پمپ های هـیدرولیکـی

پمپ هیدرولیک یا مولد انرژی هیدرولیکی

پمپ های هـیدرولیکـی با ایجاد جریان پرفشار در مدار ، سطح انرژی سیال را بالا می برد. این فشار توسط پمپ هیدرولیک خلق نمی شود بلکه از آنجا که جریان سیال باید بر بارهای مقاوم عمل کننده های هیدرولیکی ( همانند سیلندرها یا موتورهای هیدرولیک ) فائق آید ، فشار جریان افزایش می یابد.
اساس کار پمپ های هـیدرولیکـی، اعمال متناوب نیروی رانش به بسته های مجزای سیال محبوس شده در فضای بین تیغه های پمپ و پوسته آن و کاهش حجم این بسته ها به هنگام حرکت ازسمت مکش به سمت تخلیه و در نتیجه افزایش فشار جریانی است.

hydraulic pumps alfa laval

نیروی محرک پمپ های هـیدرولیکـی توسط موتورهای احتراقی و یا الکتروموتورها تأمین می شوند.
الکتروموتورها ، اغلب موتورهای جریان متناوب ، سنکرون اند. محدوده سرعت این موتورها اغلب 1200 تا 1800rpm است. در بعضی از پمپ های هیدرولیک همانند پمپ فرمان هیدرولیک ، این سرعت ممکن است تا 3600 rpm افزایش یابد. در کاربردهای هوایی و فضایی ، پمپ هایی با سرعت 2000rpm به کار می رود. درسیستم های متحرک و جاهایی که کمیت وزن و حجم پمپ مهم است ، معمولا از واحد های کوچک با سرعت بالا استفاده می شود.

انواع پمپ هیدرولیک:

پمپ های هـیدرولیکـی به دو نوع تقسیم می شود :
– حجم جابجایی ثابت
–  متغیر

۱ . حجم جابجایی ثابت

در پمپ های هـیدرولیکـی نوع حجم جابجایی ثابت ، به ازاء هر دور گردش شفت ، حجم ثابتی از سیال ، پمپ می شود و تنها عامل افزایش دبی خروجی ، سرعت چرخش شفت است.
این پمپ ها به سه نوع زیر تقسیم می‌شوند :
– پمپ دنده ای؛ –  پره ای؛ –  پیستونی

۱.۱ –  دنده ای

هیدرولیک دنده ای به دو نوع تقسیم می شوند :
–  دنده ای دنده خارجی
–   داخلی

۱.۱.۱ –  دنده ای دنده خارجی

پمپ هیدرولیک دنده ای دنده خارجی متشکل از دو چرخدنده است که در آن شفت محرک با خار به چرخدنده محرک پمپ وصل شده است. چرخدنده هرزگرد با چرخدنده محرک درگیر است و هر دو باهم می چرخند. دندانه های چرخدنده های درگیر با هم ، دریچه های ورودی و خروجی پمپ را نسبت به هم آب بندی می کنند. با گردش چرخدنده ها ، در قسمت ورودی پمپ ، دندانه های دو چرندنده از هم باز می شوند.

عملکرد پمپ دنده ای دنده خارجی

باز شدن دندانه ها یک مکش و انبساط حجمی در این قسمت به وجود آورده و سبب می شود که سیال دراثر فشار هوای مخزن سیال به درون پمپ رانده شود. این سیال سپس در فضای خالی بین دندانه های چرخدنده ها و بدنه پمپ ، به طرف دریچه خروجی هدایت می گردد. باید توجه کرد که آب بندی بین دندانه های دو چرخدنده به روغن اجازه نمی دهد که از وسط پمپ عبور کرده و به قسمت ورودی پمپ باز گردد.

۱.۱.۲ –  دنده ای دنده داخلی

پمپ هیدرولیک دنده ای دنده ، داخلی از یک چرخدنده محرک خارجی که درون یک چرخدنده داخلی حلقه ای قرار گرفته ، ساخته شده است. با گردش چرخدنده ها ، به دلیل دور شدن دندانه ها از یکدیگر ، مکش ( به دلیل انبساط حجم ) ایجاد شده و سیال به واسطه فشار هوا به درون پمپ رانده می شود. دیواره هلالی ، دندانه های چرخدنده داخلی را آب بندی می کند. به دلیل نوع طراحی ، این پمپ ها را نمی توان با حجم جابجایی قابل تنظیم ساخت.

