قطعات پمپ

آشنایی با قطعات تشکیل دهنده پمپ های صنعتی

مقدمه

طیف وسیعی از فرآیندها و کاربردها به استفاده از پمپ ها برای عملیات خود در صنایع مختلف نیاز دارند. آنها همچنین می توانند در کاربردهای تجاری و خانگی استفاده شوند. انواع زیادی از پمپ های فشار قوی در اندازه ها، طرح ها و ویژگی های مختلف موجود است. پمپ ها نقش مهمی در فرآیند تولید دارند و برای عملیات روان ضروری هستند. بنابراین، خرید یک پمپ مناسب با راندمان بالا مستلزم شناخت کامل قطعات آن نیز می باشد تا فرد بتواند بهترین پمپ را متناسب با نیاز خود خریداری کند.

جنس (Casing)

یک پوشش را می‌توان به‌عنوان یک پوسته، پوشش یا محفظه‌ای توضیح داد که از بیشتر اجزا محافظت و پشتیبانی می‌کند. در پمپ ها اساساً از پوشش برای آب بندی آن برای جلوگیری از نشتی و گاهی حفظ فشار استفاده می شود. همچنین برای پشتیبانی از برخی از قطعات کلیدی مانند شفت، بلبرینگ و غیره استفاده می شود.

پروانه ها (Impellers)

پروانه جزء چرخشی در پمپ گریز از مرکز است که مجهز به پره ها یا تیغه هایی که می چرخند و سیال را در یک پمپ حرکت می دهند. این پره ها یا تیغه ها به یک شفت جفت می شوند. هنگامی که پروانه می چرخد، انرژی حاصل از یک منبع یعنی موتور را برای القای جریان سیال تبدیل می کند.

پروانه ها بخشی جدایی ناپذیر از پمپ را تشکیل می دهند زیرا از طریق تیغه ها / پره های آن به سیال سرعت می دهد. طرح های پروانه به عنوان یک عامل اصلی در تصمیم گیری در مورد راندمان پمپ در نظر گرفته می شود. دو نوع پروانه وجود دارد: پروانه جریان محوری و پروانه جریان شعاعی. در پروانه محوری، سیال به صورت محوری به سمت محور حرکت می کند.

در پروانه جریان شعاعی، سیال به صورت عمود بر محور حرکت می کند. پروانه های محوری عموماً برای کاربردهای با جریان بالا و فشار بسیار کم استفاده می شوند، در حالی که پروانه های شعاعی اغلب در پمپ های گریز از مرکز چند مرحله ای تقسیم می شوند.  پروانه ها نیز به دو دسته پروانه باز و بسته تقسیم می شوند.

یک پروانه باز فقط یک کفه دارد و پره ها از طرف دیگر نمایان هستند. یک پروانه بسته که اغلب پروانه دوپوش پوشیده نامیده می شود، دارای یک پوشش در دو طرف پره ها است. پروانه‌های باز معمولاً فقط برای پمپ‌های گریز از مرکز مکش انتهایی تک مرحله‌ای استفاده می‌شوند، در حالی که پروانه‌های دوپوش در پمپ‌های گریز از مرکز چند مرحله‌ای با پورت جانبی یا بالا استفاده می‌شوند.

پروانه ها را نیز می توان بر اساس نوع مکش آنها طبقه بندی کرد : در پروانه تک مکش، مایع تنها از یک جهت وارد مرکز تیغه ها می شود. در حالی که در یک پروانه دو مکش، مایع از هر دو طرف به‌طور همزمان وارد مرکز تیغه‌های پروانه می‌شود. پروانه های بسته در طرح های پروانه تک مکش یا دو مکنده موجود می باشند.

پروانه ها در درجه صنعتی پمپ های گریز از مرکز  عموماً از فولاد یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. برخی از پمپ های درجه پایین دارای مواد برنجی / برنزی یا نوعی پلاستیک هستند. هنگام خرید پمپ باید مواد پروانه را با دقت در نظر گرفت زیرا پروانه ها در معرض انواع خوردگی، فرسایش، حفره و سایش عمومی هستند.

مهر و موم مکانیکی (Mechanical Seals)

در محور پمپ‌های گریز از مرکز و پمپ‌های پیچی استفاده می‌شود. شفت های ورودی باید از محفظه فشار خارج شوند. از دو سطح بسیار صاف تشکیل شده است که عموماً با فنرها یا فشار سن پمپ در کنار هم قرار می گیرند. آن‌ها می‌توانند دستگاه‌های نسبتاً ساده‌ای باشند، اما عموماً بسیار مهندسی شده‌اند تا متناسب با یک برنامه خاص باشند و می‌توانند بسیار پیچیده باشند.

