دوزینگ پمپ

در ساخت بسیاری از صنایع استفاده از مواد سیال یا مایعات ضروری در آن صنعت، و طراحی ابزار مناسب برای این مواد از جمله پمپ‌ها، همواره یکی از زمینه‌های چالش‌انگیز به شمار می‌رود.

ازاین‌رو، مکانیسم انواع پمپ‌ها برای به‌کارگیری این مایعات پیوسته در حال تغییر و تبدیل بوده است. در حال حاضر، پمپ‌های صنعتی بسیاری در صنایع مختلف استفاده می‌شوند که هر یک کارایی خاص خود را دارند، یکی از کاربردی‌ترین و ویژه‌ترین پمپ‌ها، پمپ دوزینگ یا میترینگ پمپ است. این‌گونه از پمپ‌ها کارکردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله سیستم‌های آب و فاضلاب تا پتروشیمی و صنایع وابسته به آن دارند.

در ادامه مطلب، به جزئیات بیشتری درباره دوزینگ پمپ و انواع آن همچون دوزینگ پمپ دیافراگمی و دوزینگ پمپ پیستونی می‌پردازیم.

ساختار دوزینگ پمپ

این نوع پمپ‌ها که در دسته پمپ‌های پرمصرف صنعتی قرار دارند به سبب ساختار خود برای تزریق و انتقال مقدار معینی از سیالات طراحی شده‌اند، پمپ‌های تزریقی نیز نامیده می‌شوند. دوزینگ پمپ ها همچنین به میترینگ پمپ یا پمپ اندازه‌گیری نیز مشهور هستند.

چنان‌که از نام این پمپ‌ها مشخص است، میزان دوز ماده وارد شونده به مایع در این دستگاه کنترل می‌شود.

پمپ دوزینگ از انواع پمپ‌های با ساختار جابه‌جایی مثبت میباشند که سیالات همچون مواد شیمایی و مانند آن را به جریان مایع یا گاز و بخار تبدیل و در اندازه و مقدار مشخص (دوز معین) تزریق و پمپاژ می‌کند؛ از‌همین‌رو در این گونه از پمپ‌ها میزان دبی و فشار خروجی اهمیت بسیاری دارد و معمولا به طور دقیق قابلیت تنظیم دارد.

دوز پایین این پمپ‌ها سرعت انتقال دقیق را با بیشترین کنترل مهیا می‌کند.

از ویژگی‌های بیشتر انواع پمپ دوزینگ، آنکه مقدار ماده خروجی از این پمپ‌ها را می‌توان به حد نیاز تنظیم کرد، به ‌عبارتی دبی خروجی از این پمپ‌ها تحت کنترل است. البته به طور میانگین بیشتر پمپ‌های دوزینگ مورد استفاده دبی محدودی دارند، اما برای مواردی با نیاز به دبی بالا پمپ‌های مناسب نیز طراحی می‌شوند.

دبی خروجی این پمپ‌ها به دوشیوه دستی و خودکار بین صفر تا میزان موردنیاز قابل تنظیم است، البته دقت دبی بیشتر پمپ‌ها بنا بر استانداردهای شرکت‌های سازنده آنها متفاوت است.

جنس مواد سازنده قسمت‌های مختلف یک پمپ دوزینگ از متریال مختلفی است، اما بخش اصلی پمپ که در معرض تماس با سیال قرار دارد هد پمپ نامیده می‌شود که از متریال های مقاوم همچون پلیمرهای سنتزی پلی پروپیلن، پی وی سی (پلی وینیل کلراید)، پی وی دی اف(پلی وینیلیدین فلوراید) یا استیل ضدزنگ تهیه می‌شوند که در برابر مواد شیمیایی و سیالات دیگر کمترین تغییر و خوردگی را دارند.

از میان موارد یاد شده پلی‌ پروپیلین مقرون به صرفه است و پی وی سی به سبب داشتن کلر مقاومت بهتری در برابر مواد کلردار از خود نشان می‌دهند. پی وی دی اف از دو پلیمر دیگر سازگاری بهتری با تمام مواد شیمیایی دارد و در برابر فشار و ضربه مقاوم‌تر است. فولاد ضد زنگ نیز علاوه بر مقاومت شیمیایی مطلوب، در برابر ضربات نیز مقاوم است و از‌همین‌رو درصد آسیب ناشی خطای انسانی حین کار را کاهش می‌دهد.

