پمپ فیلتر پرس

پمپ فیلتر پرس یکی از کاربردهای گسترده پمپ های تغذیه می باشد. پمپها برای اهداف انتقال سیال یا به عنوان تغذیه کننده برای فرآیندهای واحد استفاده می شوند. هنگام استفاده از پمپ ها به عنوان تغذیه کننده برای تجهیزاتی که افت هد را ایجاد می کنند، پمپ های جابجایی مثبت در مقایسه با پمپ های گریز از مرکز انتخاب بهتری هستند.

کاربردهای رایج شامل صنایع شیمیایی و دارویی، غذایی، صنایع سرامیک، آب، پساب و لجن فاضلاب و غیره است. بسته به کاربرد، برخی از مشتریان به فیلتریت نیاز دارند، در حالی که برخی دیگر به کیک جدا شده به عنوان محصول نهایی خود نیاز دارند.

برای مشتریانی که به فیلتریت (محصول مایع) به عنوان محصول خود نیاز دارند، سرعت جریان فیلتر عبوری از فیلتر پرس به سه عامل اساسی بستگی دارد:

• سایز دستگاه
• دبی پمپ فیلتر پرس
• حداکثر فشار عملیاتی ممکن توسط پمپ تغذیه.

برای کسانی که به کیک آبگیری به عنوان محصول خود نیاز دارند، فشرده سازی کیک (یکی از ویژگی های عملکردی مهم فیلترهای فشاری) به ظرفیت کل هد فشار پمپ تغذیه بستگی دارد.

معرفی اجمالی عملکرد فیلتر پرس

فیلتر پرس‌ها ذاتاً عملیات بچی هستند. آنها ذرات ناخواسته را در یک طرف غشاء جمع می کنند و به مایع باقیمانده اجازه عبور می دهند. همانطور که این فرآیند در یک دوره زمانی اتفاق می افتد، افت هد (فشار برگشتی ثبت شده در فشار سنج) در سراسر فیلتر ایجاد می شود و در نتیجه سرعت جریان کاهش می یابد. هنگامی که سرعت جریان به زیر محدوده مورد نیاز یا مجاز می‌رسد، فیلتر خاموش می‌شود و مواد جامد انباشته شده از فیلتر خارج می‌شوند و فرآیند دوباره شروع می‌شود. نمودار زیر نرخ جریان معمولی فیلتر در مقابل افت هد را در فیلتر پرس نشان می دهد. داده ها در طی فیلتراسیون لجن هضم شده بی هوازی جمع آوری شد.

افت هد معمولی مجاز برای فیلتر پرس حدود 3.5 تا 4.0 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. پمپ تغذیه فیلتر پرس باید بتواند حداقل 1 کیلوگرم بر سانتی متر مربع فشار بالاتری نسبت به حداکثر افت هد مجاز ایجاد کند. تنها در این صورت، فیلتر فشاری قادر خواهد بود با نرخ توان عملیاتی بهینه کار کند.

عوامل موثر در انتخاب پمپ برای فیلتر پرس

انتخاب پمپ بر اساس تعدادی معیار است و برای اطمینان از عملکرد بهینه دستگاه بسیار مهم است. برای یک فشار معین از فیلتراسیون، نرخ عبور فیلتر بسته به خواص لجن مانند غلظت جامدات، ویسکوزیته، دما و همچنین ظرفیت پمپ و ناحیه فیلتراسیون که توسط تجهیزات فیلتراسیون ارائه می شود، متفاوت خواهد بود.

عواملی که در انتخاب پمپ برای یک دستگاه فیلتر فشاری باید در نظر گرفته شوند عبارتند از

• نرخ جریان

نرخ جریان پمپ انتخاب شده باید میزان توان خروجی فیلتریت مورد نیاز، جریان بای پس یا برگشتی در صورت وجود، و نرخ فیلتراسیون بهینه برای منطقه فیلتراسیون موجود را در نظر بگیرد.

• انتخاب نوع پمپ و MOC

رایج ترین پمپ در بازار پمپ گریز از مرکز (سانتریفیوژ) است. پمپ های گریز از مرکز بهترین پمپ برای اتصال با فیلتر پرس نیستند (پمپ های سانتریفیوژ معمولاً به دلیل اتلاف هد ایجاد شده در تجهیزات با فیلترهای فشاری جفت نمی شوند). برای انتخاب پمپ فیلتر پرس، ترجیحاً از پمپ جابجایی مثبت مانند پمپ اسکرو، پمپ دیافراگمی با هوا، پمپ پره ای، پمپ پیستونی، پمپ دنده ای و غیره استفاده شود.

پروانه یک پمپ گریز از مرکز برای حرکت مایع در پمپ می چرخد. سرعت پروانه به سیال انرژی می دهد. افزایش فشار یا هد ناشی از آن، متناسب با سرعت مایع است. در مقابل، یک پمپ جابجایی مثبت حجم مشخصی از مایع را حرکت می دهد. ظرفیت تحویلی در سراسر محدوده فشار تخلیه تقریباً ثابت است. پمپ های جابجایی مثبت می توانند در برابر هرگونه انسداد یا افزایش فشار در سیستم با همان سرعت پمپاژ کنند.

نحوه انتخاب پمپ تغذیه فیلتر پرس

فیلتر پرس نوعی تجهیزات فیلتراسیون و جداسازی است که معمولاً در معدن، لجن، مواد غذایی و سایر صنایع استفاده می شود. از اوایل قرن 18 به طور گسترده در صنایع شیمیایی، داروسازی، متالورژی، مواد رنگزا، مواد غذایی، آبجوسازی، سرامیک، حفاظت از محیط زیست و سایر صنایع استفاده می شد.

