پمپ هیدرولیک کارتریجی

پمپ هیدرولیک کارتریجی از سری پمپ‌های تخصصی طراحی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و ساخت بازوهای مکانیکی است. از این پمپ‌ها برای تامین قدرت بالای سیالات هیدرولیکی به همراه دبی زیاد در جابجایی سیلندر‌های حجیم استفاده می‌شود. در عین حال انواع متنوع این پمپ‌ها توانایی راه اندازی همزمان چندین عملگر نهایی سیستم‌های قدرتمند هیدرولیکی را دارند. 

پمپ هیدرولیک کارتریجی را گاها با عنوان پمپ‌های پره ای و یا تیغه ای نیز معرفی می‌کنند. این پمپ در دسته بندی پمپ‌های فشار متوسط قرار می‌گیرد که در عموم صنایع و برای طراحی عموم سیستم‌های هیدرولیکی کارایی دارند. همچنین از قابلیت کارکرد در هر دو شرایط دبی ثابت و متغیر برخوردار هستند. حضور این پمپ‌ها می‌تواند عملکرد سیستم‌های هیدرولیکی را کاملاً بهبود بخشیده و باعث بهره وری راندمان بالای سیستم‌های مکانیکی شوند. در حال حاضر پمپ هیدرولیک کارتریجی مشهد ساخت ایران یکی از بهترین نمونه‌های بازار است که در سطح استانداردهای بین المللی طراحی شده است. قاعدتاً برای استفاده بهینه از این پمپ‌ها به شناخت فنی دقیق‌تری از آنها نیاز دارید. در ادامه به روش طراحی اصول کارکرد و ملاحظات فنی و کاربردی انواع پمپ هیدرولیک کارتریجی می‌پردازیم. 

پمپ هیدرولیک کارتریجی چیست؟ 

پمپ هیدرولیک کارتریجی از سری پمپ‌های جابجایی مثبت است که در طراحی آن از پرهای تیغه مانند برای جابجایی سیالآت تحت فشار استفاده شده است. برای همین است که گاهی این پمپ‌ها را با نام‌هایی همچون پمپ پره ای و یا پمپ تیغه ای معرفی می‌کنند. 

در داخل پوسته پمپ و حول محور چرخش آن تیغه‌های پره ای شکل نصب شده اند. هر تیغه یک محفظه کوچک مکش سیال است. محور داخلی پمپ هیدرولیک کارتریجی حالت بادامکی شکل دارد و با هر بار چرخش رتور این تیغه‌ها باز و بسته می‌شوند. به این ترتیب در هر بار چرخش رتور پمپ هر تیغه یک سیکل کامل عملیات مکش و پمپاژ سیال را انجام می دهد. مجموعه سیال جابجا شده تیغه‌ها در کنار هم خروجی پر فشار و دبی بالای پمپ هیدرولیک کارتریجی را تشکیل می‌دهند. 

پمپ هیدرولیک کارتریجی از سری پمپ‌های کم صدا با عملکردی روان است. این پمپ‌ها را در محدوده سرعت ۱۲۰۰ الی ۱۷۵۰ دور بر دقیقه طراحی می‌کنند. اما در صورت بهره مندی از موتورهای بنزینی می‌توان سرعت آنها را تا مرز‌های ۲۴۰۰ دور بر دقیقه نیز افزایش داد. انواع پمپ هیدرولیک کارتریجی راندمان کار بالایی دارند. بازدهی حجمی ‌این پمپ‌ها در حدود ۸۵ الی ۹۰ درصد است. 

طرز کار پمپ هیدرولیک پره ای 

عملکرد انواع پمپ هیدرولیک کارتریجی تقریباً ساده است. این پمپ‌ها با روش پمپ‌های دوار بر اساس قواعد مکش و پمپاژ تحت بار سیالات طراحی شده است. در سطح روتور این پمپ شیارهایی شعاعی قرار دارد. وقتی روتور داخل پوسته قرار می‌گیرد هر شیار با بدنه پوسته تبدیل به یک فضای خالی برای مکش سیال می‌شود. از طرفی در داخل پوسته پمپ و محل چرخش روتور یک رینگ بادامکی شکل جانمایی شده است. این رینگ بادامکی باعث جابجایی پره‌ها در هر بار چرخش روتور می شود. 