معمولاً برای خنک کردن، تمیز کردن و جداسازی سیال در داخل و اطراف آب بند، به سیستم های پشتیبانی آب بند دقیق نیاز است. سیل های مکانیکی و پلان های آب بند را می توان به 4 دسته اصلی تقسیم کرد: تک سیل، دو سیل، سیل کوئنچ و سیل گاز. هر دسته دارای مزایا و معایب متمایز است و طراحی و ویژگی های آنها باید در هر سیستم پمپاژ به دقت مورد توجه قرار گیرد.

مهر و موم های مکانیکی به دلیل عملکردشان در آب بندی سیال تحت فشار در اطراف یک شفت چرخان، ذاتاً مشکل ساز هستند. در شرایط ایده آل، مانند آب تمیز یا روغن تمیز، آب بندی های مکانیکی را می توان بسیار قابل اعتماد ساخت.

در محیط‌های خشن مانند مایعات ناپاک، دماهای شدید، فشارهای بالا و غیره باید سیستم‌های آب‌بندی دقیقی در جای خود قرار داده شوند و عمر آب‌بندی طولانی را نمی‌توان انتظار داشت.

برینگ ‌ها (Bearings)

یک یاتاقان قطعه‌ای است که به کاهش اصطکاک روی قطعات متحرک پمپ کمک می‌کند. از شفت برای چرخش روان پشتیبانی می کند. آنها معمولاً در انواع پمپ‌ها، مانند پمپ‌های گریز از مرکز،  رفت و برگشتی، یا پمپ‌های چرخشی استفاده می‌شوند.

رولربرینگ (Roller bearings)

برینگ هایی هستند که از غلتک های استوانه ای شکل بین قسمت های متحرک استفاده می کنند. آنها اصطکاک را کاهش می دهند و بسته به طراحی می توانند بار شعاعی و بار محوری را تحمل کنند. رولبرینگ ها انواع مختلفی دارند مانند یاتاقان استوانه ای، مخروطی و سوزنی. همه اینها در شکل، طرح و اندازه آنها متفاوت است.

بلبرینگ (Ball bearings)

نوعی از یاتاقان‌ها هستند که از توپ‌ها برای پشتیبانی از حرکت قطعات استفاده می‌کنند. آنها طراحی ساده ای دارند و برای سرعت های بالا مناسب هستند و نگهداری آسانی دارند. بلبرینگ ها برای بار شعاعی و بار محوری مناسب هستند.

یاتاقان‌ های بابیت (Babbit bearings)

نوعی از یاتاقان‌های آستینی هستند که با فلز بابیت، یعنی آلیاژهای قلع یا سرب، روکش شده‌اند و معمولاً در موتورها، پمپ‌ها، ژنراتورهای توربین و فن‌ها استفاده می‌شوند. آنها در طراحی و ویژگی های مختلف موجود هستند. سرعت شفت، بار تحمل، پایداری شفت، خنک کننده یاتاقان و بار و سرعت کلی دستگاه عوامل کمی هستند که تعیین می کنند کدام یاتاقان Babbit باید انتخاب شود.

بلبرینگ ‌های آستین (Sleeve Bearings)

برای سرعت‌های بالا مناسب‌تر هستند. آنها فقط برای بارهای شعاعی ایده آل هستند و به طور کلی برای “شناور” طراحی شده اند. آنها می توانند از آلیاژهای فلزی، فلزات متخلخل و پلاستیک ساخته شوند.

که گاهی به نام بلبرینگ‌های کفشی شیب یا بلبرینگ کینگزبری شناخته می‌شوند، برای بار محوری ایده‌آل هستند. آنها اغلب در پمپ های گریز از مرکز با توان بالا به عنوان یاتاقان رانش نصب می شوند. Pivot Shoe Beatings همیشه باید روانکاری تحت فشار داشته باشد تا از آسیب جلوگیری شود. انتخاب یک بلبرینگ مناسب برای قابلیت اطمینان تجهیزات دوار بسیار مهم است. برای انتخاب بهترین باید همه عواملی مانند فرآیند، مایع/مایع مورد استفاده، سرعت، جنس بلبرینگ و غیره را در نظر گرفت.

میله اتصال (Connecting Rod)

میله اتصال بخشی از یک پمپ رفت و برگشتی است و میله ای است که سر متقاطع را به میل لنگ متصل می کند. از حرکت دایره ای یا چرخشی میل لنگ پشتیبانی می کند. روی یک دفترچه میل لنگ با یک یاتاقان پوسته در یک سر و سنجاق مچ سر متقاطع در انتهای دیگر نصب شده است.