معمولاً فیلتر فشاری باید با پمپ تغذیه پشتیبانی ترکیب شود. اما، چند نوع پمپ تغذیه فیلتر پرس وجود دارد؟ چگونه پمپ تغذیه منطبق برای دستگاه فیلتراسیون ذرات جامد را انتخاب کنیم و چه اقدامات احتیاطی برای انتخاب و خرید پمپ فیلترهای فشاری وجود دارد؟

در ادامه نحوه انتخاب پمپ تغذیه فیلتر پرس را یاد خواهیم گرفت:

به پمپ تغذیه فیلتر پرس به اختصار “پمپ فیلتر پرس” نیز می گویند. رایج ترین پمپ های تغذیه عبارتند از: پمپ سانتریفیوژ، اسکرو پمپ، روتس پمپ، پمپ دیافراگمی، پمپ پلانجر و غیره.

در حال حاضر پمپ های گریز از مرکز بیشترین کاربرد را در صنعت فیلتراسیون دارند که از جمله آنها می توان به پمپ های معمولی، پمپ های فولادی ضد زنگ، پمپ های گل، پمپ های دوغاب، پمپ های پلاستیکی مقاوم در برابر خوردگی و… اشاره کرد.

راهنمای انتخاب پمپ تغذیه فیلتر پرس مناسب

• هنگام انتخاب پمپ منطبق برای فیلتر پرس، قبل از هر چیز، لازم است که ناحیه فیلتراسیون مورد استفاده در شرایط کاری مانند 50 متر مربع، 100 متر مربع، 200 متر مربع، 250 متر مربع، 300 متر مربع و غیره را بدانید. سازندگان پمپ می توانند اندازه پمپ، خروجی، قطر ورودی و اندازه موتور مورد نیاز را با توجه به ناحیه فیلتر ارائه شده توسط مشتری مطابقت دهند. هنگام انتخاب پمپ تغذیه، توجه به ناحیه فیلتر در حال حاضر معیار اصلی فعالیت تولیدکنندگان پمپ های تغذیه  است.
• دوم توجه به دوغاب هایی است که باید فیلتراسیون بر روی آنها انجام گیرد جنس مدل و جنس پمپ را باید انتخاب نمود. پس از تعیین نوع پمپ تغذیه فیلتر پرس توسط سازندگان پمپ، مشتریان باید غلظت و نسبت متوسط دوغاب تحویلی را ارائه دهند، سازندگان جنس پمپ تغدیه را با توجه به این پارامترها تعیین می کنند.
• سوم، جنس پمپ های تغدیه عبارتند از چدن، آلیاژ معمولی، آلیاژ کروم بالا و فولاد ضد زنگ و مواد دیگر. در حال حاضر، اگر دوغاب به خصوص خورنده نباشد، پمپ فیلتر پرس با آلیاژ کروم بالا بهترین پمپ موجود در بازار است. این نوع مواد دارای مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی است و عمر مفید بسیار طولانی تر از پمپ چدن و پمپ آلیاژی معمولی است. همچنین قیمت بسیار ارزان تری نسبت به مواد فولادی ضد زنگ دارد.

پمپ های تغذیه دیافراگمی فیلتر پرس (air operated diaphragm pump)

پمپ های دیافراگمی در فیلترپرس‌ها برای پمپاژ لجن از پایین مخزن لجن به داخل دستگاه استفاده می شوند. این پمپ ها ایده آل هستند زیرا می توانند دوغابهایی را که به طور کلی در حد خروجی یک میلک شیک است، کنترل کنند.

پمپ دیافراگمی معمولاً به آرامی شروع به کار می کند و به تدریج به سرعت های بالاتر می رسد. هنگامی که پمپ شروع به کند شدن می کند (30-60 ثانیه بین رانش ها)، معمولاً نشان دهنده پر بودن فیلتر است. در این مرحله، پمپ تغذیه فیلتر پرس باید خاموش شود و دریچه های روی دستگاه بسته شود، زیرا اپراتور برای اجرای فرآیند دمیدن هوا آماده می شود.

پمپ دیافراگمی را می توان به صورت دستی روشن کرد یا یک سیستم کنترل خودکار پمپ اضافه کرد. این پمپ با فشار 25 psi راه اندازی می شود، سپس به 50، 75 و در نهایت 100 psi می رسد که فشار کاری استاندارد برای پمپ است.

پمپ های دیافراگمی در سایز های: 1 اینچ ، 1.5 اینچ ، 2 اینچ و  3 اینچ و … ارائه می شود. این مواد از چدن، آلومینیوم، پلی پروپیلن یا فولاد ضد زنگ ساخته میشود.

مزایای استفاده از پمپ فیلتر پرس دیافراگمی

• از هوا برای عملیات استفاده میکند

فیلتر پرس ها از هوا برای کنترل باز و بسته شدن هیدرولیک و برای توالی دمیدن هوا استفاده می کنند. از آنجایی که هوا از قبل در طی این فرآیندها استفاده می شود، پمپ دیافراگمی با هوا بهترین انتخاب برای کار با فیلترهای فشاری است. علاوه بر این، این کار نیاز به تزریق جریان برق به دستگاه را از بین می برد.

