پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی

انواع پمپ پیستونی هیدرولیک

سامانه های هیدرولیکی در ساخت دستگاه های قدرت بالای امروزی نقش کلیدی دارند. از طریق این سامانه های هیدرولیکی می توان به راحتی قدرت بالایی که کاملاً تحت کنترل است تولید نمود. از این رو به راحتی می توان بازو های قدرتمند هیدرولیکی را در ماشین آلات غول پیکر طراحی نمود و یا اینکه در بدنه دستگاه های بزرگ صنعتی یک جریان کنترلی دقیق و قدرتمند را خلق کرد. از این رو سامانه های هیدرولیکی از اهمیت بالایی در صنایع امروزی برخوردار هستند. در این بین آن چیزی که می تواند بیش از هر چیز در سامانه های هیدرولیکی حائز اهمیت باشد، انواع پمپ های هیدرولیک هستند و در این بین متداول ترین این پمپ ها، یعنی پمپ پیستونی هیدرولیک مورد مطالعه ما قرار گرفته است.

شاید پرداختن به پمپ پیستونی هیدرولیک بدون در نظر گرفتن اهمیت پمپ هیدرولیک در بطن سامانه ‌های هیدرولیکی، امر چندان پسندیده ای نباشد. به هر حال اگر قصد تشریح کاملی از انواع پمپ پیستونی هیدرولیک را داریم، باید اندکی در باب خود پمپ هیدرولیک نکاتی را گفته باشیم.

پمپ هیدرولیک چیست؟ و چه وظیفه ای دارد؟

هدف از طراحی تا نصب انواع پمپ هیدرولیک مانند پمپ پیستونی هیدرولیک، در ایجاد دبی در بطن سامانه های هیدرولیکی می باشد. در واقع پمپ هیدرولیک، قلب تپنده سامانه های هیدرولیکی هستند. وقتی از یک سامانه هیدرولیکی صحبت می کنیم. در اصل به حرکت تحت فشار سیالات در داخل لوله هایی که قرار است سیلندر هایی را در پیستون هایی به حرکت در آورند، اشاره کرده ‌ایم. این سیالات جدا از به حرکت در آمدن باید قدرت بالایی را تأمین سازند. همان طوری که احتمالاً می ‌دانید، سیستم های هیدرولیکی توان جا به جایی بار های سنگینی را دارند. این ادعا را به راحتی می توانید در قسمت باربر یک کامیون معمولی شاهد باشید. اینکه چطور یک مجموعه سیلندر پیستون ساده در همراهی با قدرت بالای هیدرولیک می‌ توانند بار های بسیار سنگین را جا به جا سازند. چنین قدرت بالایی را پمپ هیدرولیک تأمین خواهد کرد. از این رو پمپ هیدرولیک چیزی متفاوت از پمپ های آب و یا موارد آشنا برای ما هستند.

در هر پمپ هیدرولیک می توانید شاهد دو بخش اصلی باشید. سامانه پمپ هیدرولیکی متشکل از یک ساز و کار مکانیکی که می ‌تواند سیالات ورودی به خود را با گذشت از یک مسیر مکانیکی همراه با تامین فشار بالا به همراه افزایش سطح دبی در قسمت خروجی خود قرار دهد و قسمت دوم، یک موتور مولد است که به حالت های موتور برقی و یا موتور های احتراق داخلی طراحی می شوند. وظیفه این موتور به حرکت درآوردن سامانه پمپ هیدرولیکی می باشد. از این رو قدرت در پمپ هیدرولیک توسط یک موتور تامین خواهد شد. قدرتی که به شکل توان هیدرولیکی در خروجی پمپ قابل به اندازه گیری است. پمپ های هیدرولیکی برخلاف تصور عامه، در سیستم، ایجاد فشار مضاعف نمی‌ کنند؛ بلکه سیالات مانده در سیستم را به گردش انداخته و سطح دبی سامانه هیدرولیکی را افزایش می ‌دهند.

کاربرد پمپ های هیدرولیکی بسیار وسیع و متنوع می باشد. عمده موارد استفاده از این پمپ ها، می تواند در انتقال حجم بالایی از آب آشامیدنی تا فاضلاب ها باشد. همچنین این پمپ ها توانایی کار به جهت گردش آب های سرد و گرم در انواع سیستم های ماشین را دارند. انواع پمپ های هیدرولیکی می توانند در ساخت ماشین آلات بزرگ راه سازی تا صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین عمده ماشین آلات پرس در فضا های صنعتی، قدرت پرس کنندگی خود را از طریق یک سامانه هیدرولیکی که آن هم در همراهی با یک پمپ هیدرولیک است تامین خواهند کرد.

انواع پمپ هیدرولیک کدامند؟

پمپ هیدرولیک از انواع گوناگونی بهره مند است. پمپ پیستونی هیدرولیک که معروفترین آنها است، در کنار پمپ هیدرولیک پیستونی محوری، پمپ هیدرولیک پیستونی شعاعی، پمپ های چرخ دنده ای، پمپ های پره ای و... از جمله متداول ترین گونه ها هستند؛ ولی در کل می توان انواع پمپ هیدرولیک را در دو دسته بندی کلی جا به جایی مثبت و جا به جایی نامثبت در نظر داشت.

