های دورانی مانند پمپ های چرخدنده ایی
ب) پمپ های پره ای یا تیغه ایی
ج) پمپ های رفت و برگشتی مانند پمپ های پیستونی
هریک از پمپ های با جابجایی مثبت هیدرولیک در محدوده وسیعی از طراحی های مختلف عرضه می شوند. به عنوان مثال پمپ های پره ای و پیستونی می توانند به صورت جابجایی ثابت یا متغیر باشند. در یک پمپ با جابجایی ثابت، میزان سیال پمپ شده بازای یک دور چرخش محور ثابت است در صورتی که در پمپ های با جابجایی متغیر، مقدار فوق به وسیله تغییر در ارتباط بین اجزای پمپ قابل کم یا زیاد شدن می باشد.
در هر حال باید به این نکته توجه نمود که پمپ، ایجاد فشار نمی کند بلکه تولید جریان می نماید. در واقع در یک سیستم هیدرولیک ، فشار بیانگر میزان مقاومت بوجود آمده در مقابل خروجی پمپ است. برای مثال اگر خروجی یک پمپ با جابجایی مثبت به اتمسفر باز باشد، علی رغم برقراری جریان سیال، بدلیل فقدان مقاومت در مقابل جریان، در خروجی فشاری بالاتر از فشار اتمسفر وجود نخواهد داشت.
متقابلاً در صورت مسدود شدن کامل خروج بی نهایتی به صورت تئوریک در مقابل جریان ایجاد می گردد، زیرا فضایی برای حرکت سیال وجود ، که منظور حفاظت از اجزاء سیستم هیدرولیک، استفاده از شیر اطمینان ضروری است. شیر اطمینان فشار سیستم به مقدار تنظیمی، مسیر عبور جریان به مخزن را باز نموده و حداکثر سطح فشار در مدار را محدود می نماید.
بطور خلاصه می توان دریافت که جریان خروجی پمپ جابجایی مثبت (صرف نظر از نشت دار جزئی داخلی پمپ) ثابت بوده و به فشار سیستم وابسته نمی باشد. بنابراین، در صورتی که مکانی برای حرکت سیال وجود نداشته باشد (مانند هنگام مسدود بودن شیر با رسیدن عملگر به انتهای کورس) و یا در صورت افزایش بیش از حد بار مقاوم، استفاده از شیر کنترل فشار (شیر اطمینان) جهت حفاظت پمپ های جابجایی مثبت هیدرولیک در مقابل فشار اضافی ضرورت می یابد. پمپ های جابجایی مثبت با توجه به نوع حرکت اجزاء داخلی آنها (چرخشی) یا رفت و برگشتی تقسیم بندی شده و در محدوده وسیعی از طراحی های مختلف عرضه می شوند.
بعضی از پمپ های جابجایی متغیر مجهز به سیستم جبران کننده فشار می باشند. طراحی این نوع پمپ ها گونه ای است که با افزایش فشار سیستم، دبی خروجی کاهش یافته تا نهایتاً در سطح فشار تعیین شده، جریان سیال به صفر برسد . پمپ پره ای نامتعادل ( مجهز به سیستم جبران کننده فشار ) مثالی از این نوع می باشد در مدارهایی که از پمپ های با جابجایی متغیر مجهز به سیستم جبران کننده فشار استفاده می گردد معمولا به شیر اطمینان نیازی نیست.
پمپ های چرخدنده ای
پمپ های چرخدنده ای به دلیل برخورداری از طراحی ساده، ابعاد کوچک و فشرده و قیمت ارزان در سیستم های هیدرولیک دارای مصرف عام بوده و بیشترین کاربرد آنها در ماشین های ابزار و تجهیزات متحرک می باشد .