• با حداکثر فشار تغذیه استفاده کنید

فیلتر پرس زمانی بیشترین کارایی را دارد که در 4 چرخه اجرا شود. بهتر است خوراک خود را با فشار تغذیه کمتر یعنی 25 psi شروع کنید. این اجازه می دهد تا محفظه های فیلتر پرس پر شوند و شروع به ساخت کیک یا لجن کنند. هنگامی که پمپ دیافراگمی شروع به کند شدن کرد، زمان آن است که فشار را به psi 50، در کنار 75 psi و در نهایت 100 psi برسانید. از آنجایی که پمپ زمانی که دیگر نمی تواند پمپاژ کند در واقع شروع به کند شدن می کند، می توانید از این به عنوان یک نشانگر شنیداری و بصری برای افزایش فشار یا با سیستم کنترل خودکار پمپ استفاده کنید. در نهایت، هنگامی که پمپ دیافراگمی به حداکثر فشار 100 psi رسید و دیگر نمی تواند پمپاژ کند، به سادگی پمپاژ را متوقف می کند. انواع دیگر پمپ ها به کار خود ادامه می دهند که می تواند به این پمپ ها آسیب برساند.

• استفاده سنگین

عملیات فیلتر اسیون فشاری معمولاً شامل دوغاب یا لجن غلیظی است که ممکن است حاوی مواد جامد مختلف با اندازه های مختلف باشد. پمپ دیافراگمی سنگین است و به طور خاص برای کار با بسیاری از انواع دوغاب طراحی شده است. این پمپ ها قادر به تحمل مواد جامد بسیار کم یا جامدات بسیار زیاد است.

• انعطاف پذیری استفاده

دستگاه های فیلتر پرس در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. پمپ دیافراگمی برای استفاده در این کاربردها از جمله تصفیه فاضلاب، استخراج معادن، برش سنگ، فیلتراسیون مواد غذایی و غیره قابل انعطاف است.

خرید پمپ فیلتر پرس

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی که قابلیت جابجایی مایعات را دارند، موادی که در حال انتقال هستند ممکن است در حالت آبی یا “گلی” ظاهر شوند و قسمت مایع باید حذف شود. این مرحله حذف مایع ممکن است در طول فرآیند تولید اتفاق بیفتد – به عنوان مثال، در فیلتر کردن روغن های خوراکی یا محلول های مخمر – اما اغلب در پایان فرآیندی مانند تصفیه فاضلاب رخ می دهد، زمانی که لجن زباله تشکیل شده میبایست خارج شود.

از آنجایی که دفع این گونه لجن ها بر اساس وزن و حجم محاسبه می شود، ضخیم شدن و خشک شدن آنها به ویژه برای پردازنده سودآور است. در طول فرآیند ضخیم شدن و خشک کردن، لجن ها با استفاده از مواد شیمیایی و/یا فرآیندهای فیزیکی تصفیه می شوند تا لجن باطله به جامدات پوسته مانند تبدیل شود. پس از تنظیم سطح pH به خنثی یا قلیایی از طریق استفاده از شیر آهک، فرآیند آبگیری بعدی، آب را برای دفع جدا می کند و حجم باقی مانده لجن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

ساده ترین فناوری برای این فرآیند شامل جمع آوری و غلیظ شدن لجن از طریق استفاده از نیروی جاذبه است. با این حال، استفاده از روش‌های خشک کردن از طریق فرآیندهایی مانند سانتریفیوژها و فیلتر پرس‌ها به طور قابل‌توجهی مؤثرتر است.

اصل عملکرد فیلتر پرس بر استفاده از تعدادی قاب پلاستیکی (یا چدنی، استیل و …) است که تحت فشار بالا به هم فشرده می شوند. در داخل قاب ها اتاقک های توخالی وجود دارد – که پرس نام خود را از آن گرفته است – که توسط پارچه فیلتر احاطه شده است. هنگامی که لجن با استفاده از فشار وارد محفظه ها می شود، یک “کیک فیلتر” در داخل اتاقک ها تشکیل می شود و فیلتریت از طریق پارچه های فیلتر به کانال های زهکشی جریان می یابد.

هنگامی که تمام محفظه ها به طور کامل پر شدند، تغذیه لجن متوقف می شود. سپس پرس باز می شود و کیک های فیلتر جامد را می توان جدا کرد. پس از بسته شدن، پرس برای فرآیند پرس جدید آماده است.

برای پر کردن فیلتر پرس ها مواد فیلتر و فشار مورد نیاز است. فشار – معمولاً بین 8 تا 15 بار (116 تا 218 psig) در اوج خود – باید یکنواخت باشد تا لخته‌های لجن در طول تغذیه از بین نرود. لخته ها همچنین باید فضای آزاد کافی در منطقه تغذیه داشته باشند. علاوه بر افزایش مداوم فشار متقابل که تا پایان پرس رخ می دهد، یک محدودیت دیگر این است که یک مخزن لجن خالی می تواند منجر به کارکرد خشک پمپ برای تولید فشار شود.

برای ایجاد فشار، سیستم‌های مختلفی از پمپ‌های جابه‌جایی اغلب استفاده می‌شوند، از جمله پمپ‌های دیافراگمی پیستونی، که بیشتر برای پرس‌های بزرگ استفاده می‌شوند. در این واحدهای بزرگ و پرهزینه، یک یا دو دیافراگم به صورت هیدرولیکی فعال می شوند و لجن را از طریق یک سری دریچه وارد پرس می کنند.

این پمپ‌ها حتی برای نیروگاه‌های کوچک به هزینه‌های سربار زیادی نیاز دارند، مانند یک مخزن فشار هوا برای یکسان کردن نرخ تغذیه و یک مانیتور یا بای پس حداکثر فشار. پمپ‌های اسکرو گریز از مرکز نیز به‌عنوان پمپ‌های خودتنظیم (با موتورهایی که به‌صورت الکترونیکی از طریق مبدل فرکانس کنترل می‌شوند) یا به‌عنوان سیستم‌های چرخه‌ای (که در آن مخزن فشار هوا توسط پمپ «شارژ می‌شود») مورد استفاده قرار می گیرند.

