در این مقاله از سایت خدمات نیرو درباره پمپ گوشواره ای توضیح دادیم همراه ما باشید.

لوب پمپ (پمپ لوب)

لوب پمپ یا پمپ لوب که به پمپ گوشواره ای یا لوبیایی، لوب پمپ دنده قلوه ای، نام خود را از شکل گرد سطوح شعاعی روتورها گرفته و عملکرد مشابه با پمپ های دنده ای دارند . این پمپ ها از مقاومت بالایی برخوردار بوده و در زمره ی پمپ های جابجایی مثبت قرار دارد.

پمپ های جابجایی مثبت به موجب سازوکار خاص‌شان بیشتر برای انتقال سیالات با ویسکوزیته ی (لزجت یا گرانروی سیال) بالا مانند لجن، خمیرها، اسلاری (دوغاب)، روغن‌های غلیظ و… مورد استفاده قرار می گیرند.

لوب پمپ ها برای کاربری های فشار بالا که قرار است بازدهی آن حتی با وجود کاهش جریان تحت تأثیر قرار نگیرد و فشار در تمامی مسیر انتقال همچنان ثابت باقی بماند بسیار مناسب و کارا هستند.

در این نوع پمپ ها، انرژی به صورت متناوب یا دوره ای به سیال منتقل می شود و حجم محفظه ی سیال بین خطوط لوله ی فشار و سیستم مکنده به طور متناوب تغییر میکند. با کاهش حجم محفظه ی پمپ و متعاقب آن، افزایش فشار، سیال انتقال پیدا میکند.

نمونه ی اولیه ی لوب پمپ ها، بلوئر هوادهی (یک دمنده ی روتاری / چرخان حجمی) بوده، که برای دمیدن هوای احتراق در کوره های ذوب آهن جهت ذوب این فلز به عنوان یک اختراع در سال 1860 م / 1239 ش ثبت شده است.

اجزاء داخلی تشکیل دهنده ی پمپ های لوب از جمله صافی، سطوحی با صیقل بالا و متریالی (مواد سازنده) از جنس فولاد ضدزنگ (استیل) و با قابلیت¬ پاکسازی آسان و بدون  نیاز به جدا سازی آن ها از خطوط لوله و اتصالات مربوطه باعث شده تا در صنایع دارویی و غذایی با اطمینان مورد استفاده قرار بگیرند و در زیر مجموعه ی پمپ های هایژنیک (بهداشتی) جای بگیرند. طرح های بهداشتی بسته به خدمات و نیاز های بهداشتی ویژه، ملزم به رعایت الزامات خاصی چون 3-A، EHEDG و USDA هستند. تولید کنندگان این لوپ پمپ ها می¬توانند در صورت درخواست سفارش دهندگان در مورد این که آن ها با کدام گواهینامه ها مطابقت دارند، توضیحاتی را ارائه دهند.

پمپ های لوب در صنایع تولیدی مختلف دیگری چون کاغذ سازی، شیمیایی، غذایی ، دارویی، آشامیدنی و بیوتکنولوژی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها به دلایل زیر در این صنایع متنوع محبوب هستند:

مزایای لوب پمپ دنده ای

- نصب آن ها آسان است.

- راندمان بالایی دارند؛

- قابلیت پمپ کردن مايعات با ويسكوزيته ی متوسط و حتی بالا را دارند؛

- متأثر از تغييرات فشار كاری نیستند؛

- تقریباً آرام و بدون پالس هستند و بدون سروصدا و لرزش كار میكنند؛

- خودمکش، مقاوم و قدرتمند هستند و می توانند در صورت خنک کاری سیل مکانیکی برای مدتی به صورت خشک کار کنند؛

- به هر دو صورت عمودی و افقی قابل استفاده میباشند؛

- بسته به سایز پمپ قادرند تا ذرات جامد را عبور دهند؛

- سرعت مونتاژ (سوار کردن قطعات روی هم برای تولید محصول مورد نظر) و دمونتاژ (باز کردن قطعات از هم برای انجام عملیات تعمیر و یا تعویض روی قطعات) آن بالاست؛

- به اتصالات مختلفی چون فلنج، دنده ی داخلی و خارجی مجهز هستند؛

- بدنه ی آن ها مستحکم و از جنس فولاد ضد زنگ است؛

- رنگ استفاده شده در آن ها از نوع اپوکسی است که جزء سخت ترین و بادوام ترین مواد رنگی به شمار می آید؛

- نیروی آب بندی در آن ها از مقابل امکان پذیر است و بخش آب بندی آن دارای محافظ شفت است؛

- فضای انتقال آن ها حجیم و وسیع است؛

- در دو جهت متفاوت (پر و خالی کردن) قابل گردش هستند و بنابراین کاردهی بالایی دارند؛

