معرفی مونو پمپ

مقاله اول : مونو پمپ ها

مونو پمپ
مونو پمپ یکی از انواع پمپ هاي جابجایی مثبت است که با نام “پمپ مارپیچی خارج از مرکز” یا”پمپ با حفره پیش رونده” نیز شناخته می شود.این پمپ در دهه 1930 بوسیله رنه مونو اختراع شد که شامل روتور (بخش گردنده فلزي)، مارپیچیدنده اي با گام هاي درشت است که دنده هایی عمیق و هسته اي باریک دارد. گام هاي روتور نصفگام هاي استاتور است. روتور داخل استاتور می چرخد و این چرخش حفره هاي تشکیل می دهد کهاز سمت مکش به سمت رانش پمپ انتقال می یابند و بدین ترتیب مایع پمپ شونده منتقل می شود.نبود نشت بین مارپیچ هاي روتور و استاتور باعث می شود که سیال بطور ثابت و با دبی متناسب با سرعت دورانی پمپ، جریان یابد. براي اینکه، بین مراحل مختلف نشت نباشد، باید یک حفره بسته وجود داشته باشد. این حفره بسته بوسیله دو مقطع روتور که هر کدام با یک مقطع روي استاتور مرتبط هستند، بوجود می آید. روتور حرکتی ترکیبی دارد، یعنی ابتدا دوران حول محور اصلی وسپس دوران خارج از مرکز محور اصلی حول محور استاتور. در شکل 1 نمونه اي از مونو پمپ نشان داده شده است.

Image result for ‫مقاله مونو پمپ‬‎
شکل 1: نمونه اي از مونوپمپ

 

گنجایش تئوري (دبی تئوریک) یک مونو پمپ با فرمول زیر بدست می آید:

QTH = 4 e.d. 2 s.n

در این فرمول:
دبی تئوریک = QTH
میزان خروج از مرکز روتور = e
قطر روتور = d
طول گام مارپیچ روتور = s
دور موتور (برحسب دور بر دقیقه) = n

در 20 سال اخیر، تمایل به استفاده از پمپ هایی با قطر روتور کمتر و خطوط نشت بند بلندتر برايکاهش فرسایش و افزایش بازدهی بیشتر شده است. بعضی از شرکت هاي سازنده با طراحی ویژهروتور / استاتور، در کنار حفظ قابلیت ظرفیت فشار، با کاهش سرعت پس و پیش رفتن خروج ازمرکز و افزایش طول خطوط نشت بندي که خطوط جریان را مستقیم تر می کند، به موفقیت هاي چشمگیري دست یافته اند. بعلاوه به دلیل کاربرد پمپ هایی با قطر روتور کمتر و خروج از مرکزکوچکتر، نیروهاي محوري بر مفصل ها و یاتاقان ها نیز کاهش یافته است.
همچنین گام هایی نیز به سوي طراحی پمپ بلوکی برداشته شده است که نتایج زیر را در پی دارد:

صرفه جویی در فضا 

کاهش تعداد اجزا و مفصل هاي اتصال محور به یکدیگر (براي جایگزینی یک روتور واحد با تعدادي اجزاي چرخنده)

سادگی دمونتاژ و تعمیر و نگهداري پمپ 

1

شکل 1 نمونه اي از مونو پمپ

نمونه اي از این دو طراحی در شکل 2 نشان داده شده است.