این روش بدون سوپاپ، هنگام پردازش مقادیر زیاد لجن و هنگامی که الیاف بلند مانع استفاده از شیرها می شود سودمند است. با این حال، محدودیت های عملیاتی وجود دارد که باید در کارخانه های کوچک و متوسط به دلیل حساسیت آنها به سایش و اجرای خشک در نظر گرفته شود. فضای مورد نیاز برای استفاده از این سیستم نیز قابل توجه است.

لیست پمپ های فیلتر پرس همچنین شامل پمپ های پیستونی شیلنگ دیافراگمی است که عملکردی مشابه پمپ های دیافراگمی پیستونی دارد اما به جای دیافراگم با شیلنگ های چین دار عمل می کند. پمپ های پیستونی معمولاً ضربان قوی ایجاد می کنند و نیاز به روانکاری مداوم دارند. هر دوی این پمپ ها با کارکرد الکتریکی ساده، با هزینه نصب و نگهداری نسبتاً بالا مشخص می شوند.

در مقایسه، استفاده از پمپ دو دیافراگمی با هوا (AODD) بسیار ساده تر است. آنها در برابر اجرای خشک مقاوم هستند، عملاً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری، خود پرکننده، خود تنظیم و بسیار فشرده هستند. بدون نیاز به اپراتور یا سیستم الکترونیکی، ضدفشار فیلتر پرس محفظه، نرخ تغذیه را به طور خودکار تنظیم می کند. با افزایش همزمان فشار متقابل تا درجه پر شدن، نرخ تغذیه به طور مداوم کاهش می یابد. از این افکت می توان برای تشخیص پر بودن فیلتر پرس استفاده کرد. با رسیدن به این نقطه، پمپ عملاً متوقف می شود – نرخ تغذیه صفر – یا فقط گاهی اوقات یک ضربه تحویل ایجاد می کند. علاوه بر این، استفاده از هوای فشرده به عنوان نیروی محرکه برای حرکت دیافراگم ها منجر به یک درایو چرخه ای بسیار کارآمد، منظم و ملایم می شود که به محیط اجازه می دهد تا به آرامی تغذیه شود.

یک پمپ استاندارد AODD معمولاً به فشار هوای عرضه شده محدود می شود که اغلب برای پر کردن پرس کافی نیست. به همین دلیل، اغلب لازم است فشار را افزایش دهیم، که برای آن سه راه حل فنی بسیار متفاوت وجود دارد:

• نوع اول از یکی از دیافراگم های یک پمپ استاندارد برای ایجاد فشار اضافی استفاده می کند. نیروی این دیافراگم که فقط توسط هوا و هوای فشرده احاطه شده است، از طریق اتصال دیافراگم داخلی به دیافراگم تغذیه منتقل می شود و دیافراگم تغذیه را قادر می سازد با فشار مضاعف کار کند. این روش دیگر به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا منجر به ضربان بالا، نرخ تغذیه کم و نیاز هوای بالا می شود. همچنین هزینه های سرویس بالایی دارد زیرا دیافراگم سمت هوا بسیار حساس است و به سرعت می شکند.
• نوع دیگر کارکردن یک پمپ استاندارد با تقویت کننده فشار هوا است که پمپ را با افزایش فشار هوا به حرکت در می آورد. این فرآیند با این واقعیت محدود می شود که اغلب اوقات از یک پمپ استاندارد استفاده می شود. اگرچه این پمپ‌ها مجهز به تقویت‌کننده‌های خارجی هستند، اما از نظر فنی، پمپ‌های استاندارد مورد نظر برای فشارهای بسیار پایین‌تری طراحی و ساخته می‌شوند و در نتیجه تنها مقاومت محدودی در برابر افزایش کرنش دارند. علاوه بر این، افزایش فشار ناشی از تقویت‌کننده‌های فشار هوا به‌شدت ضربان دارد که می‌تواند بر جریان محصول تأثیر بگذارد. به نظر می رسد که تقویت کننده ها در حفظ فشار، یعنی در حین سرکوب، به محدودیت های خود می رسند. این به این دلیل است که دستگاه های مورد استفاده تقریباً همیشه بسیار کوچک هستند. این دستگاه ها فشار نهایی مورد نیاز را ایجاد می کنند، اما ممکن است به زمان پر شدن طولانی تری نیاز داشته باشند.
• نوع سوم یک پمپ با تبدیل فشار داخلی است. شکل زیر نشان می دهد که چگونه این راه حل فنی هوای فشرده را به یک پیستون دیفرانسیل همراه با دیافراگم ها اعمال می کند. افزایش سطح – معمولاً دو برابر بزرگتر یا بیشتر – باعث می شود که هوای فشرده مقدار متناسبی نیروی افزایش یافته را ایجاد کند. این نیروی تبدیل شده با افزایش فشار (دوبرابر) روی دیافراگم های تغذیه عمل می کند. کل ساختار برای کرنش زیاد ناشی از حداکثر فشار و همچنین کرنش ناشی از لجن ساینده معمولی طراحی شده است. به همین دلیل، محفظه پمپ از موادی مانند فولاد ضد زنگ یا پلی اتیلن (PE-UHMW) ساخته شده است. این ماده سخت عامل تعیین کننده ای در دوام پمپ است.