یک ایرادی که در پمپ های چرخدنده ای وجود دارد این است که، اگر اجزا پمپ دچار سایدگی بشوند بازدهی به شدت کاهش پیدا می کند و هزینه تعمیرات پمپ چرخدنده ایی نسبتاً بالا است. بازده حجمی پمپ های چرخدنده ای به طور قابل توجهی متاثر از نشتی است که در اثر سایش در نواحی زیر به وجود می آید:
۱- نشتی بین دندانه و پوسته
۲- نشتی بین دندانه ها
۳- نشتی از طرفین
انواع پمپ های چرخدنده ای
۱) پمپ های چرخدنده خارجی
۲) پمپ های چرخدنده داخلی
پمپ های چرخدنده خارجی
در پمپ های چرخدنده خارجی ، دوران یکی از چرخدنده ها به وسیله سیستم محرک تامین گشته و دیگری بواسطه آن چرخدنده به حرکت در می آید. فضای بین دندانه ها، پوسته و صفحات جانبی، محفظه هائی از روغن را تشکیل می دهند.
در ناحیه ای که دندانه ها از درگیری خارج شده و حجم محفظه افزایش می یابد (فضای مکش) فشار از فشار اتمسفر کمتر می شود. در نتیجه سیال موجود در مخزن تحت فشار اتمسفر فضای بین دندانه ها را پر می کند. ناحیه تخلیه در سمتی قرار دارد که دندانه ها با یکدیگر درگیر می شوند. در نتیجه کاهش حجم بوجود آمده در این ناحیه و بدلیل آب بندی داخلی پمپ در مقابل نشتی، روغن به سمت مجرای خروجی رانده می شود.
همیشه مقداری از روغن به سمت مجرای ورودی نشت نموده و سبب میشود که مقدار جریان واقعی پمپ از میزان جریان تئوری کمتر گردد ، این نشتی داخلی لغزش پمپ نامیده می شود . و عامل تعیین کننده مقدار بازده حجمی پمپ است . مقدار بازده حجمی پمپ در سرعت های کم و دبی های پائین مطلوب نمی باشد. بنابراین سرعت دوران پمپ های چرخدنده ای بایستی به حداکثر سرعت دوران پمپ نزدیک گردد.
مقدار افت جریان ناشی از وجود لقی های بین اجزاء ثابت و متحرک پمپ به ازای فشار ثابت در دبی های مختلف یکسان است. ، نشتی داخلی در اثر بالا رفتن فشار در خروجی افزایش یافته و موجب کاهش بازده حجمی پمپ می گردد. فشار بیش از حد، علاوه بر افزایش نشتی باعث اسیب رسیدن به پوسته و افزایش بار روی یاتاقان ها می شود.
مزایا و محدودیت های پمپ های چرخدنده خارجی
در صنعت هیدرولیک از پمپ های چرخدنده خارجی معمولاً برای تامین فشارهای پایین استفاده می گردد . پمپ های چرخدنده خارجی دارای عمر مناسب، قیمت ارزان و بازده نسبتاً خوبی هستند. پمپ های چرخدنده خارجی صنعتی در سرعت های ۱۵۰۰ تا rpm ۲۵۰۰ و فشارهایی تا psi ۴۰۰۰ و توان های تا hp ۱۰۰ قابل دسترس بوده و محدوده دبی آنها از ۱ تا gpm ۱۰۰ می باشد.
تصویر انفجاری که مشاهده می کنید یک پمپ چرخدنده ای بسیار ساده نشان داده شده است. جهت چرخش محور در پمپ های چرخدنده ای توسط سازنده مشخص می گردد. صورت عدم رعایت جهت صحیح، مجاری ورودی و خروجی عکس شده و این امر ممکن است خرابی پمپ هیدرولیک را به همراه داشته باشد. البته محور بعضی از انواع پمپ های چرخدنده ای از قابلیت چرخش در دو جهت برخوردار هستند. پمپ های چرخدنده خارجی که در ساختمان آنها از چرخدنده های ساده استفاده می شود در سرعت های بالا سر و صدای زیادی ایجاد می کنند. به منظور کاهش صدا و حرکت نرم تر می توان از چرخدنده های مارپیچ استفاده نمود. به دلیل اعمال نیروی محوری به یاتاقان های پمپ های چرخدنده ای مارپیچ، کاربرد این نوع چرخدنده به فشارهای کمتر از psi ۲۰۰ محدود می گردد. برای فشارهای بالاتر معمولاً از چرخدنده های جناغی استفاده می شود. که در شکل زیر انواع آن را مشاهده می کنید .
