پمپ‌های جابجایی مثبت از جمله تجهیزات مهم در صنعت هستند که برای جابجایی سیالات با دقت بالا به کار می‌روند. این پمپ‌ها در انواع مختلفی طراحی شده‌اند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. یکی از ساده‌ترین انواع این پمپ‌ها، پمپ جابجایی مثبت پره‌ای است که از یک روتور دایره‌ای درون محفظه‌ای بزرگ‌تر تشکیل شده و با ایجاد نیروی گریز از مرکز، سیال را به حرکت درمی‌آورد. در این مقاله، به معرفی انواع پمپ‌های جابجایی مثبت، تفاوت‌های آنها با پمپ‌های سانتریفیوژ، مزایا و کاربردهای گسترده آنها در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
پمپ جابجایی مثبت چیست؟
پمپ‌ها به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند: گروه اول پمپ‌های دینامیکی و گروه دوم پمپ‌های جابجایی مثبت. پمپ‌های جابجایی مثبت از تنوع بیشتری نسبت به پمپ‌های دینامیکی برخوردارند. این نوع پمپ‌ها با استفاده از مکانیزم تغییر حجم حفره‌های پر از مایع و اعمال فشار به آن، فرآیند انتقال مایع را انجام می‌دهند. پمپ‌های جابجایی مثبت از اجزای رفت و برگشتی و روتاری برای جابجایی مایع بهره می‌برند. دامنه ویسکوزیته سیالاتی که این پمپ‌ها قادر به پمپاژ آن هستند، بسیار گسترده است، اما برای سیالات غلیظ‌تر و با ویسکوزیته بالا، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند.
انواع پمپ جابجایی مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: پمپ‌های روتاری و پمپ‌های رفت و برگشتی. پمپ‌های روتاری شامل انواعی مانند پمپ دنده‌ای، پمپ پره‌ای، لوب پمپ، پمپ اسکرو و پمپ پریستالتیک هستند. از سوی دیگر، پمپ‌های رفت و برگشتی شامل پمپ دیافراگمی، پمپ پیستونی و پمپ پلانجری می‌باشند.
- پمپ جابجایی مثبت رفت و برگشتی
پمپ رفت و برگشتی دارای حلقه‌های رفت و برگشتی است که با ایجاد پالس، مایعات را در مرحله فشرده‌سازی تخلیه می‌کند و سرعت مرحله مکش را افزایش می‌دهد. - پمپ جابجایی مثبت پیستونی
در پمپ‌های جابجایی مثبت، پیستون با ایجاد خلا، دریچه ورودی را باز کرده و مایع را به داخل محفظه می‌کشد. سپس با حرکت برعکس، دریچه ورودی بسته و دریچه خروجی باز می‌شود تا مایع به بیرون منتقل شود. این پمپ‌ها بیشتر در کاربردهای سبک و خانگی استفاده می‌شوند. پیشنهاد می کنیم مقاله تفاوت پمپ دیافراگمی و پیستونی را مطالعه کنید. - پمپ جابجایی مثبت چرخشی
پمپ جابجایی مثبت چرخشی از حرکت و چرخش چرخ‌دنده‌ها برای انتقال مایعات استفاده می‌کند. چرخ‌دنده‌ها با کمک پوشش پمپ، آب‌بندی مایع را ایجاد کرده و باعث مکش در بخش ورودی پمپ می‌شوند. سپس مایع به سمت پمپ کشیده شده و درون چرخ‌دنده‌ها قرار می‌گیرد. از ساده‌ترین پمپ‌های چرخشی می‌توان به پمپ دنده‌ای خارجی و داخلی اشاره کرد. - پمپ جابجایی مثبت دیافراگمی
پمپ دیافراگمی برای جابجایی مایعات از غشای انعطاف‌پذیر به جای پیستون استفاده می‌کند. با فشرده شدن دیافراگم، حجم محفظه پمپاژ افزایش یافته و مایع به سمت پمپ حرکت می‌کند. وقتی دیافراگم فشرده می‌شود، حجم مایع کاهش یافته و مایع دفع می‌شود. یکی از معروفترین برندهای مدل می توان پمپ دیافراگمی یامادا را نام برد. - پمپ جابجایی مثبت دنده‌ای خارجی
پمپ دنده خارجی از دو چرخ‌دنده متصل به هم تشکیل شده که توسط شافت‌های جداگانه پشتیبانی می‌شوند. با چرخش این چرخ‌دنده‌ها، مایع در بین دندانه‌ها به دام می‌افتد و در ناحیه ورودی پمپ، مایع به اطراف محفظه منتقل می‌شود. - پمپ جابجایی مثبت دنده‌ای داخلی
این پمپ شامل دو چرخ‌دنده متصل به هم با اندازه‌های متفاوت است که یکی درون دیگری قرار دارد. در ناحیه ورودی، حفره‌های بین این دو چرخ‌دنده با مایع پر می‌شود و سپس به بخش تخلیه منتقل می‌گردد. به طور کلی، استفاده از پمپ‌های جابجایی مثبت دنده‌ای داخلی بسیار محدود است و تنها برای بخش‌های خاصی مناسب می‌باشد.