تصویر بالا اصل عملکرد یک پمپ دیافراگمی دوگانه با هوا با فشار تغذیه 15 بار (سری Almatec AHD) را نشان میدهد

تصویر بالا فاکتورهای سایش بر اساس فرآیند دوغاب شنی PE UHMW = 1 (بالا). PP = 7 (وسط)؛ فولاد = 1.6 (پایین) را نشان میدهد

استفاده از هوای فشرده برای تغذیه پمپ بسیار موثر است. پمپ با حداقل فضای مرده کار می کند، یعنی فضای داخل پمپ که باید با هوا پر شود بدون اینکه در فرآیند پمپاژ واقعی مشارکت داشته باشد. در نتیجه، پمپ همیشه دارای ذخایر توان کافی برای رسیدگی به حجم زیادی از فاضلاب است.

با معرفی نسل جدیدی از پمپ های فشار قوی AODD، اکنون یک نوع دیگر وجود دارد که محفظه بسیار مقاوم پمپ تبدیل فشار را با قسمتی از هوا ترکیب می کند که در آن هیچ تبدیلی صورت نمی گیرد بنابراین این نسخه برای همه کاربردها در شرایط بار سنگین، از فشارهای تغذیه کم تا کاربردهای فشار بالا تا 15 بار (218 psig) مناسب است. اگر کاربر پمپی را با چنین فشار هوای بالایی کار کند – چه از یک تقویت کننده خارجی باشد یا مستقیماً از کمپرسور – می تواند این کار را ایمن انجام دهد زیرا پمپ از نظر ساختاری برای چنین محدوده های فشاری طراحی شده است و نیازی نیست توسط تقویت کننده های خارجی کنار هم نگه داشته شوند.

تصویر بالا دو مدل از پمپ های فشار قوی AODD را برای استفاده در پرس های محفظه ای ارائه می دهد، سری AHD با تبدیل فشار داخلی و سری AHS برای استفاده با تقویت کننده خارجی.

این پمپ های جدید مجهز به دیافراگم های ویژه توسعه یافته با یک هسته فلزی یکپارچه برای عمر طولانی و توانایی تحمل بارهای سنگین هستند. هسته ولکانیزه دیافراگم از لایه های بسیار ضخیم الاستومری پشتیبانی می کند. برای انتقال نیروهای مکش، هسته نیز با منسوجات خاصی که به سختی در هر جهت قابل انعطاف است، تقویت می شود.

علاوه بر این، این پمپ ها را می توان با استفاده اختیاری از سنسوری ترکیب کرد که به حرکات دیافراگم پاسخ می دهد و به راحتی چرخه را کنترل می کند. بر این اساس، فرکانس ضربه آهسته که با فشار کامل همراه است، به ندرت سیگنالی را تحریک می کند. اگر از یک کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) برای برنامه‌ریزی یک پنجره زمانی استفاده شود که در آن یک ضربه باید انجام شود، اپراتور می‌داند که فشار محفظه پر است زمانی که هیچ سیگنال تولید شده توسط PLC در طول پنجره زمانی رخ ندهد.

هوای فشرده را می توان خاموش کرد و سیگنالی را برای اپراتور تنظیم کرد تا پرس را خالی کند. این روش صرفاً با ابزار فیزیکی عمل می کند و مستقل از فشارسنج های حساس و سنسورهای آلوده کننده در جریان فاضلاب است.

در نتیجه، هنگام انتخاب پمپ‌ها برای عملیات فیلتر پرس، پمپ‌های AODD راه‌حل واضحی هستند که دارای تعدادی مزیت عملیاتی می باشند. پمپ‌های جابجایی مثبت معمولی با محرک الکتریکی و عناصر کنترل دارای این ویژگی‌ها نیستند که مختص طراحی پمپ‌های AODD است، از جمله قابلیت کارکرد خشک، کنترل‌پذیری خوب و طراحی مکانیکی بدون واشر.

پمپ های دنده ای فیلترپرس (gear pump)

پمپ دنده ای نوعی پمپ جابجایی مثبت (PD) است. این سیال را با محصور کردن مکرر یک حجم ثابت با استفاده از چرخ دنده‌ها یا چرخ دنده‌های به هم پیوسته، حرکت می‌دهد و آن را به صورت مکانیکی با استفاده از یک عمل پمپاژ چرخه‌ای منتقل می‌کند. این جریان متناسب با سرعت چرخش چرخ دنده‌های خود جریانی بدون پالس ارائه می دهد.

پمپ‌های دنده‌ای جریان کارآمد و قابل اعتمادی را برای دستگاه پرس ارائه می‌کنند. با طراحی فشرده، چرخ دنده های مارپیچ با جابجایی مثبت کارآمد با تلورانس های محکم، تلفات مکانیکی و لغزش داخلی را کاهش می دهند تا بازده حجمی را به حداکثر برسانند.

پمپ فیلتر پرس دنده ای چگونه کار می کند؟

پمپ های دنده ای از عملکرد چرخ دنده ها برای انتقال مایعات استفاده می کنند. عنصر دوار یک آب بندی مایع با محفظه پمپ ایجاد می کند و در ورودی پمپ مکش ایجاد می کند. سیالی که به داخل پمپ کشیده می شود، در حفره های چرخ دنده های چرخان آن محصور شده و به تخلیه منتقل می شود. دو طرح اصلی پمپ دنده ای وجود دارد: خارجی و داخلی .

• پمپ دنده خارجی

یک پمپ دنده خارجی از دو چرخ دنده یکسان و به هم پیوسته تشکیل شده است که توسط شفت های جداگانه پشتیبانی می شود. به طور کلی، یک دنده توسط یک موتور هدایت می شود و چرخ دنده دیگر (دنده بیکار) را به حرکت در می آورد. در برخی موارد، هر دو شفت ممکن است توسط موتور هدایت شوند. شفت ها توسط یاتاقان ها در هر طرف بدنه پشتیبانی می شوند.