پمپ های چرخدنده داخلی
از پمپ های چرخدنده داخلی هیدرولیک بیشتر به منظور روغنکاری و تغذیه در فشارهای کمتر از psi ۱۰۰۰ استفاده می شود. ولی انواع چند مرحله ای آنها، دسترسی به محدوده های فشاری تا psi ۴۰۰۰ را نیز امکان پذیر می سازند. کاهش بازدهی حجمی در اثر سایش، در پمپ های چرخدنده داخلی (نسبت به پمپهای چرخدنده خارجی) بیشتر است .
ساختمان و عملکرد یک پمپ چرخدنده داخلی هیدرولیک که متشکل از یک چرخدنده داخلی ، یک چرخدنده ساده، آب بند هلالی شکل و پوسته خارجی است. دوران چرخدنده ها به واسطه انتقال قدرت به یکی از آنها موجب مکیده شدن سیال از مخزن و هدایت آن در امتداد دو طرف آب بند هلالی شکل می گردد. آب بند مذکور به عنوان جدا کننده مجاری مکش و تخلیه عمل نموده و هنگامی که دندانه ها در طرف دیگر آب بند با یکدیگر درگیر می شوند، سیال به طرف مجرای خروجی پمپ رانده می شود.
انواع پمپ های چرخدنده داخلی
1)پمپ های گوشواره ای هیدرولیک
2)پمپ های ژیروتوری هیدرولیک
3)پمپ های پیچی
1)پمپ های گوشواره ای هیدرولیک
پمپ های گوشواره ای هیدرولیک از خانواده پمپ های چرخدنده ای هستند که آرامتر و بی صداتر از دیگر اعضا خانواده عمل می نمایند، زیرا هر دو گوشواره دارای محرک خارجی بوده و چرخدندانه ها با یکدیگر درگیر نمی باشند . بدلیل کم بودن تعداد اجزاء درگیر، جریان خروجی ضربان بیشتری دارد اما جابجایی حجمی آنها نسبت به دیگر انواع پمپ های دنده ای هیدرولیک بیشتر است.
2)پمپ های ژیروتوری هیدرولیک
پمپ های ژیروتوری هیدرولیک بسیار شبیه پمپ های چرخدنده داخلی است. در پمپ های ژیروتور عضو ژیروتور توسط محرک خارجی به گردش در آمده و موجب چرخش روتور چرخدنده ای درگیر با خود می شود. در نتیجه عملکرد این مکانیزم ، آب بندی مورد نیاز بین نواحی پمپاژ تامین می گردد.
عضو ژیروتور دارای یک دندانه کمتر از روتور چرخ دنده داخلی می باشد. بر این اساس، حجم دندانه کاسته شده ضربدر تعداد دندانه چرخدنده محرک، حجم سیال پمپ شده به ازای هر دور چرخش محور را مشخص می نماید. این نوع پمپ ها بصورت واحدهای تکی یا دوبل قابل دسترس هستند.
3)پمپ های پیچی
پمپ های پیچی یا Screw pumps دارای انواع یک پیچ، دو پیچ و سه پیچ هستند، پمپ های پیچی یک پیچ، یک محور حلزونی در داخل محفظه دوران می کند و پمپ های پیچی دو پیچ از دو محور حلزونی موازی که با یکدیگر در تماس بوده و با تلرنس بسته درون محفظه دوران می کنند تشکیل شده است.