1

شکل 2 نمونه اي از دو طرح روتور/استاتور و پمپ بلوکی

در مثال، دبی تئوریک هر دو پمپ مشابه است زیرا کوچکتر بودن خروج از مرکز و قطر روتور باافزایش طول گام جبران شده است. هر دو طرح در سرعت هاي برابر دبی تئوریک یکسانی ایجاد میکنند.رفتار حفره در 180 درجه چرخش روتور در شکل 3 نشان داده شده است.فشار لیفت روتور و استاتور با توجه به نوع سیال پمپ شونده و سرعت چرخش روتور و بطورروتور تعیین می شود که با فرمول زیر قابل محاسبه است: V دقیقتر با سرعت لغزشVmax = TT.n.(d+4e)سرعت بالا و پایین رفتن خروج از مرکز در پمپ هاي جدید با قطر روتور کمتر و پیکربندي درازتردر مقایسه با پمپ هاي قدیمی در سرعت دورانی یکسان 20 درصد کمتر است که موجب طول عمر
بیشتر اجزاي روتور و استاتور، که اصلی ترین بخش هاي فرسوده شونده هستند، می شود. طولانیتر بودن خطوط نشت بند به ویژه در سرعت هاي کمتر و فشارهاي بالاتر باعث بهبود بازدهیحجمی می شود.
با توجه به اینکه بارهاي محوري تابع مستقیم اعمال شده بر سطح مقطع روتور هستند، طراحیسنتی به دلیل قطر روتور بزرگتر می تواند تا 50 درصد بار محوري بیشتر به مفاصل وارد کند.

1
شکل 3 رفتار حفره در 180 درجه چرخش روتور

روتورها
مونو پمپ ها در سالیان متوالی هم از نظر کیفیت مواد و هم از نظر طراحی توسعه یافته اند.در روتور مونو پمپ ها صاف بودن بیشتر سطح روتور علاوه بر افزایش عمر قطعات باعث کاهشگشتاور راه اندازي و چرخش، بهبود حرکت هاي مکانیکی و جریان هاي هیدرولیکی و کارکرد نرمترمی شود.در مورد مایعات ساینده از پوشش کرومیک سطوح استفاده می شود.یکی از روش هاي نوین روش الکترولیت داکتیل است که پوشش بدون شکاف و غیر متخلخل ایجادمی کند که با فلز پایه ترکیب می شود و از پوسته شدت و از جا بلند شدن پوشش- که مشکلمتداول پوشش هاي استاندارد کروم است- جلوگیري می کند.

استاتورها
استاتور مونو پمپ ها یا به اندازه طول مورد نیاز و یا بصورت لوله هاي طویل که به اندازه دلخواهبرش می خورند، ساخته می شوند. نوع دیگري از استاتور شامل دو قطعه است. محفظه استاتوربطور معمول از فولاد ساخته می شود و الاستومر – که شیارهایی در داخل و نشت بندي در دوانتها دارد- به محفظه متصل می شود. شکل داخلی الاستومر بوسیله هسته اي فلزي که قبل از.( ولکانیزاسیون در مرکز استاتور قرار می گیرد، ایجاد می شود (شکل 4این نوع استاتورها در دو انتها ابعاد کیپ تري دارند.
محدوده وسیعی از الاستومرها براي کاربردهاي مختلف پمپ ها استفاده می شوند از جمله: لاستیکهاي طبیعی با سختی هاي متفاوت و کیفیت ویژه از نظر مقاومت در برابر سایش، لاستیک هاياشباع، نایلون، پلی پروپیلن و همچنین PTFE ،PTFE مصنوعی با ترکیبات متفاوت، پلاستیک ها مانندمحدوده وسیعی از فلزات مانند چدن، برنز، فولاد، کروم-نیکل- مولیبدن و آلیاژهاي مخصوص.

4

شکل 4 روش ساخت استاتور

فشار خروجی از سه تا 160 بار قابل دستیابی است. ظرفیت فشاري پمپ به تعداد طبقات آن بستگیدارد. خطوط نشت بند در محل تماس روتور و استاتور تشکیل می شوند. در طول هر گام استاتورمجموعه اي کامل از خطوط نشت بند تشکیل می شوند که یک طبقه را می سازند. بنابراین یک زوجروتور/استاتور در طول یک گام استاتور، یک طبقه را تشکیل می دهد و به همین ترتیب یک زوجروتور/استاتور در طول دو گام استاتور، دو طبقه را تشکیل می دهند و … . میزان فشار بیش از
شش بار به ازاي هر طبقه می تواند منجر به فرسایش بیش از اندازه، خرابی زودرس یا شکستگیقطعات پمپ شود.معیوب شدن استاتور در اثر خشک کار کردن می تواند در اثر نبود اثر روانکاري سیال پمپ شوندهباشد که منجر به اصطکاك و دماي بیش از اندازه روي سطح الاستومر استاتور خواهد شد.خسارات ناشی از خشک کارکردن، متداول ترین دلیل از کار افتادگی مونو پمپ ها هستند. براياطمینان می توان براي نشان دادن دماي محل تماس روتور و استاتور وسیله اي نصب کرد تا از
.( پمپ در برابر خشک کارکردن محافظت کند (شکل 5

