پمپ هیدرولیک وسیله ای مکانیکی است که نیروی مکانیکی را به فشار سیال تبدیل می کند. فشار تولید شده قدرت کافی برای انجام کار را فراهم می آورد. در واقع می توان گفت پمپ ها قلب تپنده هر سیستم هیدرولیکی هستند. 

یک پمپ هیدرولیک برای تولید فشار سیال دو عمل را انجام می دهد. در مرحله اول، عمل مکانیکی آن از طریق افزایش حجم محل قرارگیری سیال، باعث ایجاد خلاء در ورودی پمپ شده و متعاقباً سیال را از مخزن خارج کرده و آن را به خط ورودی پمپ، مکش می کند. ثانیاً، عملکرد مکانیکی آن با کاهش حجم محل قرارگیری مایع، تولید فشار کرده و سیال را به خروجی پمپ و سپس مدار هیدرولیک می رساند و بدین ترتیب توان مورد نیاز برای انجام کار عمگرهای هیدرولیکی موجود در مدار را فراهم میکند.

رایج ترین پمپ های هیدرولیک 

   سه نوع پمپ هیدرولیک رایج عبارتند از: پمپ پره ای یا کارتریجی، پمپ دنده ای و پمپ پیستونی شعاعی. همه این ها برای مصارف هیدرولیکی معمولی مناسب هستند، با این حال نوع پیستونی برای فشارهای بالاتر توصیه می شود.

اغلب پمپ های مورد استفاده در سیستم های هیدرولیک، پمپ های جابجایی مثبت هستند. این بدان معنی است که آنها در هر سیکل چرخش، مقدار یکسانی مایع را جابجا می کنند. به عبارتی مقدار سیال تحویل شده در هر چرخه، صرف نظر از تغییرات فشار، تقریبا ثابت می ماند.

پمپ های جابجایی مثبت به دو گروه دبی ثابت و متغیر دسته بندی می شوند. خروجی پمپ دبی ثابت در طول هر سیکل پمپاژ و در یک سرعت دوران معین، ثابت می ماند. این در حالی است که در پمپ های دبی متغیر، میتوان با تغییر هندسه محفظه جابجایی پمپ، دبی متفاوتی را دریافت نمود.

پمپ‌های دبی ثابت (یا پمپ‌های پیچ) صدای کمی دارند، بنابراین برای استفاده در تئاترها و سالن‌های اپرا مناسب هستند! از سوی دیگر، پمپ‌های دبی متغیر به‌ویژه در مدارهایی که از موتورهای هیدرولیک استفاده می‌کنند و نیز در مواردی که سرعت متغیر یا قابلیت معکوس نیاز است، به کار میروند.

پمپ های پیستونی

   یک پمپ پیستونی در سیستم های هیدرولیک فشار بالا، عملکرد بی عیب و نقصی را ارائه میدهد. این پمپ ها معمولا در زمینه های صنایع دریایی، ابزار ماشین، تجهیزات موبایل و ساختمانی ، ساخت و نورد فلزات و نیز تجهیزات میادین نفتی استفاده می شوند.

همانطور که از نام آن پیداست ، یک پمپ پیستونی از طریق حرکت جلو و عقب پیستون های واقع در تعدادی سیلندر کار می کند. نوع قرار گیری این سیلندر ها پمپ های پیستونی را به دو نوع شعاعی و محوری تقسیم میکند.

این پمپ ها همچنین از قابلیت آب بندی بسیار خوبی برخوردار هستند که به لطف نشت روغن کم، می توانند برای پمپاژ حجم های زیاد سیال مورد استفاده قرار گیرند.

پمپ پیستونی محوری چه ویژگی هایی دارد؟

   پمپ پیستونی محوری احتمالاً پرکاربردترین پمپ جابجایی متغیر است. در همه چیز از صنایع سنگین گرفته تا سیستم های هیدرولیک موبایل استفاده می شود. در این پمپ ها با استفاده از تکنیک های مختلف جبران کننده فشار، به طور مداوم میزان دبی خروجی سیال در هر دور تنظیم میشود. علاوه بر این، فشار سیستم بر اساس مقدار بار وارده تنظیم میگردد که این به معنای صرفه جویی قابل توجهی در مصرف برق است.