۱.۲ – پره ای ( بالانس )

پمپ هیدرولیک پره ای از دو قسمت اصلی بدنه و روتور تشکیل شده است. پره ها در شیارهای روتور جای گرفته اند و در این شیارها به صورت شعاعی می لغزند. با گردش روتور ، پره ها به دلیل نیروی گریز از مرکز ( که گاهی اوقات با نیروی فنر یا فشار سیال نیز تقویت می شود ) به دیواره داخلی بدنه پمپ می چسبند. روتور نسبت به بدنه پمپ به صورت خارج از مرکز قرار گرفته است و بنابراین به هنگام چرخش روتور ، پره ها به داخل و خارج جابه جا می شوند.

گردش روتور

به هنگام گردش روتور ، فضای بین پره ها و بدنه پمپ در قسمت ورودی انبساط یافته و مکش ایجاد شده در این قسمت و فشار اتمسفر داخل مخزن سیال هیدرولیک ، سبب می شود و سیال به داخل پمپ رانده شود. سیال در فضای خالی بین پره ها و بدنه جابه جا شده و به طرف دریچه خروجی پمپ هدایت می گردد.

بالانس :

در پمپ هیدرولیک پره ای بالانس عدم تعادل نیرو حذف شده است. سطح داخل بدنه این پمپ ها ، فرم بیضوی دارد و این فرم سبب می شود که در یک بار گردش شفت پمپ ، پره ها دو بار درون شیارهای روتور جابه جا شوند. بدین ترتیب لازم است در این پمپ ها دو دریچه دریچه ورودی در هم ادغام شده ، به طوری که بر روی بدنه پمپ عملا یک دریچه ورودی و یک دریچه خروجی مشاهده می گردد.

این طرح باعث می شود که فشار به صورت مساوی در طرفین پمپ ( در دو طرف شفت اصلی پمپ ) ایجاد شود. این پمپ ها ی پره ای تحمل فشارها و سرعت های بیشتری نسبت به پمپ ها ی پره ای غیر بالانس دارند ، زیرا سایش یاتاقان شفت اصلی ، پمپ در حد طبیعی است.

۱.۳ –  پیستونی

پمپ هیدرولیک پیستونی به سه نوع تقسیم می شود :
–  پیستونی رادیال
– پمپ پیستونی آکسیال ( باسواش پلیت ثابت )
–   کمرخمیده

۱.۳.۱.  رادیال :

در پمپ هیدرولیک پیستونی رادیال ، پیستون ها به صورت شعاعی نسبت به شفت اصلی پمپ قرار گرفته اند. ورود و خروج سیال به محفظه هر سیلندر به طور جداگانه توسط سوپاپ های یکطرفه انجام می شود و سپس همه ورودی ها به هم و همه خروجی ها نیز به هم متصل می شوند. در بعضی طرح ها از یک ورودی و یک خروجی و هر کدام ، از یک سوپاپ برای مکش و تخلیه استفاده می شود.

۱.۳.۲.  آکسیال ( باسواش پلیت ثابت ) :

در پمپ هیدرولیک پیستونی آکسیال ، پیستون ها به صورت موازی با محور اصلی پمپ قرار می گیرند . پیستون ها در پیرامون محور اصلی پمپ و بر روی محیط یک دایره قرار می گیرند.گردش محور اصلی پمپ سبب می شود که پیستون ها و سیلندر آن ها نیز به گردش درآیند. به هنگام گردش محور اصلی ، بدنه پمپ ، درپوش انتهایی وکفشک پشت پیستون ها ثابت باقی می مانند. بدین ترتیب در اثر گردش محور اصلی پمپ ، پیستون ها یک حرکت عقب – جلو در سیلندر خود انجام می دهند.

در حرکت پیستون به عقب

در °180 از گردش محور پمپ ، روغن به درون سیلندر کشیده شده و در حرکت پیستون به جلو در °180 بعدی ، روغن به دریچه خروجی پمپ رانده می شود. دریچه های ورودی و خروجی روغن در این پمپ ها ، به صورت شیارهای نیم دایره ای مجزایی ، بر روی درپوش انتهایی پمپ ایجاد شده اند حجم جابجایی یک پمپ پیستونی آکسیال را می توان با دانستن طول کورس جابه جایی هر پیستون ، قطر هر پیستون و تعداد پیستون ها تعیین کرد.