•      پمپ های هیدرولیک جا به جایی نامثبت: طرح این پمپ ها از گونه های کمتر دیده شده در طراحی انواع سیستم های قدرت بالای سامانه های هیدرولیکی می باشد. در این روش، پمپ ها همراه با گردش سریع یک پروانه، سیال را در اثر نیروی گریز از مرکز به سمت دهانه خروجی پمپ پرتاب می‌ کنند. برخلاف انواع جا به جایی مثبت، این گونه از پمپ ها دارای قطعات آب بندی شده نیستند. به گونه ‌ای که در اثر افزایش فشار ناگهانی، امکان نشتی در آنها بسیار زیاد است. این گونه از پمپ ها بسیار ارزان هستند و دقت و قدرت لازم را ندارند. پمپ های پروانه ‌ای نمونه ‌های آشنایی از آنها هستند. احتمالاً در کولر آبی خانه خود، نمونه ‌های بسیار ساده ‌ای از این پمپ های جا به جایی نامثبت را دیده اید.
•      پمپ هیدرولیک با ساختار جا به جایی مثبت: اساس کار این نوع پمپ ها در ایجاد یک مکش ناگهانی برای سیال است. به این ترتیب که با باز شدن ناگهانی یک حفره، نوعی مکش ایجاد می ‌شود. مکشی که می ‌تواند سیال را به فضای داخل پمپ هیدرولیک بکشاند. سپس حفره بسته شده و سیال مانده در داخل فضای پمپ به سمت خروجی هدایت خواهد شد.

انواع پمپ پیستونی هیدرولیک با این ساز و کار فعالیت می کنند. در پمپ هیدرولیک پیستونی، عملیات مکش در هر بار جا به جایی پیستون صورت گرفته تا در مراحل تخلیه، سیال آمده در فضای سیلندر خارج شود. قطعات در پمپ پیستونی هیدرولیک نسبت به هم کاملا آب بندی هستند. از این رو هر گونه نشتی در آن از بین خواهد رفت. نشتی در پمپ های جا به جایی مثبت باعث اختلال در عملیات مکش خواهد شد. البته در یک دسته بندی کلی، انواع پمپ هیدرولیک جا به جایی مثبت را در سه گروه اصلی دسته ‌بندی می ‌کنند:

•   پمپ های هیدرولیک چرخ دنده ای
•  پمپ های هیدرولیک پره ای
•  پمپ پیستونی هیدرولیک

از آنجا که در این مقاله قصد تشریح کامل انواع پمپ پیستونی هیدرولیک را داریم، از اشاره تکمیلی به نحوه عملکرد مدل های چرخ دنده ای و پره ای صرف نظر کرده و تمرکز ادامه این مقاله را معطوف انواع متداول پمپ پیستونی هیدرولیک خواهیم داشت.

  مکانیزم عملکرد پمپ پیستونی هیدرولیک

استفاده از ترکیب سیلندر و پیستون در خلق بسیاری از ساختار های مکانیکی رایج است. نمونه آشنای این ساختار را می توان در خلق موتور های احتراق داخلی شاهد باشید. انواع بازو های مکانیکی نیز از نمونه های متنوع سیستم سیلندر و پیستون بهره ‌مند هستند. این ساختار مکانیکی در خلق یکی از متداول ترین انواع پمپ های هیدرولیک، یعنی پمپ پیستونی هیدرولیک نیز به کار رفته است. اساس کار در پمپ پیستونی هیدرولیک از حرکت پیستون در داخل سیلندر آغاز می ‌شود. حرکتی که در پشت آن مکشی ایجاد شده و همراه با این مکش، سیال وارد محفظه داخل سیلندر خواهد شد. در ادامه سیکل حرکتی پیستون در پمپ پیستونی هیدرولیک، سیال مکش شده تحت فشار بازگشتی به سمت انتهای محفظه سیلندر فشرده شده و در نهایت از مسیر های خروجی به سمت خارج که می ‌تواند در مسیر بازو های مکانیکی باشد، هدایت خواهد شد.

یکی از بزرگترین عیب ها در کارکرد پمپ پیستونی هیدرولیک، کارکرد پالس گونه آن است. از آنجا که در هر سیکلِ کارکرد سیلندر در داخل پیستون که شامل یک حرکت رفت و برگشتی خواهد شد، عملیات مکش و دهش صورت می ‌گیرد، هر بار انجام سیکل منجر به یک دهش پالس گونه از سیال خواهد بود. از این رو در خروجی پمپ پیستونی هیدرولیک شاهد یک سیال با تزریق ناپیوسته هستیم؛ اما این عملکرد به ظاهر عیب گونه نتوانسته است تا از کارایی پمپ پیستونی هیدرولیک بکاهد. برعکس، پمپ پیستونی هیدرولیک در حال حاضر جزو گرانترین و در عین حال کارآمد ترین نوع از انواع پمپ هیدرولیک می ‌باشد.