نوع سه پیچ دارای یک محور حلزونی در مرکز و دو محور حلزونی هرزگرد در دو طرف محور مرکزی است. بین محورهای دوار و پوسته تلرانس ظریفی برقرار می باشد. دو روتور هرزگرد به عنوان آب بندهای دوار عمل نموده و موجب رانده شدن سیال در جهت مناسب می شوند. به علت وجود فیلم روغن هیدرودینامیکی، روتورهای هرزگرد ضمن تماس غلتشی با محور محرک مرکزی، به آزادی در سوراخ های محفظه مربوط به خود چرخش می کنند. در این حالت چون نیروهای هیدرولیکی محوری روی مجموعه روتورها متعادل گردیده، نیازی به یاتاقان کف کرد نمی باشد.
باید توجه نمود که جریان روغن خروجی از پمپ های پیچی حالت چرخشی نداشته و با سرعت یکنواخت در طول محور بطرف خروجی حرکت می نماید. ضربانی نبودن خروجی و عدم درگیری فلز با فلز بین پیچ ها موجب می گردد که این نوع پمپ از عملکرد بسیار آرامی برخوردار باشد.
حرکت آرام، عملکرد بدون صدا و ارتعاش، قابلیت کار با انواع سیالات به جهت نیاز به حداقل خواص روغنکاری، قابلیت پمپ نمودن محلول شیری آب در روغن، قابلیت کار در سرعت های بالا و عدم ایجاد اغتشاش در خروجی از مزایای پمپ های پیچی می باشد.
از پمپ های پیچی بزرگ بعنوان پمپ های پرکن (با دبی زیاد و فشار کم) در پرس های بزرگ استفاده می شود. از دیگر کاربردهای این نوع پمپ، استفاده در سیستم های هیدرولیک زیر دریایی ها و کلاً مواردی که لازم است سطح سر و صدا کنترل گردد را می توان نام برد. .
پمپ های پره ای یا پمپ های تیغه ایی
بطور کلی پمپ های پره ای یا پمپ های تیغه ای (Unbalanced and Balanced Vane Pumps) به عنوان پمپ های فشار متوسط در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. پمپ های پره ای یا پمپ های تیغه ای معمولاً با سرعت های rpm ۱۲۰۰ تا rpm ۱۷۵۰ و در صورت استفاده از محرکه موتور احتراقی تا rpm ۲۴۰۰ مورد استفاده قرار گرفته و در فشار و سرعت کاری تعریف شده دارای بازده حجمی بین ۸۵ تا ۹۰ درصد می باشد. علیرغم بازده مکانیکی خوب، بازده کلی آنها به دلیل افت های ناشی از نشتی های موجود در اطراف روتور پایین است .
پمپ های پره ای یا پمپ های تیغه ای معمولاً دارای حرکت آرام و بدون سر و صدا بوده و عملکرد رضایت بخش آنها به تمیزی روغن، روانکاری خوب و سرعت مناسب محور بستگی دارد.
نحوه عملکرد پمپ های پره ای (تیغه ایی)
در پمپ های پره ای یا تیغه ایی بر اثر نیرو گریز از مرکزحاصل از دوران محور، تیغه های موجود در شیارهای روتور را به سمت تماس با سطح رینگ نگاه می دارد. در نیم دور اول چرخش محور، فضای بین روتور و رینگ که از مکانیزم بادامکی استفاده می کند، افزایش می یابد و افزایش حجم حاصله، موجب کاهش فشار و ایجاد مکش می شود که باعث جریان یافتن سیال به طرف مجرای ورودی پمپ می گردد.
در نیم دور دوم، تیغه ها به تدریج پیرو سطح رینگ بادامکی به داخل شیار بازگشته و بدلیل کاهش حجم، سیال به طرف مجرای خروجی رانده می شود. در صورتی که خروج از مرکز بین محورهای روتور و رینگ بادامکی به صفر برسد، دیگر در خروجی جریانی وجود نخواهد داشت.
بعضی از پمپ های پره ای یا تیغه ایی که خروج از مرکز آنها توسط مکانیزم قابل تنظیم است، تحت عنوان پمپ های جابجایی متغیر شناخته می شوند. در این گونه پمپ ها با حرکت رینگ بادامکی به وسیله تنظیم دستی با مکانیزم جبران کننده فشار، میزان خروج از مرکز قابل تنظیم می باشد.