ویژگی پمپ‌های جابجایی مثبت
پمپ‌ها قادر به پمپاژ و انتقال سیالات به صورت یکنواخت و ثابت هستند. یکی از ویژگی‌های مهم آنها خودمکش بودنشان است. این پمپ‌ها همچنین قابلیت کار در فشارهای بالا را دارند و برای ظرفیت‌های پایین مناسب هستند. علاوه بر این، توانایی پمپاژ سیالات با ویسکوزیته و چسبناکی بالا را نیز دارا می‌باشند.
کاربردهای پمپ جابجایی مثبت
به طور کلی، پمپ‌های جابجایی مثبت دقت بالایی در جابجایی مواد دارند و در کار با مواد چسبناک و غلیظ در صنایع مختلف عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهند. به همین دلیل، از این پمپ‌ها در صنایع گوناگونی استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر است:
| نوع صنعت | کاربرد |
|---|---|
| صنعت دام و طیور | برای تغذیه دام‌ها و جابجایی مایعات تغذیه |
| تجهیزات آزمایشگاهی | برای انتقال و جابجایی مایعات و محلول‌ها |
| مواد غذایی و نوشیدنی | برای انتقال مایعات چسبناک مانند کرم‌ها، پوره‌ها، سس‌ها و مواد خمیری |
| داروسازی | برای تولید، فیلتراسیون و انتقال مایعات دارویی |
| پمپاژ گاز و نفت | برای جابجایی گاز و نفت در سیستم‌های انتقال |
| پمپاژ مواد شیمیایی | برای انتقال و پمپاژ مواد شیمیایی به صورت محلول یا خمیری |
مزایا و معایب پمپ جابجایی مثبت
استفاده از پمپ‌های جابجایی مثبت مزایای زیادی دارد، از جمله:
- قابلیت کار با فشار پایین: این پمپ‌ها می‌توانند به راحتی با فشار پایین کار کنند و مایعات را انتقال دهند.
- قابلیت کار با مایعات چسبناک و غلیظ: این پمپ‌ها به خوبی با مایعات چسبناک و غلیظ سازگار هستند.
- دقت در جابجایی: پمپ‌های جابجایی مثبت با دقت بالایی مایعات را جابجا می‌کنند و برای کاربردهایی مانند داروسازی و تولید محصولات پرسنلی بسیار مهم هستند.
- عدم ایجاد اختلاف فشار: این پمپ‌ها با جابجایی مستقیم مایعات، هیچ اختلاف فشاری ایجاد نمی‌کنند.