دو عامل مهم که عملکرد پمپ پیستونی محوری را مشخص می کند عبارت اند از اولاً طراحی صفحه swash یا محور خم شده و ثانیاً پارامترهای سیستم. پارامترهای سیستم سبب تصمیم گیری در مورد استفاده یا عدم استفاده از پمپ در مدار باز یا بسته می شوند.

خط برگشت در مدار حلقه بسته تحت فشار ثابت است. این باید هنگام طراحی یک پمپ پیستونی محوری که در مدار حلقه بسته استفاده می شود در نظر گرفته شود. همچنین بسیار مهم است که یک پمپ جابجایی متغیر در کنار پمپ پیستونی محوری در سیستم نصب شده و کار کند. پمپ های پیستونی محوری همچنین می توانند در برخی از تنظیمات، دبی ثابتی از سیال را میان پمپ و هیدروموتور تبادل کنند.

پمپ پیستونی محوری خمیده چگونه کار می کند؟

پمپ های محورخم در سیستم های هیدرولیکی بسیار کارآمد هستند. زاویه چرخش، حجم جابجایی پمپ محورخم را تعیین می کند. پیستون ها در سیلندر با چرخش شفت حرکت کرده و زاویه صفحه swash ضربان پیستون را تعیین می کند.

پمپ های محور خم با جابجایی ثابت یا قابل تنظیم، در دو طرح مختلف وجود دارند. طرح اول با نام Thoma با حداکثر زاویه 25 درجه است که توسط مهندس آلمانی Hans Thoma طراحی شده و در سال 1935 به ثبت رسیده است. طرح دوم به نام Gunnar Axel Wahlmark (اختراع 1960) است. این طرح دارای پیستون های کروی شکل بوده و خم ایجاد شده بین خط مرکزی میل محرک و پیستون حداکثر 40 درجه است.

به طورمعمول در این پمپ ها بیشترین جابجایی تقریباً یک لیتر در هر دور است. با این حال در صورت لزوم، می توان یک پمپ با حجم جابجایی دو لیتری ساخت. اغلب برای تنظیم دقیق جریان روغن از پمپ های با جابجایی متغیر استفاده می شود. این پمپ ها معمولاً با فشار کاری 350 تا 420 بار در کار مداوم مورد استفاده قرار میگیرند.

پمپ های پیستونی شعاعی

پمپ های پیستونی شعاعی به طور ویژه برای سیستم هایی استفاده میشود که نیازمند دبی کم و فشار بالا هستند. برای این پمپ ها فشار تا 650 بار طبیعی است. پیستون ها به یک حلقه متحرک متصل می شوند. این حلقه متحرک به صورت افقی توسط یک اهرم کنترل حرکت داده می شود که باعث ایجاد یک خروج از مرکز در مرکز چرخش پیستون ها می شود. مقدار این خروج از مرکز میزان دبی خروجی را تعیین می کند. علاوه بر این، می توان با تغییر جهت این خروج از مرکز به طرف مقابل به طور یکپارچه مکش و تخلیه را معکوس نموده و پمپ پیستونی را به هیدروموتور تبدیل کرد.

پمپ های پیستونی شعاعی تنها پمپ هایی هستند که به طور مداوم تحت فشار بالا برای مدت زمان طولانی کار می کنند. نمونه هایی از کاربردهای آنها عبارتند از: پرس، ماشین آلات پردازش پلاستیک و ماشین ابزار. جابجایی متغیر نیز در این پمپ ها امکان پذیر است.

پمپ های هیدرولیک پره ای (کارتریجی)

یک پمپ پره ای یا کارتریجی از حرکت عقب و جلو پره های مستطیل شکل در داخل شکاف ها برای حرکت مایعات استفاده می کند. بعضی اوقات به آنها پمپ های کشویی نیز گفته می شود.

ساده ترین پمپ پره ای از یک روتور دایره ای تشکیل شده است که در داخل یک حفره دایره ای بزرگتر می چرخد به گونه ای که روتور و حفره هم مرکز نیستند. با چرخش روتور پره ها به داخل و خارج از روتور حرکت میکنند که این امر باعث کاهش و افزایش حجم محفظه ها شده و عمل پمپاژ سیال را سبب میگردد.

هنگامی که ون ها فراتر از درگاه مکش پمپ حرکت می کنند ، خلاء ایجاد می شود. اینگونه است که روغن به داخل محفظه پمپاژ کشیده می شود. روغن از مجرای ورودی وارد شده، سپس از مجرای تخلیه پمپ بیرون می رود. جهت جریان روغن بسته به جهت چرخش پمپ ممکن است تغییر کند که این مورد برای بسیاری از پمپ های دوار صادق است.