در برخی از پمپ های هیدرولیک پره ای یا تیغه ایی از یک فنر سبک جهت برقراری تماس موثر بین پره و پوسته استفاده می شود و در برخی دیگر از پین های فشاری به این منظور استفاده می گردد. با توجه به اینکه پره ها در اثر نیروی گریان مرکز از شکاف بیرون آمده و با فشار آوردن به پوسته عمل آب بندی را انجام می دهند، این نوع پمپ برای عملکرد در سرعت پایین مناسب نبوده و لذا به کارگیری آنها در سرعت های کمتر از rpm ۶۰۰ توصیه نمی گردد. در صورتیکه از فنر یا وسایل دیگر جهت فشار دادن پره به پوسته استفاده شود، عملکرد در سرعت های ۱۰۰ تا rpm ۲۰۰ نیز ممکن خواهد گردید.
در پمپ های پره ای یا تیغه ایی با توجه به آنکه هنگام ساییده شدن، پره به میزان بیشتری از شیار خارج شده و عمل آب بندی را انجام می دهد، از این نوع پمپ می توان برای مدت زمان طولانی با بازده مناسب استفاده نمود.
پمپ های پره ای یا تیغه ایی نیز همانند انواع پمپ های هیدرولیک مانند: دنده ایی ، گوشواره ایی و ژیروتوری در انواع دوبل (بصورت موازی با سری) در دسترس هستند. در حالت اتصال سری باید ظرفیت دو پمپ برابر بوده به گونه ای که خروجی یک پمپ، ورودی پمپ دیگر باشد. با اتصال سری امکان پمپاژ در فشار دو برابر فراهم می گردد. لازم به ذکر است پمپ های پره ای دارای بازده بالا و ساختمان فشرده هستند.
نامتقارن بودن فشار در پمپ های پره ای یا تیغه ایی (مانند پمپ های چرخدنده خارجی) بر یاتاقان ها نیروی جانبی وارد می آورد. در پمپ های پره ای متقارن، شکل بیضوی پوسته سبب می شود که مجاری ورودی و خروجی نظیر به نظیر در مقابل یکدیگر قرار گرفته و تعادل کامل هیدرولیکی حاصل شود. این امر موجب از بین رفتن بار جانبی بر یاتاقان ها شده و پمپ را برای کار در فشارهای بالا مناسب می گرداند.
البته عدم قابلیت تغییر در جابجایی از معایب این گونه پمپ ها به شمارمی آید. نحوه عملکرد پمپ های پره ای یا تیغه ایی به همراه نمونه های تکی و دوبل این نوع پمپ ها نشان داده شده است. یک واحد پمپ پره ای معمولاً در ظرفیت های تا gpm ۶۰ (در طراحی های خاص تا ۱۰۰ gpm) و حداکثر فشار psi ۳۰۰۰ قابل دسترس می باشد.
پمپ های هیدرولیک پیستونی
پمپ های پیستونی دارای مکانیزم دورانی هستند که اصول عملکرد آنها در پمپ نمودن سیال همانند پمپ های رفت و برگشتی است با این تفاوت که بجای یک سیلندر و پیستون دارای تعداد زیادی سیلندر و پیستون می باشند. با چرخش مکانیزم دورانی، پیستون ها داخل سیلندر رفت و برگشت نموده و روغن را به داخل محفظه سیلندر کشیده و سپس آن را به داخل سیستم پمپ می نمایند.
پمپ های پیستونی دارای دو نوع اصلی پمپ های پیستونی محوری و پمپ های پیستونی شعاعی هستند و در طرح های جابجایی ثابت و جابجایی متغیر در دسترس می باشند. پمپ های پیستونی محوری و شعاعی نوع جابجایی متغیر معمولاً بزرگتر و سنگین تر هستند. زیرا سیستم های کنترل داخلی مانند سیستم کنترل جابجایی و بخش سرو نیز به ساختمان آنها اضافه می شود.