5

شکل 5 ابزار سنجش دماي محل تماس روتور و استاتور جهت جلوگیري از خشک کارکردن مونو پمپ

پیشرفت فناوري و گسترش کاربرد مونو پمپ ها در چند سال اخیر بسیار مشهود بوده است و اینروند همچنان ادامه دارد، چنان که نسل بعدي مونو پمپ ها کاربردهاي متنوع تري نسبت به نسلقبلی خواهد داشت. این نوع مونو پمپ ها که در ساختمان آنها از جدیدترین روتورهاي دو راهه و7 نشان داده شده اند. ، استاتورهاي سه راهه استفاده شده است، در شکل هاي 6ایده اي جالب که در فناوري مونو پمپ ها توسعه یافته عبارت است از، گذاردن اجزاي پمپ کننده وسایر قطعات داخل محرك پمپ و ایجاد یک ابزار انتقال خطی (مکش و رانش در راستاي یک خط)(شکل هاي 9 و 10 ). در اینجا جایگزینی قطعات با استفاده از محور هاي تو خالی دو نیمه امکان پذیرمی باشد.

7

شکل 6 مقطع یک مونو پمپ که شامل روتور دو راهه و استاتور سه راهه است

6

شکل 7 روتور دو راهه

مونو پمپ ها در بیشتر صنایع به ویژه صنایع شیمیایی بکار می روند. این نوع پمپ ها در موارد زیرکاربرد دارند:
تصفیه فاضلاب شهري و صنعتی، فناوري هاي زیست محیطی، صنایع غذایی و آب آشامیدنی،پالایش سیالات، پرورش ماهی، صنایع دارویی و آرایشی، تولید رنگ و وارنیش، تولید کاغذ، صنایعنیشکر، صنایع سرامیک، صنایع پلاستیک، معدنکاري، ساخت کشتی، پمپاژ ساحلی و دریایی،.( کشاورزي، سیرکولاسیون و انتقال سیالات (جدول 1

aaaaaa

شکل 9 استفاده از مونو پمپ به عنوان یک ابزار انتقال خطی

مهمترین کاربرد مونو پمپ ها: سیالات لزجمونو پمپ ها براي محدوده وسیعی از سیالات لزج کاربرد دارند. پمپ هاي گریز از مرکز و توربینیبه طور طبیعی براي سیالات کم لزجت استفاده می شوند و برش چشمگیري بر سیال پمپ شوندهوارد می کنند. مونو پمپ ها به دلیل نرخ برش پایین براي سیالاتی با لزجت خیلی پایین مانند خون
که در برابر برش حساسیت دارند استفاده می شوند.
لزجت سیال باید در دماي پمپاژ محاسبه شود، چون لزجت سیالات با دما تغییر می کند. لزجتمورد NPSH ، بیشتر سیالات با افزایش دما، کاهش می یابد. لزجت سیال بر سرعت ماکزیمم پمپنیاز، بازدهی حجمی و توان مورد نیاز پمپ تاثیر می گذارند.
پمپاژ موفق سیالات لزج نیاز به در نظر گرفتن طراحی سیستم و همچنین ویژگی هاي سیال دارد.خواص مورد نظر بعضی از سیالات مانند پلیمرها وقتی که در معرض برش بیش از اندازه قرار میگیرند، تغییر می کنند. از این رو ضروري است که محدودیت هاي سیالات خاص شناخته شود ومتناسب با آن، اندازه پمپ و خط لوله در راستاي کاهش نرخ برش تعیین شود.