ظرفیت پمپ‌ها نیز بر اساس فشار میزان حجم دبی خروجی بر ساعت تعیین می‌شود؛ برای نمونه، ظرفیت دوزینگ پمپ‌ها از دبی یک لیتر بر ساعت و فشار 10 بار یا اتمسفر آغاز می‌شود. ویسکوزیته(گرانروی و مقاومت در برابر تنش) ماده تزریقی از دیگر عوامل تاثیرگذار بر نوع و قدرت پمپ دوزینگ به شمار می‌رود.

پمپ دوزینگ و کاربرد آن

پمپ‌های دوزینگ کاربرد بسیار گسترده ای در حیطه صنعت دارند و در صنایع بسیاری استفاده می‌شوند.

زمینه‌های کاربری دوزینگ پمپ‌ها در صنایع عبارت‌اند از: سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب، ترزیق و جابه‌جایی مواد شیمیایی (خورنده و قابل اشتعال) در صنایع مختلف، صنایع پتروشیمی، صنایع چوب، کاغذسازی، صنایع غذایی و فرآوری مواد غذایی، داروسازی، کشارزی، کارخانه‌های صنعتی، آزمایشگاه‌ها، معدن و غیره.

اصلی‌ترین زمینه کاربردی دوزینگ پمپ را باید در سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب دانست که برای تنظیم PH آب و تنظیم محیط قلیایی و اسیدی، جلوگیری از خوردگی، گندزدایی آب در خطوط لوله‌ها، جلوگیری از سختی آب و مانند اینها به کار می‌رود.

دیگر حیطه مهم کاربری دوزینگ پمپ در صنایع پتروشیمی است که برای تنظیم PH، پلیمریزاسیون، تزریق اسیدها، پمپاژ الکل و رنگ و ضدقفل به بنزین استفاده می‌شود.

این‌گونه از پمپ‌ها در صنایع چوب و دارو برای تزریق انواع اسانس، آنزیم و در صنایع غذایی برای افزودن و تزریق شربت، کنستانتره، مواد ضدکف برای پر کردن بطری‌ها، اسید و قلیا، روغن، حلال‌ها و رنگ و مانند آن به کار می‌روند. در کاغذسازی نیز برای افزودن رنگدانه، رنگ، کلر و رزین به کاغذ استفاده می‌شود.

همچنین در صنایع نیشکر از دوزینگ پمپ برای اسیدشویی، تزریق اسید و شربتهاو سیستم تصفیه آب و فاضلاب قند و شکر استفاده می‌شود.

به عبارت ساده، سازوکار و طراحی دوزینگ پمپ بر این مبنا است که میزان کاملا مشخصی از سیالات را به درون خود کشیده و آن را درون مخزن دیگری تزریق می‌کند.

مبنای حرکت در دوزینگ پمپ بر پایه دوران و چرخش میل‌لنگ است که سبب حرکت رفت‌ و برگشت پیستون می‌شود. به‌طور معمول، بخشهای مهم دوزینگ پمپ ها عبارتاند از: ميل‌لنگ، سیلندر، پیستون، آب‌بند، شیر ورودی و شیر خروجی.

تنظیم دبی: گفتیم که دبی (میزان آبدهی) خروجی از دوزینگ پمپ یکی از مهم‌ترین عوامل کارکردی این پمپ‌ها است. میزان دبی خروجی با سرعت حرکت رفت و برگشتی و طول موثر آن ارتباط دارد. به طور معمول، پمپ‌های دوزینگ به پیچ میترومتر تنظیم دبی مجهز هستند.

اجزای تشکیل‌دهنده دوزینگ پمپ

انواع پمپ دوزینگ موجود بخش‌های و اجزای مشترکی از جمله نیروی محرک، پمپ، لوله، شیر و مانند اینها را دارند:

1- این پمپ‌ها  با منابع الکتریکی تامین می‌شود که عبارت است:

از الکتروموتوری با جریان متناوب و دور ثابت که با سیستم کنترل روشن و خاموش می‌شوند. البته پمپ‌های دوزینگ با تامین نیروی محرکه الکترو مغناطیسی، هیدرولیکی و پنوماتیکی نیز تولید می‌شوند.

