پمپ هیدرولیک و طبقه بندی آن و انواع سیستم هیدرولیک

پمپ هیدرولیک:

پمپ هیدرولیک یا مولد انرژی ، با ایجاد جریان پرفشار در مدار ، سطح انرژی سیال را بالا می‌برد. این فشار توسط پمپ خلق نمی‌شود بلکه از آنجا که جریان سیال در مدار باید بر بارهای مقاوم عمل‌کننده‌ ها فائق آید، فشار جریان سیال افزایش می‌یابد. بنابراین پمپ جریان کم‌فشار را از مخزن می‌گیرد و به جریان پرفشار در خطوط سمت تخلیه و یا در عمل‌کننده‌ها تبدیل می‌کند.

پمپ هیدرولیک (انواع پمپ رکسروت را در اینجا می توانید مشاهده نمایید) ، گاهی انرژی خود را از موتورهای احتراقی و عمدتاً از موتورهای الکتریکی می‌گیرد. موتورهای الکتریکی به کار رفته، اغلب موتورهای جریان متناوب سنکرون‌ اند. محدوده سرعت این موتورها اغلب 1200 تا 1800 دور در دقیقه است. در بعضی‌ از پمپ‌ ها همانند پمپ فرمان هیدرولیک ، این سرعت ممکن است تا rpm 3600 افزایش یابد. در کابردهای هوایی و فضایی، پمپ‌هایی با سرعت rpm 2000 به کار می‌رود. در سیستم‌های متحرک (mobile) و جاهایی که کمیت وزن و حجم پمپ مهم است، معمولاً از واحدهای کوچک با سرعت بالا استفاده می‌شود. با توجه به اهمیت مباحث هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک در هیدرولیک صنعتی به بررسی اجمالی آنها می‌پردازیم.

سیستم هیدرودینامیک:

در سیستم هیدرودینامیک از انرژی جنبش سیال برای انجام کار استفاده می‌شود. این مورد در کوپلینگ ، مبدل‌های گشتاور و جعبه‌ دنده‌های خودکار به کار می‌رود. در سیستم‌های هیدرودینامیک ، سیال مورد استفاده باید دارای گرادیان سرعت باشد و به صورت پرتابی و برخوردی ، انرژی خود را منتقل کند. به همین دلیل در سیستم‌ های هیدرودینامیک ، فشار جریان سیال مورد استفاده کم است. از خصوصیات بارز دستگاه‌ های هیدرودینامیک سرعت کاری زیاد و حجم بزرگ آنهاست.

سیستم هیدرواستاتیک:

در سیستم‌های هیدرواستاتیک از انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای سیال برای انجام ذخیره‌ ای سیال برای انجام کار استفاده می‌شود. به عبارت دیگر در سیستم ‌های هیدرواستاتیک ، کار توسط فشار سیال ، انجام می‌شود. اغلب سیستم‌های هیدرولیک موجود ، هیدرواستاتیکی هستند. از مزایای سیستم‌های هیدرواستاتیک نسبت به هیدرودینامیک می‌توان کنترل ‌پذیری آسان، انتقال به دوردست و ایجاد سرعت ، گشتاور ، توان ترمزی خروجی ثابت بدون وابستگی به لزوم ثابت بوده بار، انتخاب سرعت معین، و قابلیت معکوس شدن سیستم را نام برد.

طبقه‌بندی پمپ هیدرولیک:

پمپ‌ هیدرولیک ممکن است براساس کاربرد ، جنس مواد ، سیال که باید منتقل کنند ، و یا حتی براساس جهت قرار گرفتن آنها در فضا ، تقسیم‌بندی شوند. تقسیم‌ بندی‌ های ارائه شده در این بخش ، فقط به خود پمپ هیدرولیک و ساختمان و ماهیت رانش سیال مرتبط است و هیچ ارتباطی به سیستم ‌های خارجی و ملاحظات جنبی مربوط به پمپ و یا حتی جنس مواد ندارد.

براساس این تقسیم‌ بندی پمپ‌ها به دو دسته اساسی تقسیم می‌شود:

1- پمپ ‌های دینامیکی یا جابجایی نا مثبت 2- پمپ‌ های جابجایی مثبت

پمپ‌ های دینامیکی (جابجایی نامثبت):

پمپ هیدرولیک دینامیکی یا جابجایی نامثبت ، انرژی به صورت جنبشی و با افزایش گرادیان سرعت، در دهانه خروجی پمپ هیدرولیک به سیال داده می‌شود. در ادامه مسیر، گرادیان سرعت کاهش می ‌یابد و به گرادیان فشار تبدیل می‌شود. افزایش فشار عمدتاً با استفاده از واگرایی جریان و افزایش مقطع عبور آن ، مثل حلزونی پمپ ‌های گریز از مرکز و یا با استفاده از تیغه‌های واگرایی یا استاتور ، صورت می‌گیرد.

این گروه از پمپ‌ هیدرولیک شامل دو زیرگروه عمده یعنی پمپ‌ های گریز از مرکز و پمپ‌ های با اثر ویژه است. در پمپ‌ های هیدرولیک گریز از مرکز، با افزایش فشار کاری ، دبی پمپ کاهش می‌یابد. هنگامی که دهانه خروجی پمپ هیدرولیک کاملاً مسدود شود پمپ عملاً به حالت stall off یا توقف تخلیه می ‌رسد و میزان دبی خروجی پمپ ، صفر می‌شود. در این حالت سیال در محفظه پمپ هیدرولیک و در میان پره‌ها جریان هرزگرد دارد.