10

شکل 10 اجزاي ابزار انتقال جرم

 

معیار انتخاب

فرایند انتخاب مونو پمپ ها عبارت است از: تعیین اندازه و تعداد مراحل براي فراهم کردن شرایطمساعد براي سیال و یافتن محرکی با اندازه مناسب براي تامین توان مورد نیاز پمپ.بنابراین پیش از انتخاب پمپ بیشترین اطلاعات درباره نوع سیال و کاربرد پمپ باید جمع آوريشود. یک پمپ تنها بر مبناي دبی و فشار می تواند انتخاب گردد اما ویژگی هاي سیال مانند لزجت،سایندگی، اندازه بزرگترین ذرات جامد، میزان ذرات، شرایط مکش و دما تاثیر زیادي بر انتخاب پمپ
دارند

مقاله دوم : پمپ ها (مونوپمپ)

انواع پمپ اسکرو، نحوه عملکرد و کاربردها در صنایع مختلف

مقدمه

پمپهای اسکرو در رنج های مختلف فشار و دبی، می‌توانند سیالات با ویسکوزیته بالا را جابجا کنند. در پمپ اسکرو با چرخش یک یا چند حلزونی (ماردونی)، سیال بین دنده‌ها به صورت محوری جابجا می‌گردد. در میان پمپهای جابجایی مثبت روتاری، جریان سیال فقط در پمپهای اسکرو محوری است و در سایر پمپهای روتاری، سیال به شکل دایره‌ای جابجا می‌گردد، به همین دلیل جریان سیال درون پمپهای اسکرو مغشوش نمی‌شود.

جریان محوری سیال درون پمپ اسکرو و جریان دایره ای درون پمپ دند های

نحوه عملکرد

با درگیر شدن حلزونیهای پمپ اسکرو و با تلرانس بسته بین آنها و محفظه، یک یا چند دسته حفره مجزا که نسبت به یکدیگر آببند هستند بوجود می‌آید. این دسته حفره‌ها به صورت پیوسته و پشت سر هم از ورودی تا خروجی پمپ در حال حرکت هستند. سیال درون این حفره‌ها به دام می‌افتد و آرام و بدون نوسان تا خروجی پمپ جابجا می‌شود.
برای مشاهده انیمیشن نحوه عملکرد پمپ به آدرس زیر مراجعه نمایید: http://www.aparat.com/v/CoULx

برای مشاهده انیمیشن پمپ اسکرو مدل اف ام اچ Prinz ایتالیا به آدرس زیر مراجعه نمایید: http://www.aparat.com/v/zWEhO

جابجایی محوری سیال توسط حفره‌های آببند بین حلزونی ها

افزایش فشار مرحله ای در طول حلزونی

 

پمپهای اسکرو رنج وسیعی از فشار را پوشش می‌دهند و این موضوع یکی از عوامل موثر در انتخاب آنها است. پمپهای اسکرو به تنهایی فشار ایجاد نمی‌کنند بلکه سیال را از ورودی به خروجی جابجا می‌کنند و فشار خروجی پمپ ناشی از مقاومت در برابر جریان در خطوط خروجی است. برای دستیابی به فشارهای بالا ضروری است کیفیت آببندی حفره‌ها افزایش یافته و تعداد حفره‌ها اضافه شود. با حرکت حفره‌ها به سمت خروجی پمپ، فشار درون هر حفره به تدریج و مرحله به مرحله از ورودی تا خروجی بالا می‌رود.

 

تغییر ظرفیت پمپ با تغییر سرعت دورانی (مدلهای KFT5 تا KFT118 کرال)

 

پمپ اسکرو یک پمپ جابجایی مثبت است، به همین دلیل با هر دور گردش، حجم مشخصی سیال جابجا می‌گردد. لذا با افزایش سرعت دورانی دبی سیال نیز افزایش می‌یابد. در تمام پمپهای اسکرو سرعت چرخش پمپ با توجه به ویسکوزیته سیال تعیین می‌گردد. درصورت افزایش ویسکوزیته سرعت پایین‌تری برای گردش پمپ انتخاب می‌شود.