2- مخزن نگهدارنده مواد سیال یا تانک :

این مخزن که مخزن نگهدارنده مواد شیمیایی نیز نامیده می‌شود برای نگهداری از مواد شیمیایی و سموم و مانند اینها کاربرد دارد و جنس آنها نیز اغلب از مواد مقاوم در برابر فعل و انفعالات شیمیایی است.

3- پمپ:

از بخش‌های اصلی دستگاه است بنا بر قدرت مکش و تزریق و اندازه آن متفاوت است، اما همه پمپ‌ها در پمپ‌های دوزینگ شامل سه قسمت بخش ورودی، خط مکش و خط دوز می‌شوند.

4-شیرها:

در پمپ‌های دوزینگ شیر ورودی و شیر خروجی وجود دارد که هر دو از شیرهای یک‌طرفه هستند.

شیر یک‌طرفه خروجی را شیر تزریق می‌نامند و از طریق آن مواد سیال به جریان مایع تزریق و وارد می‌شوند. از ویژگی‌های شیر غلبه بر فشار موجود است. شیر یک‌طرفه دیگری نیز در ورودی دستگاه به خط مکش متصل می‌شود.

5- خط دوزینگ:

این قسمت لوله‌ یا مجرای توخالی و محم از جنس پی وی سی یا استیل ضد زنگ است که قابلیت استفاده در شرایط فشار بالا را دارد.

6- سیستم کنترل:

این بخش سوئیچ یا تایمری است که با استفاده از آن دستگاه روشن و خاموش شده و همچنین دوزینگ مواد سیال نیز کنترل می‌شود. سیستم کنترل پمپ دوزینگ بنا بر نوع پمپ و کارخانه سازنده متفاوت بوده و ممکن است که قادر به کنترل دقیق‌تر نیز باشد.

به‌‌طور معمول، انواع پمپ دوزینگ را بر اساس سه گونه سازوکار دسته‌بندی می‌کنند: دسته‌بندی بر اساس سازوکار انتقال قدرت، دسته‌بندی بر اساس سازوکار میزان تراکم ماده سیال و دسته‌بندی بر اساس مواد تزریقی.

دسته‌بندی بر اساس مواد تزریقی

این شیوه از تقسیم‌بندی بر مبنای نوع مواد سیال است مشتمل بر دو نوع دوزینگ پمپ می‌شود:

دوزینگ پمپ پودر و گرانول:

این‌گونه از پمپ‌های دوزینگ برای جابه‌جایی مواد جامد یا موادی با ویسکوزیته بالا به کار می‌روند و اغلب در صنعت پلاستیک و صنایع غذایی مورد استفاده دارند.

تقسیم‌بندی بر اساس سیستم انتقال قدرت

چنان‌که از نام این تقسیم‌بندی آشکار است، معیار این تقسیم‌بندی بر اساس قدرت پمپ تعریف می‌شود. انواع مختلف پمپ دوزینگ با منابع انرژی مختلف آغاز به ‌کار کرده و ماده سیال را به خارج منتقل می‌کنند. این تقسیم‌بندی انواع پمپ دوزینگ به دو دسته تقسیم می‌کند:

دوزینگ پمپ سلونوئیدی: اساس تامین نیروی لازم در این پمپ دوزینگ، انرژی الکترومغناطیسی است که از طریق قطعه مگنت موجود در پمپ تامین می‌شود. این قطعه مغناطیسی با اتصال جریان برق باردار شده و شفت(محور) را جذب می‌کند که خود به پیستون متصل است. نیروی مغاطیسی سبب حرکت فنر متصل به شفت و درنتیجه حرکت رفت و برگشتی پیستون می‌شود و ماده سیال تزریق می‌شود. دوزینگ پمپ‌های سلونوئیدی را بیشتر برای کاربری با فشار پایین و دبی کم به کار می‌برند و ظرفیت آنها نیز با پیچی موجود بر بدنه پمپ تنظیم‌پذیر است. این پمپ‌ها برای کاربری در محیط‌های مرطوب گزینه مناسبی به شمار می‌روند.