۱.۳.۳.  کمرخمیده :

در پمپ هیدرولیک پیستونی کمر خمیده ، شفت اصلی پمپ ، پیستون ها و بارل با هم می چرخند.  در این پمپ زاویه قرار گیری بارل نسبت به محور شفت ثابت است.

۲.حجم جابجایی متغیر

در پمپ هیدرولیک نوع جابجایی متغیر علاوه بر سرعت چرخش شفت ، مکانیزم داخلی پمپ نیز بر حجم سیال خروجی تاثیر گذاراست. یعنی در یک دور ثابت گردش شفت دبی خروجی می تواند متفاوت باشد.
این پمپ ها به دو نوع زیرتقسیم می‌شوند :
–  پره ای ( غیر بالانس )
– پیستونی

۲.۱. پره ای ( غیر بالانس ) :

طرح پمپ هیدرولیک پره ای غیر بالانس به گونه ای است که می توان حجم جابه جایی آن ها را تنظیم کرد. این کار را می توان با تغییر میزان عدم هم محوری روتور نسبت به بدنه پمپ انجام داد. هنگامی که روتور نسبت به بدنه پمپ به صورت هم محور قرارگیرد ، حجم جابه جایی پمپ صفر خواهد شد. در این وضعیت ، همه پره ها به یک اندازه از شیارهای روتور خارج می شوند و تغییر حجمی در فضای بین پره ها وبدنه پمپ بوجود نخواهد آمد و در نتیجه جریانی نیز در خروجی پمپ ایجاد نمی گردد.

پمپ هیدرولیک

برای پمپ های پره ای از آن جهت غیر بالانس خوانده می شود که محفظه های تحت فشار پمپ ، در یک طرف شفت محرک پمپ قرار گرفته اند. دریچه خروجی پمپ در بالای پمپ تحت فشار است ، در حالی که دریچه ورودی پمپ در پایین در حال مکش است. این عدم تعادل در دو طرف شفت پمپ باعث می شود که یک نیروی دایمی در یک جهت به یاتاقان شفت وارد شده و در سرعت ها و فشارهای زیاد ، موجب سایش اجزای پمپ و لرزش آنها گردد. به همین دلیل ، پمپ های پره ای غیر بالانس برای استفاده در فشارهای پایین مناسب هستند.

۲.۲. پیستونی

پمپ های پیستونی دبی متغیر به ۳ دسته تقسیم می‌شوند :
–   رادیال
–   آکسیال ( با سواش پلیت زاویه گیرنده )
–   کمر خمیده

۲.۲.۱. پیستونی رادیال :

اگر مقدار خروج از مرکز بین روتور و بلوک سیلندر یا بین یاتاقان خارج از مرکز وبلوک سیلندر ، ثابت باشد ، پمپ از نوع جابه جایی ثابت خواهد بود. اگر مقدار خروج از مرکز پمپ تغییر کند ، پمپ جابه جایی متغیر خواهد بود.

۲.۲.۲. آکسیال ( با سواش پلیت زاویه گیرنده ) :

با تعبیه کردن یک مکانیزم تغییر دهنده زاویه سواش پلیت پشت پیستون ها ، می توان حجم جابه جایی یک پمپ را تغییر داد. این مکانیزم در واقع کورس حرکت هر پیستون را تغییر می دهد. زاویه سواش پلیت را در این پمپ می توان با استفاده از یک پیستون تنظیم کننده ، کنترل کرد.

محور سواش پلیت

زمانی که محور سواش پلیت نسبت به محور شفت دارای زاویه باشد ، حجم جا به جایی پمپ افزایش می یابد. در صورتی که محور سواش پلیت با محور شفت در یک راستا باشد ، در این حالت پیستون ها اصلا جابه جا نمی شوند وبنابراین حجم جابه جایی پمپ صفر است . در این پمپ ها براحتی با تنظیم زاویه سواش پلیت می توان حجم جابه جایی را از صفر تا حد اکثر تغییر داد.

۲.۲.۳.  کمر خمیده :

در این نوع پمپ هیدرولیک ، شفت اصلی پمپ ، پیستون ها و بارل با هم می چرخند.طول کورس حرکت پیستون ها ، با تغییر زاویه بین شفت اصلی پمپ و بارل تغییر می کند. زاویه بارل از طریق جابه جایی ولو پلیت قرار گرفته بر روی درب پمپ توسط مکانیزم رگلاتور و پیستون تعبیه شده درون درب پمپ تغییر می کند.