یاتاقان‌های میله‌ای که اغلب به آن یاتاقان‌های پوسته گفته می‌شود، به حمایت یا نگه داشتن میل لنگ کمک می‌کند در حالی که نیروها و حرکات با سرعت بالا در کار/فرآیند از طریق شاتون.

پیستونها (Pistons)

پیستون جزئی است که در یک پمپ رفت و برگشتی استفاده می‌شود که محکم در سیلندر و به صورت خطی به جلو و عقب حرکت می کند تا سیال/مایع را فشرده و حرکت دهد. در بسیاری از تولیدکنندگان مانند Gaso، Gardner Denver، < در دسترس است. span .  آستر پیستون سیلندری است که پیستون در آن حرکت می کند.National ، و Oilwell، Wheatley

پیستون در پمپ رفت و برگشتی عملکردی مشابه عملکرد پیستون دارد و فقط در شکل و اندازه آن متفاوت است. همچنین در یک استوانه بسته به نام جعبه چاشنی حرکت می کند. پیستون در پمپ های جابجایی مثبت استفاده می شود.

پیستون ها در مواد و اندازه های مختلف موجود هستند. تعدادی از آنها پیستون های Rokide هستند که از روغن کاری کمی استفاده می کنند و با نام کروم اکسید نیز شناخته می شوند. Rokide به عنوان یک پوشش سخت شده برای مواد پایه استفاده می شود. پیستون های سرامیکی نیز محبوب هستند، از سرامیک ساخته شده اند، اگر در پمپ ها استفاده شوند در برابر مواد ساینده مقاوم هستند.

نوع دیگری از پیستون که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، روکش تنگستن است که در آن یک پوشش تنگستن برای کاهش سایش و پارگی پیستون انجام می شود. آنها در برابر خوردگی مقاوم هستند. چند نوع پیستون Hard-Co نیز موجود است که در آن پوشش از آلیاژ نیکل کروم است که عمدتاً برای کاربردهای غیر متخلخل استفاده می شود. رایج‌ترین تولیدکنندگان این نوع پیستون‌ها عبارتند از National، Gaso، Gardner Denver، Oilwell  و Union

پین های مچ (Wrist pins)

پین مچی بخشی از یک پمپ رفت و برگشتی است که شاتون و سر متقاطع را به هم متصل می کند. با حرکت هد متقاطع، پین مچ دست در یک آستین نوسان می کند که به آن بوش پین مچ می گویند و به عنوان یک یاتاقان عمل می کند. مفصل روغن کاری شده به حرکت صاف کراس هد کمک می کند.

دریچه‌ های پمپ (Pump Valves)

دریچه‌ها در یک پمپ عملکرد مهمی در تنظیم، کنترل و هدایت جریان سیالات در یک پمپ رفت و برگشتی دارند. انواع مختلفی از شیرها مانند شیر دیسکی وجود دارد که در آن شیر توسط یک دیسک باز و بسته می شود و عملکرد عالی را برای سرویس روغن کاری شده و با سرعت بالا ارائه می دهد.

دریچه‌های AR که به عنوان مقاوم در برابر سایش شناخته می‌شوند، برای کاربردهایی مناسب هستند که می‌توانند به دلیل ماهیت سیال یا فشار/دمای بالا باعث سایش و پارگی شدید شوند. آنها در فولاد ضد زنگ و آلیاژهای دیگر عرضه می شوند.

انواع دیگر شیرها عبارتند از: شیرهای هدایت شونده بال، شیرهای کروی و شیرهای کیج. اینها در پمپ های رفت و برگشتی یا دیافراگمی استفاده می شوند. متداول ترین تولیدکنندگان این شیرها عبارتند از National، Gardner Denver، Armstrong، Standard و Aplex.

شیر های تسکین دهنده (Relief Valves)

همچنین به عنوان PRV (شیر تخلیه فشار) یا PSV (شیرهای ایمنی فشار) نیز شناخته می‌شود، نوعی شیر است که برای تنظیم یا کنترل فشار در یک سیستم استفاده می‌شود. اینها طوری طراحی شده اند که وقتی فشار از حدهای از پیش تعیین شده خود فراتر رود باز می شوند. معمولاً در پالایش نفت، پتروشیمی و  استفاده می شود.

تولید شیمیایی، فرآوری گاز طبیعی، خطوط لوله نفت و آب، تولید برق صنایع و موارد دیگر و به دلیل عملکرد حیاتی آن از نظر ایمنی و کنترل، بخش جدایی ناپذیر فرآیند را تشکیل می دهند. آنها در انواع مختلفی مانند شیرهای تسکین پین برشی که از یک یا دو پین برشی برای تنظیم فشار استفاده می کنند و شیرهای تسکین دهنده فنری که در آن از فنر برای فشار در برابر فشار استفاده می شود، موجود هستند. آنها در اندازه های مختلف و درجه بندی فشار موجود هستند. PORV (Pilot Operated Relief valves) اساساً از فشار سیستم برای آب بندی شیر استفاده می کند. یک PORV خوب می تواند با فشارهای تا 420 بار (6000 psi) و جریان های بسیار بالا در طراحی قابل اعتماد و فشرده کار کند.