دوزینگ پمپ موتوری: دوزینگ پمپ موتوری که دوزینگ پمپ تزریق موتوری هم نامیده می‌شود، مجهز به یک موتور برقی هستند. مزیت الکتروموتور این پمپ‌های دوزینگ در عایق بودن آنها نسبت به نفوذ رطوبت و گردوغبار است و همچنین قابلیت تعویض الکتروموتور را بنا بر شرایط دارند، برای نمونه در محیط‌های حساس که امکان اشتعال و حریق وجود دارد، می‌توان روی پمپ دوزینگ از الکتروموتورهای ضدانفجار استفاده کرد. این گروه از پمپ‌های دوزینگ به سبب ظرفیت بالایی که دارند در محیط‌های بزرگ‌تر به کار می‌روند.

گفتیم که شیوه دوم دسته‌بندی انواع دوزینگ پمپ بر اساس میزان تراکم ماده سیال میباشد:

در این دستبندی، پمپ‌های دوزینگ به دو گروه دوزینگ پمپ دیافراگمی و دوزینگ پمپ پیستونی تقسیم می‌شوند که هر یک از این دو دسته، به انواع مختلفی مثل دوزینگ پمپ دیافراگمی، دوزینگ پمپ پیستونی و دوزینگ پمپ پلانجری دسته‌بندی می‌شوند.

دوزینگ پمپ دیافراگمی:

این گروه از پمپ‌های دوزینگ متداول‌ترین پمپ‌ها به شمار می‌روند. چنان‌که از نام این گروه از پمپ‌ها مشخص است، قطعه‌ای دیافراگم‌شکل به شفت پمپ متصل است که در پی حرکت رفت و برگشتی شفت این صفحه دیافراگمی منقبض و منبسط می‌شود و به دنبال آن، ماده سیال مکیده و تزریق می‌شود. دیافراگم موجود در این پمپ‌ها اغلب با توجه به نوع ماده سیال انتخاب می‌شود که به طور معمول از جنس تفلون، پیرکس، سرامیک یا فلز هستند. از مهم‌ترین ویژگی‌های پمپ دوزینگ دیافراگمی، تماس نداشتن ماده سیال با قطعات پمپ و خورده‌نشدن و آسیب ندیدن آنها است.

تنها بخش‌های دستگاه که در تماس با ماده سیال قرار دارند عبارت‌اند از:

دیافراگم، شیرهای ورودی و خروجی پمپ. بنابراین، دوزینگ پمپ دیافراگمی گزینه‌ای بسیار مناسب برای استفاده مواد سمی یا شیمیایی و خورنده به شمار می‌آید.

در این پمپ‌ها معمولا هیچ نشتی از ماده سیال به موتور و محرک پمپ دوزینگ مشاهده نمی‌شود. پمپ دوزینگ دیافراگمی را بیشتر در استخرهای شنا، مکان‌های تصفیه آب و هنگام تزریق مواد شیمیایی یا موادی با قدرت خورندگی استفاده می‌کنند.

بنا بر جنس دیافراگم مورداستفاده در این گونه از دوزینگ پمپ‌ها هریک کاربردی متفاوت می‌یابند. یکی از رایج‌ترین پمپ‌های دوزینگ دیافراگمی، دوزینگ پمپ دیافراگمی دیسکی است که در آن حرکت رفت‌ و برگشتی پیستون به سیال هیدرولیک منتقل شده و بر اثر آن دیسک آغاز به حرکت به جلو و عقب می‌کند.

دیسک در میان دو صفحه سوراخ‌دار به نام کانتور قرار دارد و حرکت آن نیز در میان همین دو صفحه است. در این سیستم مقدار فشار وارده بر دیسک از هر دو سمت به یک میزان است و دیافراگم چندان تحت فشار نیست.

ماده سایل از راه سوراخ‌های دو صفحه وارد محفظه دیافراگم شده و حجم آن نیز با شیرهای پمپ کنترل شده و هوای دورن محفظه نیز با شیر تخلیه تنظیم می‌شود.

پمپ دوزینگ دیافراگم دیسکی برای استفاده در محیط‌هایی با درجه حرارت بالا و استفاده از سیالات قابل اشتعال مناسب است و برای دیگر مواد سیال از جمله سیالات اسلاری گزینه مناسبی نیست.