- فشار خروجی آن ها ثابت است؛

- کیفیت بهداشتی فوق العاده ای را ارائه می دهند؛

- تمیز کردن آن ها سریع و آسان است و از قابلیت هایی چون استریل کردن در محل (SIP) و تمیزکاری در محل(CIP) برخوردار هستند؛

- در برابر خوردگی (عدم تماس فلز با فلز) و زنگ زدگی مقاوم هستند؛

- دارای عمر و کارکردی طولانی هستند و می توانند مدت زمان طولانی بدون روغن کاری کار کنند؛

حال که از مزایای لوب پمپ دنده ای صحبت به میان آوردیم، بهتر است تا برای تکمیل این مبحث، معایب آن ها را نیز ذکر کنیم:

عملکرد لوب پمپ دنده ای

در پمپ های دنده ای از دو لوب استفاده می شود که از داخل ارتباطی با هم ندارند و و پمپ برای چرخش آن ها باید از بیرون و از طریق شافت به الکتروگیربکس متصل گردد تا عملیات مکش و انتقال سیال صورت بپذیرد.

در زمان استقرار پمپ در مناطق سردسیر، می شود دمای سیال را توسط سیرکوله یا همان گردش سیال با حرارت بالا افزایش داد و امر انتقال آن را تسهیل کرد. به این حالت "ژاکت حرارتی" یا اصطلاحاً Head Jacket گفته می شود که می تواند برای این پمپ ها سفارش داده شود.

چرخ دنده های تنظیمی / همزمان کننده ی بیرونی (External Timing Gears) که در گیربکس (جعبه دنده) قرار دارند از تماس لوب جلوگیری می کنند. شفت پمپ حمایت کننده از بیرینگ (یاتاقان یا بالشتک) در گیربکس قرار دارد و از آن جا که بیرینگ ها خارج از مایع پمپاژ شده هستند، فشار در محل بیرینگ و انحراف شفت کاهش می یابد و به کاهش میزان صدای این پمپ منجر می¬شود.

1. لوب ها در حین بیرون آمدن از مش (Mesh)، یک فضای رو به گسترش را در قسمت ورودی پمپ ایجاد می کنند. ماده ای که قرار است پمپ شود (مایع یا گاز، احتمالاً حاوی ذرات جامد کوچک) به داخل این حفره می ریزد و توسط لوب های در حال چرخش به دام می افتند. چرخش لوب ها از کنار درگاه یا همان پورت ورودی به ایجاد حجم محصور شده ای از مواد بین روتورها (چرخ دنده های بزرگ) و کیسینگ پمپ منجر میشود.

2. مواد در اطراف سطح داخلی کیسینگ و در حجم ها و فضاهای محصور بین لوب های روتور و کیسینگ حرکت میکنند و از بین لوب ها عبور نمیکنند.

3. در نهایت، مش بندی لوب ها در قسمت تخلیه ی پمپ از بازگشت مواد پمپ شده به سمت ورودی جلوگیری میکند. پمپاژ مداوم باعث حرکت مواد پمپ شده به سوی پورت خروجی میشود. اگر پورت تخلیه بسته شده باشد مانند تخلیه حجم زیادی از هوا به منیفولد ورودی موتور فشار در فضای تخلیه ایجاد می شود. لازم به ذکر است که خود یک پمپ لوب، موادی را که پمپ میکند، فشرده نمیسازد.

در واقع، ساختار و مکانیزم کاری لوب پمپ دنده ای، جابجایی مواد سيال داخل محفظه به کمک يـك جفـت رتور است که از حرکتی دورانی در جهات مختلف برخوردار است. این جفت رتور به دو چرخ دنده متصل است و حرکت دورانی هماهنگ روتور را شکل می دهد.

این جفت چرخ دنده ها و یاتاقان های شفت به موجب قرارگیری در محفظه¬ای جدا از سیال پمپاژی، با سیال هیچ تماسی ندارند. نیروی موتور پس از وارد آمدن به یکی از محورها، توسط چرخ دنده ها به محور دیگر منتقل میشود.

سیال موجود در محفظه ی پمپ به دو بخش جداگانه تفکیک می گردد؛ یک بخش در ورودی پمپ و بخش دیگر در خروجی آن حبس می شود. سیال به کمک حرکت دورانی روتور از قسمت ورودی پمپ به قسمت خروجی آن هدایت شده و سرانجام از آن خارج می شود.

در حقیقت، این جفت چـرخ دنـده ی تنظیمی در نقش همزمـان كننـده و انتقـال دهنده ی دور، حرکت چرخشی روتور ها را همزمان میکند و ضمن چرخاندن آن ها از درگیری یا همان تماس مکانیکی بین آن ها ممانعت به عمل  می آورد.