پمپ های پره ای برای سیالات با ویسکوزیته کم مانند آب و بنزین بسیار مناسب هستند. از طرف دیگر، مایعات با ویسکوزیته بالاتر ، ممکن است چرخش پره ها را دچار مشکل نموده و از حرکت روان آنها در شکافها جلوگیری کند.

کاربردهای متداول پمپ های پره ای (کارتریجی) عبارت اند از پایانه های بارگیری سوخت و وسایل نقلیه حمل و نقل سوخت.

پمپ های دنده ای هیدرولیک چگونه کار می کنند؟

   یوهانس کپلر پمپ دنده ای را در حدود سال 1600 میلادی اختراع کرد. نحوه کار این پمپ ها بدین صورت است که سیالی که بین دندانه های دو چرخ دنده مشبک حمل می شود جریان را تولید می کند. این پمپ دارای یک محفظه و صفحات جانبی که صفحات سایش یا فشار نیز نامیده می شوند بوده که فضا هایی را که بین دندانه های دنده مجاور تشکیل شده اند در بر می گیرد. مکش پمپ خلاء جزئی ایجاد می کند. پس از آن مایع برای پر کردن فضا به داخل محفظه جریان می‌یابد. در مرحله بعد، مایع با فشار دندان ها از مجرای خروجی تخلیه می گردد.

برخی از پمپ های دنده ای بسیار پر سر و صدا هستند. با این حال، طرح‌های مدرن شامل چرخ دنده‌های دوشاخه، دندانه‌های چرخ دنده مارپیچ و پروفیل‌های دندانی با دقت و کیفیت بالاتر بسیار کم صداتر هستند. علاوه بر این، آن‌ها می‌توانند به‌طور روان‌تری مش‌بندی شوند. متعاقباً این باعث کاهش امواج فشار و مشکلات مضر مرتبط می شود.

با پمپ های دنده ای هیدرولیک می توان از خرابی های فاجعه بار جلوگیری کرد. دلیل این مدعا این ویژگی است که به تدریج با فرسوده شدن چرخ دنده ها و محفظه و یا بوش های اصلی، راندمان حجمی پمپ کاهش می یابد. بنابر این با پایش مداوم این شاخصه میتوان قبل از اینکه خرابی کامل پمپ اتفاق افتاده و باعث انسداد و از کار افتادگی سیستم شود برای آن چاره ای اندیشید.

آیا پمپ های دنده هیدرولیک می توانند معکوس شوند؟

 بله، کارکرد اکثر پمپ ها را می توان با جدا کردن قسمت مرکزی پمپ و چرخاندن آن معکوس کرد. به همین دلیل است که اکثر پمپ های دنده ای متقارن هستند.

دو نوع اصلی پمپ های دنده ای

   پمپ های دنده ای به دو نوع دنده داخلی و دنده خارجی تقسیم میشوند. پمپ های دنده خارجی از دو چرخ دنده خارجی استفاده می کنند. پمپ های دنده داخلی از یک دنده خارجی و یک چرخ دنده داخلیسود می برند. علاوه بر این ، جهت دندانهای چرخ دنده برای پمپ های دنده داخلی به سمت داخل  است. پمپ های دنده ای جابجایی مثبت (یا جابجایی ثابت) هستند. به عبارت دیگر، آنها برای هر سرعت دوران مقدار ثابتی سیال را پمپاژ می کنند. برخی از پمپ های دنده ای قابلیت تغییر کارایی به عنوان هیدرو موتور را نیز دارند.

این پمپ ها  در زمینه های زیادی کاربرد دارند. ازجمله در صنعت پتروشیمی از پمپ های دنده ای برای پمپاژ سیالاتی مانند روغن دیزل ، روغن خام ، سایر مایعات و نیز  روغن کاری تجهیزات استفاده می شود .همچنین در صنایع شیمیایی از آنها برای موادی مانند: پلاستیک ، اسیدها ، سیلیکات سدیم و مواد شیمیایی مخلوط استفاده می کنند. پمپاژ  جوهر ، رنگ ، رزین و چسب و نیز صنایع غذایی از دیگر موارد استفاده این پمپ ها است.