شیوه کار این نوع از پمپ دوزینگ دیافراگمی مشابه سیستم دیافراگم دیسکی است با این تفاوت که صفحات کانتور حذف شده‌اند و ماده سیال هیدرولیک به‌طور مستقیم وارد محفظه دیافراگم شده و آن را به حرکت وا می‌دارد.

دوزینگ پمپ دیافراگم فلزی

سازوکار این‌گونه پمپ‌ها مشابه دیگر پمپ‌های دیافراگمی است و تنها تفاوت موجود آلیاژ فلز به‌کاررفته در دیافراگم است که به این قطعه قابلیت کار با فشارهای بالا را می‌دهند و پمپ دوزینگ را مناسب کار در محیط‌های نفت و گاز می‌سازد.

دوزینگ پمپ پیستونی

این گروه از پمپ‌های دوزینگ گروه بزرگی از پمپ‌های میترینگ را تشکیل می‌دهند که سازوکار آن تفاوت‌های آشکاری با سیستم دیافراگمی دارد.

چنان‌که از نام این گروه از پمپ‌ها مشخص است سیستم اصلی دستگاه به کار پیستون مربوط می‌شود که پیستونی از جنس استیل ضد زنگ است. مکانیسم حاکم بر کار دستگاه نیز به برمبنای جابه‌جایی مثبت طراحی شده است و بنابراین، برای جلوگیری از بازگشت ماده سیال به درون پمپ نباید هرگز شیرهای خروجی پمپ در حالت بسته قرار گیرد. عمل مکش و تزریق ماده سیال در این نوع پمپ، با حرکت خطی پیستون محقق می‌شود که پیستون نیز خود با نیروی موتور الکتریکی دستگاه حرکت می‌کند؛ به این‌ ترتیب که حرکت دورانی موتور با قطعاتی همچون گیربکس و شاتون به حرکت خطی تبدیل و سپس به پیستون منتقل می‌شود.

میان محفظه تراکم ماده سیال و موتور پمپ دوزینگ نیز رینگ‌های فلزی قرار دارد که از نشتی مواد به موتور جلوگیری می‌کند.

در وردی و خروجی پمپ نیز یک یا دو شیر توپی برای آب‌بندی دستگاه بهتر دستگاه تعبیه شده است. دوزینگ پمپ پیستونی برای استفاده در ظرفیت‌های بالا بسیار مناسب است و در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی، سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب و مانند این‌ها کاربری دارد.

در این‌گونه از پمپ‌های دوزینگ که سیستمی مشابه پمپ‌های پیستونی دارد، به جای پیستون پلانجر به کار می‌رود که قطعه‌ای مشابه پیستوتن با قطر کمتر و اندازه طول بیشتر است. میزان تزریق و حجم دبی خروجی از این پمپ‌ها قابلیت تنظیم بیشتری دارد و در ظرفیت‌های پایین و در عین حال با فشار بالا کارایی مطلوبی دارند. دوزینگ پمپ‌های پلانجری در مواردی که نیاز به دقت بالا وجود دارد همچون تزریق مواد شیمیایی، روغن‌کاری قطعات مکانیکی به شیوه قطره‌ای و مانند آن‌ها بسیار کاربرد دارد.

سیستم آب‌بندی این نوع پمپ ساده‌تر بوده و معمولا به پکینگ مجهز است که کاربری این پمپ را برای سیالات آتش‌زا و سمی چندان مناسب نمی‌کند زیرا بر اثر سایش بین پکینگ و پیستون مقداری نشتی ایجاد می‌شود. برای پیشگیری از این نقص، استفاده از دیافراگم دوزینگ پمپ رواج دارد.

همچون هر ابزار و پدیدار دیگری این پمپ‌ها نیز نقص‌ها و مزیت‌های خاص خود را دارند از مزیت‌های انواع پمپ دوزینگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- تنوع محصول: شاید بتوان نخستین ویژگی درخور توجه پمپ دوزینگ را در تنوع مدل‌های این نوع پمپ برای کاربری انواع مواد مایع و مایعات همراه با ذرات جامد و کاتالیزورها و توانایی انتقال مایعات با ویسکوزیته بالا دانست.