پمپ های پیستونی با دارا بودن بالاترین نسبت توان به وزن، از گرانترین انواع پمپ ها بوده و در صورت آب بندی دقیق پیستون ها، می توانند بالاترین بازدهی را داشته باشند. در پمپ های پیستونی معمولاً جریان بدون ضربان بوده و به دلیل اعمال نشدن بار جانبی بر پیستون ها دارای عمر طولانی هستند. البته به واسطه طرح پیچیده ، تعمیرات پمپ های پیستونی با مشکلاتی مواجه است.
انواع پمپ های پیستونی
۱) پمپ پیستونی محوری با محور خمیده
۲) پمپ پیستونی شعاعی
1)پمپ پیستونی محوری با محور خمیده
پمپ پیستونی محوری با محور خمیده در داخل بلوک سیلندر مجموعه پیستون هایی بر روی محیط دایره ای مستقر شده که توسط محور محرک دوران می نمایند. خط مرکزی بلوک سیلندر نسبت به خط مرکزی محور محرک در موقعیت زاویه ای مشخص قرار می گیرد. میله های پیستون توسط اتصالات کروی به فلنج محور محرک متصل هستند به طوری که تغییر فواصل بین فلنج مذکور و بلوک سیلندر، موجب حرکتی رفت و برگشتی پیستون ها در داخل سیلندر می شود.
یک اتصال یونیورسال بلوک سیلندر پمپ پیستونی محوری با محور خمیده را به محور محرک مرتبط می نماید. صفحه زاویه گیر در پمپ پیستونی محوری با محور خمیده زاویه ایی از صفر تا ۳۰ درجه قابل تغییر بوده که بازای صفر درجه جریان خروجی وجود نخواهد داشت و در ۳۰ درجه مقدار جریان به حداکثر خواهد رسید. برای اطلاع از مکانیزم محور خمیده در تغییر دبی خروجی پمپ مقاله مکایزم های افزایش کورس را مطالعه کنید.
پمپ های پیستونی جابجایی متغیر دارای مکانیزم تغییر زاویه می باشند اما انواع با جابجائی ثابت آنها معمولا در زوایای ۲۳ یا ۳۰ عمل می کنند
2)پمپ پیستونی شعاعی
در پمپ پیستونی شعاعی یک آرایش شعاعی در بلوک سیلندر مستقر بوده و عمود بر محور مرکزی دارای حرکت رفت و برگشتی هستند. پیستون ها می توانند استوانه ای و یا کروی باشند. ساختمان و چگونگی عملکرد پمپ پیستونی شعاعی در بالا نشان داده شده است .
در پمپ پیستونی شعاعی که شامل بلوک سیلندر به همراه پیستون های مربوطه، رینگ عکس العمل و یک شیر در قسمت مرکزی روتور می باشد. پیستون ها در نتیجه نیروی گریز از مرکز و فشار سیال (در پشت آنها) همواره با سطح رینگ عکس العمل در تماس می باشند. جهت پمپ نمودن سیال بایستی رینگ عکس العمل در وضعیت خارج از مرکز نسبت به محور روتور قرار داشته باشد.
در نتیجه چرخش بلوک سیلندر و وجود خارج از مرکزی، پیستون های یک طرف (نیمه پایین) به سمت خارج و پیستون های طرف دیگر به سمت داخل سیلندر (به طرف مرکز روتور) حرکت می نمایند. در ناحیه ای که پیستون ها از مرکز روتور فاصله می گیرند مکش لازم بوجود می آید و سیال می تواند از طریق مجرای ورودی شیر مرکزی به درون سیلندرهای مربوطه هدایت گردد. زمانی که پیستون از موقعیت حداکثر خارج از مرکزی عبور می کند، باید تابع رینگ عکس العمل به داخل سیلندر حرکت نماید. کاهش حجم ایجاد شده در نتیجه جابجایی پیستون، سیال را به طرف مجرای خروجی شیر مرکزی می راند. در انواع جابجایی متغیر، در اثر تغییر کورس پیستون ها (به واسطه تنظیم خروج از مرکز رینگ) با مکانیزم های مانند مکانیزیم اسکاج،جابجایی حجمی پمپ تغییر می یابد.