اساس کار پمپ هیدرولیک کارتریجی بر اساس نیروی گریز از مرکز است. به این ترتیب که در چرخش سریع رتوور پره‌های جانمایی شده در تیغه‌ها به سمت بیرون حرکت می‌کنند. اما حضور رینگ بادامکی شکل آنها را به سمت داخل می‌کشاند. این حرکت رفت و برگشتی تیغه‌ها حین هر سیکل چرخشی روتور باعث مکش و پمپاژ سیال می‌شود. 

نحوه قرارگیری رتور در رینگ بادامکی شکل باعث ایجاد پمپاژ سیال می‌شود. این طراحی به شکلی است که در نیم دور اول فضای بین روتور و رینگ بادامکی افزایش می‌یابد تا با انبساط حجمی‌ ایجاد شده مقداری از سیال برداشته شود. فاصله میان روتور و رینگ بادامکی کاهش یافته و سیال موجود مابین شیارها یا همان پره‌های روتور چاره‌ای جز تخلیه در سمت خروجی پمپ ندارد. 

انواع پمپ هیدرولیک کارتریجی 

این پمپ‌ها را به دو روش متعادل و نامتعادل طراحی می‌کنند. در مدل‌های متعادل دبی خروجی پمپ ثابت است. اما برخی از مدل‌ها با امکان تنظیم دبی خروجی طراحی می‌شوند که سری مدلهای نامتعادل می‌باشند. 

پمپ هیدرولیک کارتریجی متعادل روش طراحی ثابتی دارد. به شکلی که محور خروج از مرکز این پمپ‌ها قابل تغییر نیست. به این ترتیب موقعیت محور رتور با رینگ بادامکی شکل تغییر نمی‌کند. لذا در هر صورت مقدار حجم سیال پمپاژ شده در هر بار چرخش رتور یکسان است. برای تغییر دبی این پمپ‌ها نیاز به تغییر سرعت روتور داریم. به این ترتیب لازم است تا از سیستم‌های کنترل سرعت موتور استفاده کنیم. 

پمپ هیدرولیک کارتریجی دبی متغیر

در پمپ هیدرولیک کارتریجی نامتعادل (مانند شکل زیر) که با اسم پمپ هیدرولیک پره‌ای دبی متغیر می‌توانیم موقعیت خروج از مرکز رتور را تغییر دهیم. به این ترتیب فضای خالی مابین رتور و رینگ بادامکی شکل نیز تغییر می‌کند که به جابجایی فضای خالی شیارها می‌انجامد. با این تکنیک قادر به تنظیم حجم پمپاژ سیال در هر بار چرخش رتور هستیم. لذا می توانیم بدون نیاز به تغییر سرعت موتور مقدار دبی خروجی پمپ هیدرولیک کارتریجی را تنظیم کنیم. استفاده از این مدل پمپ‌های کارتریجی در حال حاضر در انواع دبی متغیر 70 باری 12، 15، 20 و 40 لیتری رایج است. مدل این پمپ با اسم VP و در انواع فلنج 2 پیچ و فلنج 4 پیچ موجود است.

روش تنظیم دبی پمپ‌های کارتریجی

روش تنظیم این پمپ‌ها به شکل دستی و یا با استفاده از مکانیزم جبران کننده فشار انجام می‌شود. در روش دستی از یک اهرم برای جابجایی موقعیت روتور استفاده می‌کنند. اما برای پمپ‌های بزرگ که روتور‌های سنگین دارند از روش جبران کننده فشار استفاده شده است. همچنین روش جبران کننده فشار سیستم تنظیم اتوماتیک شده است. به شکلی که می‌توانیم با فیدبک خروجی پمپ برای تنظیم سیستم جبران کننده فشار و جابجایی روتور و در نهایت تنظیم دقیق دبی استفاده کنیم. 