2- قابلیت کاربری در شرایط مختلف با دما و فشار بالا: چنان‌که گفتیم، با پیشرفت تکنولوژی تنوع بالایی در پمپ‌های دوزینگ ایجاد شد که این ابزار را با شرایط مختلف دمایی و فشار هوا سازگار ساخت. بیشتر پمپ‌های میترینگ در دما و فشار بالا قابلیت سازگاری و کاربری دارند.

3- قابلیت تغییر در روند حرکت رفت و برگشت: یکی از ویژگی‌های مهم دوزینگ پمپ آنکه خلاف دیگر پمپ‌های موجود، می‌توان میزان دبی تزریقی دستگاه را با تغییر روند حرکت رفت و برگشتی پمپ تغییر داد.

 دیگری ویژگی مهم و جالب‌توجه پمپ دوزینگ سایز کوچک‌تر، وزن کمتر و هزینه نصب پایین‌تر آن نسبت به سایر پمپ‌ها است.

در اشاره به معایب پمپهای دوزینگ نیز باید به موارد زیر اشاره کرد:

• یکی از رایجترین مشکلات مرتبط با دوزینگ پمپها دبی محدود و پایین آنها است که این پمپها را در برابر پمپهای پرقدرت صنعتی در رده پایین‌تری قرار میدهد؛ چنانکه یاد شد در میان پمپهای دوزینگ، پمپ دوزینگ دیافراگمی نسبت به سایر دیگر انواع دوزینگ پمپ قدرت بیشتری دارد.

• چنانکه گفتیم این نوع از پمپها هزینه نصب پایینی دارند، اما قیمت پمپهای دوزینگ نسبت به دیگر پمپها بالاتر است.

• به طور کلی، یکی از معایب عمده این پمپها ظرفیت پایین آنها است.

روی هم رفته، هنگام تهیه پمپ‌های دوزینگ باید به مواردی از جمله شرایط دمایی محیط و دمای ماده مورد استفاده، ظرفیت پمپ، میزان دبی و فشار دستگاه توجه کرد. از سازگاری متریال بهکاررفته در پمپ و ماده سیال مدنظر نیز نباید غفلت شود. کار با این پمپها به سبب حساسیت بالا، نیاز به مهارت و تجربه دارد و رعایت نکات ایمنی حفاظتی هنگام کار، طول عمر بیشتر دستگاه را به دنبال خواهد داشت.

بیشتر پمپهای دوزینگ موجود در بازار تولید کشورهای اروپایی بوده که هر یک با توجه به ویژگیهای محصول، کارایی خاصی دارند. از بین کشورهای تولیدکننده اروپایی، آلمان، ایتالیا و ترکیه تنوع محصولی بیشتری را تحت برندهای مختلف عرضه کرده‌اند.

برخی از شرکتهای سازنده آلمانی که انواع پمپهای دوزینگ را تولید میکنند عبارتاند از: Jesco، ALLDOS GRUNDFOS و Prominent. از کارخانجات ایتالیایی سازنده پمپ‌های دوزینگ نیز می‌توان به شرکت های Doseuro، Etatron و Aqua اشاره کرد.

همچنین شرکت فرانسوی Milton Roy و Antechترکیه نیز از جمله کارخانجات معروف تولیدکننده انواع پمپ دوزینگ میباشند.

دوزینگ پمپ و نکات آن

همانطور که ذکر شد دوزینگ پمپها گستره متنوعی از ویژگی ها و کارایی ها را به مصرفکنندگان عرضه میکند که هر یک از این ویژگی ها، دوزینگ پمپ را برای کاربری صنعتی خاصی مناسب میسازد. مهمترین ویژگی اینگونه پمپ ها، دبی محدود و دقت بالا است که آنها را برای استفاده در مقادیر مشخص و کاملا معین مناسب ساخته است. زمینه های کاربردی متنوع این محصول در صنایع مختلف، این پمپها را به یکی از کاربردی ترین پمپ ها مبدل کرده است.

بدیهی است که مواردی همچون شرکت سازنده، میزان فشار و دبی تزریق دستگاه، جنس مواد اولیه مصرفی در قطعات پمپ، دقت پمپ و استانداردهای مانند اینها بر قیمت دوزینگ پمپهای موجود در بازار تاثیر میگذارند.