پمپ های هیدرولیک پلانجر
در پمپ های هیدرولیک پلانجر دسته ایی دیگر از پمپ های با جابجایی مثبت هستند که تا حدی شبیه پمپ های پیستونی دورانی هستند، پیستون ها در فضای بالای یک محور بادامکی (شامل تعدادی بیرینگ خارج از مرکز) در آرایش خطی قرار گرفته اند. ورود و خروج جریان سیال به سیلندرها از طریق سوپاپ انجام می شود. از مشخصات این پمپ ها بازده حجمی بالا و قابلیت انجام کار در فشارهای تا bar ۱۰۰ و دبی های تا لیتر بر دقیقه ۶۰۰ را می توان نام برد.
نوع جابجایی ثابت این پمپ هیدرولیک پلانجر کاربرد بیشتری دارد. باید توجه نمود که در پمپ های پلانجر جابجایی مجاری ورودی و خروجی در این گونه پمپ ها امکان پذیر نمی باشد. با توجه به سیستم عملکرد، این پمپ ها دارای دو ویژگی هستند که پمپ های دیگر فاقد آن می باشند. اول آنکه آب بندی دقیق تری بین مجاری ورودی و خروجی آنها وجود دارد که امکان افزایش فشار بدون افزایش نشتی با لغزش داخلی را فراهم می آورد. مزیت دوم آن است که روانکاری اجزا متحرک (بجز پیستون و سیلندر) می تواند مجزا بوده و بصورت مستقل از روغنی که پمپ می شود انجام گردد. در نتیجه این امر امکان پمپاژ روغن هایی که خواص روانکاری ضعیف دارند، فراهم می گردد. مقادیر بازده های حجمی و کلی در این پمپ ها همانند پمپ های پیستونی محوری و شعاعی است.
پمپ های پلانجر می توانند برای کاربردهای فشار بالا تا ۱۰۰۰ بار مورد استفاده قرار بگیرند و از آنها به طور گسترده در پمپاژ فاضلاب های شهری و صنعتی استفاده می شود. در شکل زیر انیمشن نحوه کار پمپ هیدرولیک پلانجر را مشاهده می کنیـد.
پمپ های پریستالتیک
پمپ پریستالتیک و به انگلیسی Peristaltic Pump دسته ایی دیگر از پمپ جابجایی مثبت می باشد که برای پمپاژ سیالات لجنی و سیالاتی که احتمال دارد سبب سایش اجزا داخلی پمپ شوند زیاد استفاده می شود.
در پمپ پریستالتیک سیال از داخل یک شلنگ یا لوله انعطاف‌پذیر در مسیر دایره ای عبور می‌کند و سیال به وسیله غلطتکی که شلنگ انعطاف‌پذیر را می فشارد به سمت جلو هدایت می شود و از بازگشت سیال در جهت عکس جلوگیری می کند.مکانیزم کارکرد پمپ پریستالتیک بر گرفتــه از دستگاه گوارش است که آن را در انیمشن زیر مشاهده می کنید.
پمپ دیافراگمی
پمپ دیافراگمی و به انگلیسی Diaphragm Pump دسته ایی دیگر از پمپ جابجایی مثبت می باشد که گاهاً با نام پمپ بادی نیز شناخته می شود. در این پمپ ها سیال به واسطه حرکت رفت و برگشتی دیافراگم در یک جهت پمپاژ می شود.
پمپ دیافراگمی کاربرد زیادی در صنعتی دارد و از نمونه کاربردهای این پمپ می توان به موارد پمپاژ مواد شیمیایی خورنده، حلال های فرار، مایعات چسبناک، مواد غذایی و دارویی به حساس تنش و فاضلاب اشاره کرد