کارکرد پمپ‌های جا به جایی مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت با تغییر حجم داخلی خود، مایع را منتقل می‌کنند. زمانی که حجم داخلی پمپ افزایش می‌یابد، مایع از ورودی به داخل کشیده می‌شود و با کاهش حجم، به سمت خروجی فشرده می‌گردد. این فرآیند را می‌توان به سه مرحله تقسیم کرد:
- مرحله جذب (Suction Phase )
در این مرحله، پمپ مایع را از منبع ورودی (مثل یک مخزن یا لوله) به داخل می‌کشد. برای اینکه فشار مطلوب ایجاد شود و جریان آغاز گردد، فشار مایع ورودی باید کمتر از فشار محیط باشد. در این مرحله، حجم داخلی پمپ افزایش یافته و فشار مایع کاهش می‌یابد. - مرحله فشرده‌سازی (Compression Phase):
در این مرحله، حجم داخلی پمپ کاهش پیدا کرده و به دنبال آن، فشار مایع افزایش می‌یابد. این تغییر در حجم باعث ایجاد فشار در مایع شده و آن را به سمت خروجی پمپ هدایت می‌کند. در این مرحله، فشار مایع بیشتر از فشار محیط است. - مرحله تخلیه (Discharge Phase):
در مرحله نهایی، مایع به سمت خروجی پمپ حرکت کرده و از طریق لوله‌ها یا سیستم‌های دیگر به مقصد نهایی منتقل می‌شود. در این مرحله، حجم داخلی پمپ کمترین فشار را دارد و فشار مایع در بالاترین سطح خود قرار می‌گیرد.
مقایسه پمپ‌های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت
- تفاوت در نحوه عملکرد
در پمپ‌های سانتریفیوژ، پروانه برای به جریان انداختن مایع استفاده می‌شود و با چرخش الکتروموتور به حرکت درمی‌آید. اما در پمپ‌های جابجایی مثبت، پروانه‌ای وجود ندارد و از اجزای رفت و برگشتی مانند دیافراگم و پیستون و اجزای چرخشی مانند چرخ دنده و غلتک برای حرکت مایع بهره می‌برند. در این نوع پمپ‌ها، با محبوس شدن حجم مشخصی از مایع و حرکت اجزا، فشار به مایع اعمال شده و جابجایی آن انجام می‌شود. - تفاوت در ساختار و طراحی
شکل طراحی و ساختار پمپ سانتریفیوژ و پمپ جابجایی مثبت با یکدیگر متفاوت است. پمپ‌های سانتریفیوژ دارای پروانه‌ای هستند که عامل محرک برای به گردش درآوردن مایع به شمار می‌رود و تعداد پروانه‌ها و مراحل آن بسته به نیاز متغیر است. در مقابل، پمپ‌های جابجایی مثبت ساختار پیچیده‌تری دارند و از اجزای رفت و برگشتی و چرخشی مانند دیافراگم، پیستون و چرخ‌دنده برای انتقال مایع استفاده می‌کنند. - تفاوت در ویسکوزیته سیال
پروانه پمپ سانتریفیوژ به انواع باز، نیمه باز و بسته تقسیم می‌شود و برای پمپاژ سیالات رقیق و با ویسکوزیته پایین طراحی شده است. در مقابل، پمپ‌های جابجایی مثبت انواع مختلفی دارند و می‌توانند سیالات با ویسکوزیته‌های متنوع را پمپاژ کنند، به ویژه برای سیالات غلیظ و با ویسکوزیته بالا مناسب هستند. - تفاوت در کاربردها
نوع کاربرد پمپ‌ها به ویژگی‌های سیال فرآیند بستگی دارد، مانند ویسکوزیته، ذرات جامد، دما و خورندگی. پمپ سانتریفیوژ بیشتر در آبرسانی و تأمین آب برای مصارف خانگی، آتش‌نشانی و صنعتی استفاده می‌شود و معمولاً در کشاورزی نیز به کار می‌رود. از سوی دیگر، پمپ جابجایی مثبت تنوع بیشتری در کاربری دارد و برای انتقال سیالات غلیظ در صنایع غذایی، شیمیایی و دارویی و همچنین در کاربردهایی که نیاز به فشار بالا دارند، مانند کارواش و واترجت، مورد استفاده قرار می‌گیرد. - تفاوت در فشار
تفاوت اصلی بین پمپ‌های جابجایی مثبت و سانتریفیوژ در میزان فشار آبی است که می‌توانند تحمل کنند. پمپ‌های جابجایی مثبت برای کاربردهایی با نیاز به فشار بالا مناسب هستند و معمولاً در پمپ آب کشاورزی و پمپ کف کش استفاده می‌شوند. در مقابل، پمپ‌های سانتریفیوژ برای کاربردهایی با فشار ضعیف طراحی شده‌اند و معمولاً برای فشارهای ۱۸ تا ۲۰ بار مناسب هستند.