ویژگیها ی پمپ 

  • ظرفیت سیال خروجی به فشار سیال ورودی وابسته نیست.
  • می‌توانند سیالات با ویسکوزیته‌های مختلف را جابجا کنند.
  • مشابه سایر پمپهای جابجایی مثبت، خود مکش هستند.
  • قدرت مکش بالایی دارند.
  • نصب و نگهداری آنها آسان است.
  • رنج وسیعی از فشار و دبی را پوشش می‌دهند.
  • برای جابجایی سیالات حساس به برش مناسب هستند.
  • با یک پمپ و نصب اینورتر بر روی آن، دبی‌های متفاوتی حاصل خواهد شد.
  • جریان سیال درون پمپ و جریان سیال خروجی کاملاً یکنواخت و بدون نوسان است.
  • با توجه به اینرسی کم قطعات دوار، نسبت به سایر پمپهای جابجایی مثبت روتاری و رفت و برگشتی، قابلیت کار در سرعت های دورانی بالاتری را دارند.
  • بدون ارتعاش هستند.

screw-pumps-table

ساختمان پمپهای اسکرو

پمپهای اسکرو معمولاً با توجه به تعداد حلزونیها به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:

  • تک روتوری یا مونو پمپ (Single Screw)
  • دبل اسکرو (Twin Screw)
  • سه‌اسکرو (Triple Screw)

پمپهای اسکرو را می‌توان به دو صورت یک مکشه (Single End) و دو مکشه (Double End) نیز تقسیم بندی نمود. در ظرفیت های بالاتر، پمپ اسکرو دو مکشه با توجه به سادگی و ساختمان کوچکتر نسبت به نوع دیگر بیشترین استفاده را دارد. پمپ اسکرو دو مکشه را می‌توان دو پمپ اسکرو یک مکشه تصور کرد که قرینه یکدیگرند و یک موتور مشترک دارند. این دو پمپ فرضی از نظر عملکردی در حقیقت دو پمپ موازی هستند.

همچنین پمپ های دبل اسکرو و سه اسکرو به صورت های افقی و یا عمودی قابل ساخت می باشند.

آرایش حلزونیهای پمپهای اسکرو یک مکشه و دو مکشه

مونو پمپ

مونو پمپ (که به نام سازنده آن رنه مونو نام گذاری شده است) یک حلزونی دنده مارپیج دارد و به صورت خارج از مرکز درون دنده مارپیچهای استاتور (بدنه یا محفظه روتور) دوران می‌کند. مونو پمپ به نامهای پمپ مارپیچی خارج از مرکز (Eccentric screw pump) یا پمپ با حفره پیش‌رونده (Progressive cavity) نیز معروف است. محفظه داخلی استاتور دنده‌ای است و جنس آن می‌تواند از فولاد سخت و یا برای به حداقل رساندن لقی‌ها و کاهش قیمت پمپ الاستومری باشد.
مونو پمپ ها قدرت مکش بالایی داشته و قابلیت انتقال سیالات بسیار غلیظ را دارند و همچنین هزینه اولیه کمتری دارند. ولی در صورت نبود سیال روانکار و خشک کار کردن پمپ، اصطکاک و دمای زیاد روی سطح الاستومر باعث آسیب دیدن استاتور می‌شود. طول بلند پمپ و جاگیر بودن، هزینه تعمیر و نگهداری بالا به همراه توقفهای خط تولید که در نتیجه آسیب دیدن استاتور مونو پمپ حادث می‌گردد از نقاط ضعف آنها محسوب می شود.

مونو پمپ (Progressive Cavity Pump)

صنایع عمومی

  • پمپ هیدرولیک
  • انتقال رنگ ها و رزین ها
  • انتقال گل ها
  • انتقال فوم آتشنشانی
  • انتقال روغن ها و گریس ها
  • انتقال دوغاب ها
  • انتقال لجن فاضلاب