همین عدم تماس بین دو روتور و بـين رتورهـا و بدنـه باعث کاهش فرسایش و کار کرد بی سر و صدای پمپ ها می شود. از طرفی، به دلیل همین عدم سایش رتورها با یکدیگر و با محفظه، یک فضای لقی بسیار کم حاصل می آید که باید پیشتر برای عدم مواجهه با مشکل در زمان بروز تفاوت دما بین سیال پمپاژی با محیط، موارد احتیاطی را مد نظر قرار داد و در انتخاب لقی ها و جنس مواد، حساسیت کافی به خرج داد.

همچنین، اگر پیش از پمپاژ سیال، با مسئله ی تفاوت دمای آن با محیط رو به رو شدیم باید پمپ را توسط سیالی ثانویه گرم یا سرد بکنیم تا خطر ایجاد شوک حرارتی را به حداقل برسانیم.

بلبرینگ های محور هم به موجب خارج بودن از محفظه ی سیال تقریباً بلند هستند و همین امر موجبات کاهش فشار در لوب پمپ دنده ای را فرآهم می آورد. محفظه ی پمپ باید در زمان آغاز به کار پمپ با مقداری از سیال پر شود. بعد از این که محفظه ی پمپ مملوء از سیال شد، شیر تخلیه ی هوای نصب شده در خروجی پمپ بسته می شود.

در این جا بد نیست اشاره ای کوتاه به کاویتاسیون هم داشته باشیم. یکی از مهم ترین عواملی که افت سرعت لوب پمپ دنده ای را به همراه دارد، پدیده ای به نام کاویتاسیون (Cavitation) است. کاویتاسیون فرآیندی است که طی آن، در ناحیه‌ای از مایع با فشار پایین، حباب بخار تشکیل می شود. حال، وقتی که سیال در ناحیه ی مکش لوب پمپ دنده ای به داخل محفظه ی پمپ وارد می شود، مقداری فضای خالی یا حباب در این ناحیه شکل می گیرد که در صورت نبود زمان کافی برای پر کردن این فضا، کاویتاسیون به وقوع می پیوندد. یکی از راه های مقابله با این رویداد، یک پمپ بزرگ تر و یا کاهش سرعت موتور است.

نکته ی قابل توجه این که، لوله ی خروجی اين نوع پمپ ها نباید در حین راه اندازی مسدود باشد چرا که با افزایش فشار بيش از حد در خروجی پمپ همراه خواهد بود. بنابراین، تعبیه ی يك شـير اطمينـان در خروجـی آن هـا امری ضروری میباشد.

اين نوع پمپ ها به دلیل اسـتحكام و رانـدمان بالا، قابليت اطمينان خوب و توانايي پمپ كردن مواد خورنده و حتی از نوع شـيميايی، به طور وسیعی در بخش های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.

محدوده ی عملکرد پمپ لوب ها تا فشار حداکثر 20 بار و دبی حداکثر 150 متر مکعب در ساعت (m3/h) را پوشش میدهد. دبی لوب پمپ دنده ای متأثر از سرعت چرخش روتور است و با آن تناسب دارد؛ به این معنی که، دبی با بالا رفتن سرعت چرخش روتور رو به افزایش می گذارد.

بخشی از جریان موجود در محفظه به دلیل لقی بین روتور ها از ناحیه ی پرفشار خروجی به ناحیه ی کم فشار آن راه می یابد و باعث افت جریان خروجی می شود. مقدار نشتی در زمان زیاد شدن اختلاف فشار بین قسمت دهانه و خروجی پمپ، افزایش و در هنگام بالا رفتن ویسکوزیته ی سیال، کاهش پیدا می کند.

انتهای بخش ورودی هر محور به محفظه ی سیال توسط یک آببند مکانیکی نشت بندی میشود که البته برای رعایت احتیاط بیشتر میتوان بر تعداد آببند ها افزود و آن را دوبل کرد.

تولید کنندگان می‌توانند طیف قابل توجهی از اندازه‌ ها را برای لوب پمپ‌ دنده ای ارائه دهند. خطوط تولیدی آن ها معمولاً می‌توانند از 4 تا حداکثر 6000 گالن در هر دقیقه (GPM) را پوشش دهد. GPM واحد دبی جریان است که امروزه تحت عنوان "قطر اندازه گیری پمپ" از آن یاد می شود.

اندازه ی ذرات پمپ شده می تواند در پمپ های لوبی بسیار بزرگ تر از سایر انواع جابجایی های مثبت باشد. این نوع طراحی برای مایعاتی با ویسکوزیته ی پایین به خوبی عمل میکند، ولی مشخصه های بارگذاری به خوبی طرح های دیگر نیست و توانایی مکش نیز پایین است. مایعاتی با ویسکوزیته بالا برای دستیابی به عملکردی رضایت بخش نیازمند سرعت پایین تری هستند. کاهش بیست و پنج درصدی سرعت دورانی و حتی کمتر در زمان انتقال مایعاتی با ویسکوزیته ی بالا رایج است.