نکات لازم در انتخاب پمپ جا به جایی مثبت
انتخاب پمپ مناسب باید بر اساس نیازهای سیستم و خواص سیال انجام شود و نیازمند دقت و بررسی تخصصی است. نکات مهم در انتخاب پمپ جابجایی مثبت شامل شناسایی خواص سیال (نوع، دبی، فشار، دما و ویسکوزیته)، نیازهای سیستم (دبی و فشار مورد نیاز)، نوع منبع تغذیه و قطر لوله‌ها، ترسیم نقشه کارکرد و بررسی نمودار کارایی پمپ‌ها است. پیرومتر یا پایرومیتر نیز دماسنجی است که دمای یک سطح را از راه دور اندازه‌گیری می‌کند و با اندازه‌گیری تشعشعات مادون قرمز از سطح مواد عمل می‌کند.
پمپ جابجایی غیر مثبت چیست؟
پمپ‌های جابجایی غیر مثبت (دینامیکی) نوعی پمپ شتاب‌دار هستند که با افزایش سرعت جریان، انرژی جنبشی به سیال اضافه می‌کنند. این انرژی در صورت کاهش سرعت قبل از خروج از پمپ، به انرژی پتانسیل (فشار) تبدیل می‌شود. عملکرد این پمپ‌ها بر خلاف پمپ‌های جابجایی مثبت است و به همین دلیل به آنها “غیر مثبت” گفته می‌شود. پمپ‌های سانتریفیوژ و پروانه‌ای نمونه‌هایی از این نوع پمپ‌ها هستند. پمپ گریز از مرکز انرژی چرخشی را به انرژی سیال تبدیل می‌کند. مایعات به صورت محوری وارد می‌شوند و در پره‌های پروانه گیر کرده و به طور شعاعی به بیرون چرخانده می‌شوند. در این فرآیند، مایع هم سرعت و هم فشار را افزایش می‌دهد. قسمت پخش‌کننده نیز فشار را بیشتر می‌کند و به شکل پیراشکی طراحی شده است.
انواع پمپ های سانتریفیوژ (جابجایی غیر مثبت)
پمپ‌های سانتریفیوژ بر اساس نوع عملکرد و استفاده شامل مدل‌های مختلفی هستند، از جمله سیرکولاتور، فشار قوی، لجن کش و مستغرق. این مدل‌ها هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند و به انتخاب مناسب‌ترین پمپ برای نیازهای خاص کمک می‌کنند.
تفاوت پمپ جابجایی مثبت و پمپ دینامیکی
تفاوت‌های اصلی بین پمپ‌های جابجایی مثبت و غیر مثبت به شرح زیر است:
- فشار: پمپ‌های جابجایی مثبت برای فشارهای بالا مناسب‌تر هستند و معمولاً در کاربردهایی مانند پمپ آب کشاورزی و کف کش استفاده می‌شوند. در حالی که پمپ‌های جابجایی غیر مثبت برای کاربردهای کم فشار طراحی شده‌اند.
- کارایی: در پمپ‌های جابجایی مثبت، کارایی با افزایش فشار افزایش می‌یابد، در حالی که در پمپ‌های غیر مثبت کارایی در یک نقطه خاص به حداکثر می‌رسد و در فشارهای بالاتر یا پایین‌تر کاهش می‌یابد.
- ویسکوزیته: کارایی پمپ‌های جابجایی مثبت با افزایش ویسکوزیته افزایش می‌یابد، اما در پمپ‌های غیر مثبت با افزایش گرانروی، کارایی کاهش می‌یابد.
- عملکرد: در پمپ‌های جابجایی مثبت، جریان ثابت است و با تغییر فشار تغییر نمی‌کند، در حالی که در پمپ‌های غیر مثبت، جریان با تغییر فشار تغییر می‌کند.