همانطور که چرخ دنده ها از شبکه در سمت ورودی پمپ فیلتر پرس خارج می شوند، یک حجم منبسط شده ایجاد می کنند. مایع به داخل حفره ها جریان می یابد و با ادامه چرخش چرخ دنده ها در مقابل محفظه پمپ توسط دندانه های چرخ دنده به دام می افتد. سیال محبوس شده از ورودی، به تخلیه، در اطراف محفظه منتقل می شود.

با قفل شدن دندانه های چرخ دنده ها در سمت تخلیه پمپ، حجم کاهش می یابد و سیال تحت فشار خارج می شود.

هیچ مایعی از طریق مرکز، بین چرخ دنده ها به عقب منتقل نمی شود، زیرا آنها در هم قفل هستند. تلرانس های نزدیک بین چرخ دنده ها و محفظه به پمپ امکان مکش در ورودی را می دهد و از نشت مایع از سمت تخلیه جلوگیری می کند (اگرچه احتمال نشت در مایعات با ویسکوزیته کم بیشتر است).

طرح‌های پمپ فیلتر فشاری دنده‌ای خارجی می‌توانند از چرخ دنده‌های spur، helical (مارپیچ) یا herringbone استفاده کنند.

• پمپ فیتر پرس دنده داخلی

یک پمپ دنده داخلی بر اساس یک اصل عمل می کند، اما دو چرخ دنده به هم پیوسته اندازه های متفاوتی دارند و یکی در داخل دیگری می چرخد.  چرخ دنده بزرگتر (روتور) یک چرخ دنده داخلی است، یعنی دارای دندانه های بیرون زده در داخل است. در داخل این یک چرخ دنده خارجی کوچکتر (دنده بیکار – فقط روتور به حرکت در می آید) خارج از مرکز نصب شده است.  این به گونه ای طراحی شده است که با روتور به هم متصل شود تا دندان های چرخ دنده در یک نقطه درگیر شوند.  یک پینیون و بوش که به محفظه پمپ وصل شده است، دستگاه بیکار را در موقعیت خود نگه می دارد. یک پارتیشن یا اسپیسر هلالی شکل ثابت، فضای خالی ایجاد شده توسط موقعیت نصب خارج از مرکز idler را پر می کند و به عنوان مهر و موم بین درگاه های ورودی و خروجی عمل می کند.

همانطور که چرخ دنده ها از شبکه در سمت ورودی پمپ خارج می شوند، یک حجم منبسط شده ایجاد می کنند. مایع به داخل حفره ها جریان می یابد و با ادامه چرخش چرخ دنده ها در مقابل پوشش و پارتیشن پمپ توسط دندانه های چرخ دنده به دام می افتد. سیال محبوس شده از ورودی، به تخلیه، در اطراف محفظه منتقل می شود.

با قفل شدن دندانه های چرخ دنده ها در سمت تخلیه پمپ، حجم کاهش می یابد و سیال تحت فشار خارج می شود. در طراحی پمپ دنده داخلی فقط از چرخ دنده های spur استفاده می شود.

کاربردهای اصلی پمپ های دنده ای چیست؟

پمپ های دنده ای معمولاً برای پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا مانند روغن، رنگ، رزین یا مواد غذایی استفاده می شوند. آنها در هر کاربردی که به دوز دقیق یا خروجی فشار بالا نیاز است ترجیح داده می شوند. خروجی یک پمپ دنده ای تحت تأثیر فشار قرار نمی گیرد، بنابراین در هر شرایطی که منبع تغذیه نامنظم است ترجیح داده می شود.

جدول زیر برخی از کاربردهای معمول پمپ های دنده ای خارجی و داخلی را فهرست می کند:

یک پمپ دنده ای یک سیال را با محصور کردن مکرر یک حجم ثابت در چرخ دنده ها یا چرخ دنده های به هم پیوسته حرکت می دهد و آن را به صورت مکانیکی منتقل می کند تا جریانی بدون پالس صاف متناسب با سرعت چرخش چرخ دنده های آن ارائه دهد. دو نوع اساسی وجود دارد: خارجی و داخلی. یک پمپ دنده خارجی از دو چرخ دنده یکسان و به هم پیوسته تشکیل شده است که توسط شفت های جداگانه پشتیبانی می شود. یک پمپ دنده داخلی دارای دو چرخ دنده به هم پیوسته با اندازه های مختلف است که یکی در داخل دیگری می چرخد.

پمپ های دنده ای معمولاً برای پمپاژ سیالات با ویسکوزیته بالا مانند روغن، رنگ، رزین یا مواد غذایی استفاده می شوند. آنها همچنین در کاربردهایی که دوز دقیق یا خروجی فشار بالا مورد نیاز است ترجیح داده می شوند. پمپ های دنده ای خارجی قادر به تحمل فشارهای بالاتر (تا 7500 psi) هستند در حالی که پمپ های دنده ای داخلی قابلیت مکش بهتری دارند و برای سیالات با ویسکوزیته بالا و حساس به برش مناسب تر هستند.

پمپ های روغنی دنده ای فیلترپرس

پمپ روغنی دنده ای برای انتقال مایعات با ویسکوزیته بالا مانند روغن روان کننده و روغن احتراق استفاده می شود. برای انتقال مایعات با ویسکوزیته کم (مانند آب و بنزین) و مایعات حاوی ناخالصی های ذرات معلق (که بر عمر مفید پمپ تأثیر می گذارد) مناسب نیست. به طور کلی برای حمل و نقل مواد روغنی مختلف مانند نفت خام، روغن دیزل، روغن روان کننده، روغن حیوانی و گیاهی و غیره استفاده می شود. مجهز به دندانه های مسی، می تواند مایعات با نقطه اشتعال پایین مانند بنزین، بنزن و غیره را حمل کند. دما نباید از 70 ℃ تجاوز کند و دمای سرویس پمپ روغن مقاوم در برابر دمای بالا نباید از 300 ℃ تجاوز کند. خود پمپ مجهز به شیر اطمینان است که در صورت اضافه بار نقش حفاظتی ایمنی را ایفا می کند.