راهنمای خرید پمپ هیدرولیک پره ای

باید قبل از خرید پمپ هیدرولیک پره ای، به یک سری از نکات توجه کرد که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم:

• دبی ثابت یا دبی متغیر بودن: شما باید با توجه به نوع مداری که طراحی کردید یا پمپی که بر روی سیستم نصب است و قصد جایگزینی آن را دارید، دبی ثابت یا دبی متغیر بودن پمپ را تشخیص دهید؛ به طور کلی مدل‌های دبی ثابت استفاده گسترده تری دارند. به این نکته توجه داشته باشید که نمی‌توان پمپ پره ای دبی ثابت را به جای دبی متغیر با برعکس نصب کرد.
• توجه به دبی خروجی و فشار کاری: قبل از خرید این نوع پمپ، با توجه به پلاک مشخصات فنی و نیاز مدار، دبی خروجی که نیاز دارید را مطمئن شوید سپس اقدام به خرید کنید. در صورت نصب پمپ با دبی کمتر با مشکل کاهش سرعت و در صورت نصب پمپ با دبی بیشتر با مشکل داغ شدن روغن در سیستم مواجه خواهید شد. همچنین فشار کاری سیستم را با حداکثر فشار دائم کار مدل انتخابی مطابقت دهید تا در حین کار با مشکل زیر بار نرفتن پمپ مواجه نشوید.
• اطمینان از موجودی لوازم یدکی مدل انتخابی: در این نوع پمپ، قطعاتی مانند کارتریج، رینگ، شفت و پوسته به مرور زمان مستهلک شده و نیاز به تعویض دارد. قبل از خرید از موجود بودن این قطعات در صورت نیاز اطمینان حاصل کنید. در غیر این صورت با خرابی یکی از این اجزا و عدم موجودی آن قطعه، باید یک پمپ نو از برندی دیگر را جایگزین کنید.

• تنظیم سرعت اتوماتیک پمپ هیدرولیک کارتریجی به چه صورت است؟

  برای تنظیم سرعت باید از مدل‌های نامتعادل و قابلیت بهره مندی از سیستم جبران کننده فشار استفاده کنید. در سمت خروجی پمپ هیدرولیک کارتریجی یک فلوتر نصب شده که مقدار دبی پمپ را اندازه‌گیری می‌کند. اطلاعات فلوتر از طریق سیستم کنترلر مرکزی پایش شده و به شکل سیگنال ارسالی برای تنظیم کننده جبران فشار ارسال می شود. هر نوع اختلاف باعث تغییر سیگنال جبران کننده فشار و در نهایت تنظیم عملکرد پمپ هیدرولیک کارتریجی می شود.

• آیا می‌توان بخش کارتریج این پمپ‌ها را تعویض کرد؟

  بله می‌توانیم. این پمپ‌ها به شکلی طراحی شده اند تا به راحتی شرایط تعمیرات داشته باشند. بخش کارتریجی پمپ قسمت مصرفی آن است که در صورت استهلاک و سایش شیارهای رتور می‌توانید آن را تعویض کنید. تعویض کارتریجی در پمپ‌های کارتریجی دبی ثابت ممکن است. در مدل‌های دبی متغیر 70 باری، کارتریج پمپ موجود نمی‌باشد.

• در چه شرایطی نمی‌توان از پمپ هیدرولیک کارتریجی استفاده کرد؟

  این پمپ‌ها در عموم فضاهای صنعتی و فرایندی کارایی دارند. اما در کل توصیه شده است که از آن‌ها در شرایطی از قبیل فشار بالای سیال استفاده نکنید. همچنین مناسب پمپاژ سیالات ساینده و یا سیالات با ویسکوزیته زیاد نیستند.

• عوامل کلیدی در انتخاب پمپ هیدرولیک کارتریجی چه هستند؟

  برای انتخاب مناسب این پمپ به مولفه‌های طراحی پمپ اعم از حداکثر فشار کاری، حداکثر دبی خروجی و نوع سیال توجه کنید.