- جریان تولیدی: جریان تولیدی در پمپ‌های جابجایی مثبت دوره‌ای است، در حالی که در پمپ‌های سانتریفیوژ، جریان دائمی است.
تفاوت پمپ جابجایی مثبت و غیر مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت و غیر مثبت هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. پمپ‌های جابجایی مثبت با تغییر حجم محفظه داخلی خود، مقدار مشخصی از مایع را جابه‌جا می‌کنند و می‌توانند فشار بالایی را ایجاد کنند. این پمپ‌ها برای شرایطی که دبی ثابت مورد نیاز است و برای سیالات با ویسکوزیته بالا مناسب هستند. همچنین در صنایعی مانند شیمیایی، داروسازی و سیستم‌های آبیاری تحت فشار کاربرد دارند و به جلوگیری از نشت سیالات و مقاومت در برابر سیالات خورنده کمک می‌کنند.
از سوی دیگر، پمپ‌های جابجایی غیر مثبت با استفاده از نیروی گریز از مرکز یا مکانیزم‌های مشابه، سیالات را جابه‌جا می‌کنند بدون اینکه فضای داخلی پمپ تغییر کند. این پمپ‌ها معمولاً برای پمپاژ سیالات با ویسکوزیته کم و در شرایطی که دبی متغیر نیاز است، مناسب هستند و در صنایع آب، فاضلاب و کاربردهای خانگی استفاده می‌شوند. همچنین از این نوع پمپ‌ها در پمپاژ سیالاتی مانند سوخت‌ها و مایعات غیرخورنده نیز بهره‌برداری می‌شود.
آیا می توان از پمپ جابجایی مثبت در بوستر پمپ ها استفاده کرد؟
پمپ جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump) به طور گسترده‌ای در بوستر پمپ‌ها استفاده می‌شود. این پمپ‌ها به دلیل توانایی ایجاد فشار بالا و جابه‌جایی مقدار مشخصی از مایع، برای تقویت فشار آب در سیستم‌های مختلف بسیار مناسب هستند. به همین دلیل، در صنایع آبرسانی و آبیاری کاربرد دارند.
خلاصه و نتیجه پایانی
در این مقاله در مورد پمپ جابجای مثبت و انواع آن صحبت کردیم. همچنین نیم نگاهی به تفاوت آن با سایر پمپ ها نظیر پمپ دینامیکی و سانتریفیوژ داشتیم. پمپ های جابجایی مثبت به دلیل ویژگی‌ها و انواع مختلفش، در صنایع گوناگون کاربردهای زیادی دارند. کاربران با توجه به نیاز خود، نوع مناسب این پمپ‌ها را انتخاب می‌کنند. اگر سوالی درباره این پمپ‌ها دارید، می‌توانید با کارشناسان مجموعه مارش شاپ تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنند.
سوالات متداول در رابطه با پمپ جابجایی مثبت
برای پمپ خانگی، جابجایی مثبت بهتر است یا سانتریفیوژ؟
این امر بستگی به تعداد طبقات و شرایط استفاده از آب دارد.
برای آبیاری مزارع کشاورزی از چه پمپ‌هایی بهتر است استفاده کنیم؟
به دلیل نیاز به آبدهی ثابت برای آبیاری مزارع، پمپ جابجایی مثبت بهترین گزینه برای آبیاری کشاورزی است. این پمپ‌ها قادرند مقدار مشخصی از آب را با فشار ثابت جابه‌جا کنند و به تأمین نیازهای آبی مزارع کمک می‌کنند.
کاربران محتواهای زیر را نیز خوانده اند...
تفاوت پمپ دیافراگمی و پیستونی (مزایا+کاربرد+عملکرد)
مراحل راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر
کاربردهای پمپ هیدرولیک در اتوماسیون صنعتی
پمپ هیدرولیک | آموزش اصول| انواع پمپ و کاربرد آنها
بررسی جامع سنسور سطح سنج
ترمومتر چیست چه کاربردی دارد و انواع صنعتی کدام است؟
نحوه نصب پمپ دیافراگمی
ترانسدیوسر فشار چیست (بررسی نحوه عملکرد+ کاربرد)