در مدل های خاصی که با عنوان پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی از آنها یاد می شود، می توانید شاهد تحمل قدرت سیال تا ۷۰۰ بار باشید. انطباق تنگ میان سیلندر پیستون است که می ‌تواند تحمل این فشار های بالا را تامین سازد. به همین دلیل که می‌ توان انتظار تامین فشار های بالا را از پمپ هیدرولیک فشار قوی داشت، موجب استفاده انحصاری از این نوع پمپ ها در ساخت انواع بازو های بسیار قدرتمند شده است.

انواع پمپ پیستونی هیدرولیک کدامند؟

همان طور که قید کردیم، پمپ پیستونی هیدرولیک در جمع پمپ ها با کارکرد جا به جایی مثبت است. پمپ پیستونی هیدرولیک از جمله قویترین و بهترین پمپ ها می باشد و در سطوح گوناگون صنعتی کاربرد های وسیعی را برای آنها در نظر گرفته اند. این پمپ ‌ها شامل انواع  پمپ هیدرولیک پیستونی محوری و پمپ هیدرولیک پیستونی شعاعی می باشند. در ادامه با هر کدام از این اعضا بیشتر آشنا خواهید شد.

پمپ هیدرولیک پیستونی شعاعی (رادیال)

در ساختار این پمپ پیستونی هیدرولیک، پیستون ها حول محور شفت به حالتی شعاع گونه قرار گرفته اند. به گونه ای که با چرخش شفت که توسط موتور های مولد به انجام خواهد رسید، این پیستون های شعاعی شکل، باز و بسته می شوند. حرکت های رفت پیستون ها در داخل سیلندر ها از طریق نیروی گریز از مرکز تامین خواهد شد. البته به جهت تامین حرکت برگشتی در نیم دور تخلیه، زمانیکه پیستون ها آماده برای مکش می شوند، فضای محفظه پمپ آنچنان تنگ می شود تا بتواند تمام پیستون ها را در داخل سیلندر ها به عقب براند. پمپ هیدرولیک پیستونی شعاعی به نسبت پمپ پیستونی هیدرولیک، توانایی تامین قدرت کمتری دارد؛ اما می ‌تواند سیال خروجی را به شکل یکنواخت تری خارج از هر گونه شکل پالسی تامین نماید. این گونه از پمپ، نسبت به ضایعات جامد موجود در سیال بسیار حساس است. از این رو هنگام استفاده از سیالاتی که فیلتر نشده اند، قطعاً با مشکل مواجه خواهند شد.

     پمپ هیدرولیک پیستونی محوری

پمپ هیدرولیک پیستونی محوری خود به دو دسته تقسیم بندی می شوند: 1- پمپ پیستونی محوری با صفحه زاویه گیر 2- پمپ پیستونی محوری با محور خمیده. در این پمپ پیستونی هیدرولیک، چند پیستون مجزا از هم تعبیه شده است. این پیستون ها در حالتی موازی گونه در راستای یک محور قرار گرفته اند. به گونه ای که سطح مقطع آن ها دور تا دور محور اصلی پمپ، یک دایره را تشکیل خواهند داد. چیزی شبیه به قرار گرفتن چند سبد و یا لیوان دور تا دور یک میله. به این ترتیب با چرخش محور اصلی پمپ هیدرولیک پیستونی، محور پیستون ها به ترتیب در پی هم در داخل سیلندر ها به حرکت در می آیند. در حین چرخش محور در یک سیکل کامل گردشی، هر یک از سیلندر ها برای یک بار حرکت رفت و برگشتی پیستون ها را تجربه کرده و به ازای هرکورس چرخش محور، یک بار پر و خالی از سیال خواهند شد.

از آنجا که این پر و خالی شدن ها به نوبت و سیکل گونه است، وقتی یکی از سیلندر ها در حال پر شدن سیال به واسطه مکش پیستون است، در آن سوی محور، سیلندری دیگر در حال خالی کردن سیالی بر اثر فشار سیلندر خود می باشد. این پمپ پیستونی هیدرولیک در عمل، کارایی بسیار مطلوبی دارد و می‌ تواند قدرت بالایی را همراه با پیوستگی عالی در خروجی سیال تامین نماید؛ اما ساخت آن سخت و پرهزینه است. از این رو به نسبت پمپ پیستونی هیدرولیک از کاربرد های کمتری برخوردار است.

     پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی

در این نوع از پمپ پیستونی هیدرولیک، برای تامین پمپاژ با قدرت بالاتر از چندین طبقه سیستم گریز از مرکز استفاده شده است. هر چه تعداد این طبقات بیشتر باشد، قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی نیز بیشتر خواهد شد. البته این نوع از پمپ ها شرایط مونتاژ بسیار سختی دارند و این شرایط دشوار مونتاژ می تواند بر قیمت پمپ هیدرولیک پیستونی فشار قوی بیافزاید. یکی از دشواری های مونتاژ در این نوع از پمپ پیستونی هیدرولیک مقوله آب بندی طبقات متصل شده بر هم می باشد. آب بندی در این نوع پمپ، غالبا از طریق واشر های کاغذی صورت می گیرد.