پمپ های پره ای (vane pump)

پمپ های پره ای نوعی پمپ جابجایی مثبت دوار هستند. مجموعه ای از پره های پارو مانند که به صورت شعاعی بر روی روتور استوانه ای نصب شده اند، تعدادی محفظه ایجاد می کنند که می توان مایع را در آن به دام انداخت و از طریق سیستم حمل کرد. پره ها یک مهر و موم نزدیک به دیواره محفظه پمپاژ نگه می دارند و از نشت مایع به داخل پمپ جلوگیری می کنند. پمپ های پره ای به ویژه برای پمپاژ مایعات رقیق در فشارهای بالا مفید هستند. پمپ ها ضربان کم، جریان دقیق و دارای قطعات سخت شده برای مقاومت در برابر سایش و افزایش عمر پمپ هستند.

پمپ پره ای چگونه کار می کند؟

در طول یک چرخه چرخش، حجم بین پره های مجاور به دلیل موقعیت نصب غیرعادی روتور تغییر می کند. این عمل پمپاژ را ایجاد می کند. دو نوع اصلی پمپ پره ای وجود دارد: پره کشویی و پره انعطاف پذیر

در پمپ پره ای کشویی، پره ها در شکاف های شعاعی در یک روتور استوانه ای قرار می گیرند. هنگامی که پمپ ساکن است، پره ها در شکاف های خود قرار می گیرند. با این حال، هنگامی که شفت با سرعت کافی (حدود 700 دور در دقیقه) می‌چرخد، پره‌ها تحت نیروی گریز از مرکز به سمت بیرون حرکت می‌کنند و تماس نزدیک با حلقه بادامک سوراخ‌دار در اطراف دیواره بدنه را حفظ می‌کنند. پره ها همچنین ممکن است دارای بار فنری باشند تا از تماس حتی زمانی که پمپ متوقف است اطمینان حاصل شود. هر گونه سایش در لبه پره ها با گسترش بیشتر جبران می شود.

در یک پمپ پره ای منعطف، روتور یا پروانه از یک ماده انعطاف پذیر ساخته شده است که دارای چندین لوب انعطاف پذیر است که تماس را با حلقه بادامک سوراخ دار و محفظه پمپ حفظ می کند. روتور آفست و کمی بزرگتر از محفظه پمپ است، بنابراین پره ها در سمت “کوتاه” چرخه فشرده شده و دوباره در سمت مخالف منبسط می شوند زیرا با شکل داخلی محفظه پمپ مطابقت دارند. این عمل محفظه های جداگانه ای بین پره ها ایجاد می کند که در ورودی پمپ گسترش یافته و مکش ایجاد می کند و در خروجی فشرده می شود و باعث تخلیه می شود. مقداری سایش روی لوب های روتور را می توان تحمل کرد زیرا بزرگتر از پوشش پمپ است.

بدنه پمپ پره ای می تواند متعادل، نامتعادل یا متغیر باشد. پمپ‌های نشان‌داده‌شده در شکل بالا طرح‌های نامتعادل هستند، زیرا روتور آفست است: مرکز محور محرک و مرکز پوشش پمپ در یک راستا نیستند. اختلاف فشار بین ورودی و خروجی می تواند باعث ارتعاش و افزایش سایش در یاتاقان های محور محرک شود. در طراحی متعادل، مرکز محفظه پمپ و روتور بر هم منطبق هستند (شکل زیر). برای رسیدن به این هدف، و همچنان ایجاد همان عملکرد، حفره پمپاژ به جای دایره، بیضوی است. جفت ورودی و خروجی در طرف مقابل پمپ نیز هرگونه عدم تعادل فشار را از بین می برد. در طراحی متغیر، ابعاد محفظه پمپاژ می تواند متفاوت باشد. این ویژگی باعث می شود تا میزان تخلیه پمپ تنظیم شود.

چندین طرح دیگر از جمله پمپ های پره خارجی وجود دارد. در اینها، پره ها (منعطف یا صلب) به جای روتور در محفظه پمپ نصب می شوند. پمپ های این نوع برای جابجایی سیالات حاوی جامدات ترجیح داده می شوند.

مزایای پمپ پره ای

پمپ های فیلتر پرس پره ای برای پمپاژ مایعات با ویسکوزیته کم تا متوسط، از جمله آنهایی که گازهای حباب دار دارند، ایده آل هستند و می توانند خروجی دقیق، صاف و با ضربان کم داشته باشند. با فشار تغذیه متغیر، یک پمپ پره ای به ارائه جریان ثابت ادامه می دهد. آنها به ویژه برای پرایمینگ خشک، سهولت نگهداری و ویژگی های مکش خوب در طول عمر پمپ مورد توجه قرار می گیرند. هیچ تماس داخلی فلز با فلز وجود ندارد و پمپ ها از طریق گسترش پره سایش را به خودی خود جبران می کنند. پمپ های پره ای می توانند مایعات رقیق را در فشارهای نسبتاً بالا تحمل کنند و می توانند برای مدت کوتاهی خشک شوند. آنها همچنین برگشت پذیر هستند بنابراین می توان از آنها برای بارگیری و تخلیه یک وسل استفاده کرد و همچنین اطمینان حاصل کرد که مایع به طور کامل از شیلنگ های تحویل بازیابی می شود.