مشخصه عمده پمپ ‌های هیدرولیک گریز از مرکز کاربرد آنها در فشارهای پایین و دبی بالا است.

مزیت‌های پمپ گریز از مرکز عبارتند از : هزینه ساخت و نگهداری کم ، راحتی کار ، قابلیت اعتماد بالا ، فاکتورهای نگهداری پایین ، سروصدای کم ، توانایی پمپ کردن تقریباً همة انواع سیال بدون خرابی اجزای داخلی ، و عدم نیاز به تولرانس‌های داخلی دقیق. در پمپ‌ جابجایی نامثبت از اصل اینرسی یا قانون اول نیوتن برای جلو راندن سیال استفاده می‌شود. همان‌طور که اشاره شد ، پمپ‌های جابجایی نامثبت به طور وسیعی برای فشارهای پایین و دبی بالا، حداکثر تا (تقریباً bar 41) به کار می‌روند.

پیشرفت ‌های اخیر، این فشار حداکثر را تا (تقریباً bar 70) افزایش داده است. اتاقک یا محفظه پمپ‌ های جابجایی نامثبت متصل و پیوسته است و ورودی و خروجی به یکدیگر راه دارند، بنابراین با افزایش فشار در سیستم ، سیال در محفظه‌ پمپ ، دوران می‌کند.

در پمپ ‌های گریز از مرکز ، به سیال ، اینرسی چرخشی در حالی که با جریان محوری پروانه ‌ای ، اینرسی انتقالی داده می‌شود. در این پمپ ‌ها حجم سیال پمپ‌ شده به سرعت اجزای چرخشی و مقاومت یا فشاری که پمپ باید بر آن فائق آید، بستگی دارد.

در پمپ ‌های گریز از مرکز با جریان محوری یا پمپ ‌های محوری پروانه ‌ای، سیال به صورت محوری و توسط عمل انتقال بسته ‌ای به جلو رانده می‌شود. از این گونه پمپ‌ ها در توزیع آب در شبکه لوله‌ها و افزایش فشار خط استفاده می‌شود.

در پمپ ‌های گریز از مرکز با سری کردن چند طبقه از پمپ ‌های ساده چند مرحله‌ای یا چند طبقه ساخته می‌شود که اگر نرخ جریان در همة‌ واحدها یکسان باشد، یعنی محور آنها مشترک باشد، فشار و نهایتاً هد خروجی ، افزایش چشمگیری خواهد داشت.

نحوه تحریک پمپ های گریز از مرکز :

به دلیل اتصال سمت خروجی و ورودی در پمپ هیدرولیک گریز از مرکز ، این نوع پمپ معمولاً خود تحریک یا خود پرشونده نیست و باید در وضعیتی زیر سطح آزاد سیال یا درون مخزن قرار گیرد یا اینکه برای شروع پمپاژ ، تحریک انجام شود.

کاربرد پمپ‌ های گریز از مرکز و کلاً پمپ‌های جابجایی نامثبت بیشتر به عنوان پمپ کمکی یا پمپ تغذیه‌ برای ایجاد هد مثبت در ورودی پمپ‌های اصلی مدار و یا برای انتقال سیال و در سیستم‌های تهویه و تبرید است.

پمپ ‌های هیدرولیک جابجایی یا جابجایی مثبت :

در این تقسیم ‌بندی پمپ های جابجایی مثبت به دو گروه اصلی رفت و برگشتی و چرخشی و زیرگروه های فرعی آنها ، تقسیم می‌شود. در عین حال در تقسیم بندی ، جزء پمپ های اصلی در هیدرولیک است.

اساس کار پمپ های جابجایی مثبت ، اعمال متناوب نیروی رانش به بسته‌های مجزای سیال محبوس شده در فضای بین تیغه ‌های پمپ هیدرولیک پوسته آن و کاهش حجم این بسته ‌ها به هنگام حرکت از سمت مکش به سمت تخلیه و در نتیجه افزایش فشار جریانی است. از مشخصه های عمده پمپ‌های جابجایی مثبت ، ایجاد فشارهای بیشتر از (bar 35) است. همان‌طور که اشاره شد ، پمپ های جابجایی مثبت براساس تغییر حجم فیزیکی محفظه پمپ کار می‌کنند که سیال در آن آب ‌بندی شده است.

بازده کل پمپ نمایانگر تمامی افت هایی است که در کوپلینگ ، محور وردی ، محفظه پمپ هیدرولیک و خروجی سیال اتفاق می‌افتد. با استفاده از بازده مکانیکی توان اصطکاکی پمپ یا PFHP را که بخشی از توان ترمزی ؛ BHP در محور ورودی پمپ است، می‌توان محاسبه کرد.

پمپ هیدرولیک جابجایی مثبت ثابت :

در این گونه پمپ ، جابجایی و دبی پمپ ثابت است و بنابراین حجم ثابتی از سیال در هر سیکل منتقل می‌شود. تغییر در دبی پمپ و نرخ جریانِ حجم با تغییر سرعت پمپ هیدرولیک امکان‌پذیر است که البته روش غیراستاندارد و نامطلوبی است و باعث خرابی پمپ می‌شود.

پمپ هیدرولیک و طبقه بندی آن و انواع سیستم هیدرولیک