کاربرد های لوب پمپ دنده ای

صنایع شیمیایی و بهداشتی و مواد حساس به تنش برشی:

متداول ترین کاربرد های لوب پمپ دنده ای در این حوزه به شرح موارد زیر است، اما به آن ها محدود نمیشود:

- لخته ساز ها و پلیمر ها

- سود سوز آور، قلیا ها و مواد بازی

- پوشش های کاغذی

- صابون ها و فعال کننده های سطحی (سورفکتانت ها که مواد شوینده هم جزئی از آن ها به حساب می آیند)

- رنگ و رنگرزی

- لاستیک، رزین و چسب

- علف کش ها و آفت کش

- دارو سازی

صنایع غذایی:

یکی از صنایعی که از پمپ‌ های لوب بیشترین بهره را می برند صنعت غذایی است، زیرا آن ها مواد جامد را به گونه ای تحت کنترل میگیرند که توانایی آسیب رساندن به محصول را نداشته باشند.

ساختمان لوب پمپ استیل

لوب پمپ ها از لحاظ ساختاری به دو بخش جداگانه قابل تقسیم هستند:

1. اجزایی مانند روتور، پوسته ی پمپ (Pump shell)، درپوش و آببندها که مستقیماً با سیال در تماس هستند؛

2. اجزایی مانند چرخ دنده ها و یاتاقان ها که با سیال در تماس نیستند؛

انواع لوب پمپ استیل

اين پمپ ها بسته به تعداد لوب های قرار گرفته بر روی رتورشان به دو لوب، سه لوب، چهار لوب و .... قابل تقسیم بندی هستند. بهتر است نوع لوب پس از تحلیل ویسکوزیته ی سیال انتخاب شود، به عنوان مثال: برای انتقال مربای توت فرنگی، استفاده از لوب پروانه ای یا تک بال و برای انتقال گلوکز، عسل و موم که جزء سیالات با ویسکوزیته ی بالاتر هستند، استفاده از سه لوب توصیه میگردند. نمونه هایی از این لوب ها در تصاویر زیر مشاهده می¬شوند:

لوب پمپ استیل دارای انواع مختلفی از لوب ها هستند که عبارتند از:

تکی (single)

دوباله (bi-wing)

سه لوب (tri-lope)

چندلوب (multi-lobe)

توضیح اجمالی درباره ی پمپ های دو لوب و سه  لوب: در هر یک از شفت های این پمپ ها، دو یا سه لوب وجود دارد که در بخش مرکزی با یکدیگر در تماس هستند و به ایجاد یک آب بندی محکم منجر می شوند.

علاوه بر این، لوب ها به طور نسبی با بدنه نیز در تماس هستند و باعث میشوند سیال از کنار لبه ی خارجی به سمت خروجی هدایت گردد. خروجی پمپ لوب ها نسبت به خروجی پمپ های دنده ای پرنوسان تر هستند زیرا سیال به دلیل کم دندانه تر بودن آن ها در حفره های حجیم تری حمل می شود.

پمپ های دو و سه لوب با گازها بهتر از مایعات کار می کنند زیرا گازها تراکم پذیرتر هستند و در نتیجه به نرم شدن جریان کمک میکنند. اکثر اوقات، لوب پمپ استیل به عنوان سوپر شارژر موتور های دیزلی مورد استفاده قرار میگیرند و هوا را به درون سیلندر (Cylinder) میدمند.

متریال و اجزاء ساختاری / گزینه های قابل پیکر بندی

- قطعات خارجی (سر / هد، کیسینگ): معمولاً سر و بدنه از جنس فولاد ضد زنگ 316 و 316L

- قطعات خارجی (گیربکس): از جنس چدن، فولاد ضد زنگ

- قطعات داخلی (روتور ها، شفت): معمولاً فولاد ضد زنگ 316 و 316L، فولاد ضد زنگ غیرگالینگ (Galling: نوعی از سایش بین دو سطح است که از چسبندگی بین دو سطح ایجاد می شود)

سیل / آب بند شفت: اورینگ ها (حلقه های O)، سیل مکانیکی یک یا دو تکه ای، سیل های مکانیکی کارتریج استاندارد صنعتی

تولید کنندگان مطرح لوب پمپ استیل

از سازندگان مطرح لوب پمپ استیل می توان به Viking Pump و Wright Flow Technologies, Inc. اشاره کرد.

برند های معروف لوب پمپ استیل

Petroland، Inoxpa، Bran luebe، Jabsco، Allweiler، JEC، Kupar، YAS و از دیگر برند ها می توان به Universal Lobe series، MDL series، CellDEG GmbH و BioTool AG اشاره کرد.