دریچه‌های کمک فنری در کاربردهایی استفاده می‌شوند که قابلیت اطمینان و فشار ایمنی بسیار بالا مورد نیاز است، مانند کاربردهای مرتبط با ایمنی هسته‌ای. این شیرها برای کاهش فشار اضافی باز می شوند و سپس دوباره بسته می شوند و از جریان بیشتر جلوگیری می کنند. در نهایت هدف اصلی تمامی این شیرها کاهش تصادفات و خسارات تصادفی است. Taylor، Odrill، Leser، Crosby، Emerson تعداد کمی از تولیدکنندگان کلیدی شیرهای کمکی هستند.

فشار سنج (Pressure Gauges)

فشار سنج ابزاری برای اندازه‌گیری و نمایش سطح فشار است. دبی یا فشار ورودی پمپ را کنترل می کند. آنها باید برای تمام کاربردهای فشار بالا استفاده شوند. مدل‌های مختلفی از جنس برنج یا فولاد ضد زنگ در بازار موجود است. در بیشتر کاربردها، فرستنده های فشار باید با یک گیج جفت شوند و به یک PLC مرکزی متصل شوند تا به ایمنی و کنترل سیستم کمک کنند.

کوپلرها (Couplers)

کوپلر وسیله‌ای است که دو قطعه از تجهیزات دوار مانند پمپ یا موتور یا گیربکس را به هم متصل یا به هم متصل می‌کند. وظیفه اصلی کوپلر انتقال نیرو از تجهیزات محرک به تجهیزات محرک است. بیشتر کوپلرها، به ویژه در سیستم‌های پرقدرت، به گونه‌ای ساخته شده‌اند که امکان ناهماهنگی و حرکت موازی و زاویه‌ای جزئی را در حین کار کردن تجهیزات فراهم کنند. کوپلینگ های انعطاف پذیر می توانند در سبک ها و اندازه های مختلف تولید شوند. برخی به روان کننده مانند گریس نیاز دارند و برخی دیگر برای خشک شدن طراحی شده اند. همه دارای نوعی دیسک فلزی انعطاف پذیر، درج لاستیکی، فنر یا مجموعه ای از چرخ دنده ها هستند که حرکت مورد نیاز را فراهم می کند. 

مهر و موم روغن (Oil Seals)

یک مهر و موم روغن، که معمولاً از لاستیک مقاوم در برابر روغن و گریس ساخته می‌شود، وسیله‌ای است که برای جلوگیری از نشت یا ورود روغن از محفظه استفاده می‌شود و معمولاً در اطراف یک چرخان قرار می‌گیرد. یا شفت رفت و برگشتی این مهر و موم همچنین ممکن است برای جلوگیری از ورود مواد بیرونی مانند کثیفی از طریق فضای خالی استفاده شود. آنها در موتورها، پمپ ها، دمنده ها، موتورها و گیربکس ها کاربرد زیادی دارند. مهر و موم روغن در انواع مختلف، مواد و اندازه های مختلف موجود است. مهر و موم لب و مهر و موم برف پاک کن همه انواع مهر و موم روغن هستند که معمولاً در صنعت  استفاده می شوند.

مهر و موم حلقه ای (O ring seal)

حلقه های حلقه ای شکافی را بین دو سطح می بندند تا مایعات یا گازها نتوانند از هر جهتی عبور کنند. یک مهر و موم حلقه O، با اعمال فشار در سیستم، شکل خود را تغییر می دهد، بنابراین روی سطوح اطراف فشرده می شود و آنها را می بندد. این یک طراحی بسیار ساده است و اگرچه محدودیت های خود را دارد، اما در کاربردهای بسیار متنوعی استفاده می شود. اورینگ ها را می توان در کاربردهای فشار کم و فشار بالا، روی سطوح صاف، ثابت و همچنین شفت های گرد استفاده کرد.

سخن آخر

بخش‌های مختلف دیگری هم در پمپ‌های جابجایی مثبت و هم پمپ‌های گریز از مرکز وجود دارد، مانند بوش‌های پین مچی، هدهای متقاطع، جعبه‌های پرکننده، بسته‌های شیم، پیچ‌ها، آسترهای پیچ و حلقه‌های سایش و غیره. هر بخش یا جزء در یک پمپ نقش بسیار مهمی در عملکرد کارآمد آن دارد یک قطعه نامناسب می تواند فاجعه بار باشد.