معایب پمپ پره ای فیلتر پرس

راندمان پمپ پره ای با افزایش ویسکوزیته سیال کاهش می یابد بنابراین برای مایعات با ویسکوزیته بالا مناسب نیستند. حداکثر فشار دیفرانسیل برای عملکرد پمپ پره ای حدود 15 بار است. پمپ های پره ای انعطاف پذیر را می توان برای پمپاژ مایعات حاوی جامدات استفاده کرد اما پمپ های پره ای کشویی برای مایعات تمیز مناسب تر هستند. پمپ های پره ای انعطاف پذیر را می توان با دوغاب استفاده کرد، اما ممکن است لازم باشد سرعت پمپ را برای محدود کردن سایش محدود کنید. پمپ های پره ای در هنگام استفاده با خوراک های حاوی مواد ساینده مستعد ساییدگی هستند و معمولاً نیاز به محافظت توسط فیلتر سمت مکش دارند.

مگر اینکه پمپ از یک کوپلینگ مغناطیسی استفاده کند، درایو به یک نوع مهر و موم شفت نیاز دارد و این می تواند منبع نشتی باشد. از نظر مکانیکی، پمپ‌های پره‌ای با قطعات زیادی پیچیده هستند، اما هرگونه تعمیر و نگهداری برای جایگزینی پره‌های فرسوده یا مهر و موم شفت عموماً ساده و ارزان است. مانند اکثر پمپ های جابجایی مثبت، در صورت انسداد پایین دست، نوعی کاهش فشار ضروری است. پمپ‌های پره‌ای با پره‌های متعدد اساساً جریانی بدون پالس ایجاد می‌کنند، اما ضربان ممکن است در سرعت‌های پایین با پمپ‌هایی که فقط با یک یا دو پره نصب شده‌اند مشکل ساز باشد.

پره ها از چه موادی ساخته شده اند؟

پره های کشویی اغلب از موادی ساخته می شوند که قابلیت روانکاری خود را دارند، بنابراین می توانند به راحتی داخل شیارهای روتور خود و در مقابل بدنه خود بلغزند. آنها از کربن، PEEK برای مقاومت شیمیایی، PTFE تقویت شده با الیاف شیشه یا برنز موجود هستند.

روتورهای پمپ های پره ای انعطاف پذیر در طیف وسیعی از مواد برای سازگاری شیمیایی با سیالات پمپ شده در دسترس هستند. به عنوان مثال: لاستیک طبیعی (برای مایعات مبتنی بر آب)، نئوپرن، لاستیک نیتریل (برای غذاها، چربی‌ها، سوخت‌ها و روغن‌ها، EPDM (برای غذاها، مایعات داغ، مایعات اسیدی و قلیایی) یا کاربید سیلیکون (برای دما بسیار بالا).

پمپ های پره ای برای چه کاربردهایی استفاده می شوند؟

کاربردهای معمولی که در آن پمپ های پره ای استفاده می شود عبارتند از:

• فیلترپرس ها
• انتقال گاز مایع
• بارگیری و انتقال سوخت در سیستم های خودرو و هوانوردی
• خنک کننده های تبرید: آمونیاک، فریون
• صنایع شیمیایی: انتقال اسیدها، حلال ها، محلول های آبی
• حلال ها، محلول های آبی
• دستگاه های توزیع کننده نوشیدنی

پمپ فیتر پرس پیستونی (piston pump)

پمپ پیستونی را می توان به عنوان یک پمپ جابجایی مثبت تعریف کرد. این پمپ ها از پیستون، دیافراگم و در غیر این صورت پیستون برای حرکت مایعات استفاده می کنند. این پمپ ها از شیرهای چک به عنوان شیر ورودی و خروجی استفاده می کنند. پمپ پیستونی عمومی یک پمپ دوار است که از چرخ یا شفت گردان برای کارکرد پیستون استفاده می کند.

قطعه گردان را می توان از مرکز به یک شفت وصل کرد و این شفت را می توان به پیستون متصل کرد. هنگامی که قطعه گردان می پیچد، شفت و همچنین پیستون را به سمت پایین هدایت می کند تا آن را به عقب بکشد.

عملکرد پمپ پیستونی مشابه پمپ های PD (positive displacement)  است. زیرا با کمک مکانیزم پمپاژ نیرویی برای افزایش حجم مایع کار می کنند. این پمپ ها می توانند از انرژی منابع برق استفاده کنند.

انواع پمپ های پیستونی

این پمپ ها به انواع مختلفی از جمله پمپ بالابر، پمپ نیرو، پمپ محوری و پمپ پیستونی شعاعی طبقه بندی می شوند. از این پمپ ها، پمپ های بالابر و نیرو می توانند به صورت دستی و با کمک موتور کار کنند.

جنس مواد مورد استفاده برای طراحی پمپ پیستونی عمدتاً به کاربرد پمپ بستگی دارد. جنس محفظه و سیلندر باید از استحکام کافی برخوردار باشند و همچنین باید در مجاورت شرایط محیط کار مقاومت کنند. مواد برای تماس با مدیا های پمپ شده نیاز به مقاومت در برابر هرگونه زنگ زدگی ناشی از مایع دارند. برخی از انواع مواد مورد استفاده در این پمپ در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

• چدن قدرت کششی، استحکام و مقاومت در برابر خراش بالا را ارائه می دهد که معادل با درجه نیروی بالا است.
• مواد پلاستیکی ارزان هستند و همچنین مقاومت زیادی در برابر زنگ زدگی و همچنین حمله شیمیایی دارند.
• آلیاژهای فولاد ضد زنگ ایمنی را در برابر زنگ زدگی و مواد شیمیایی ایجاد می کنند و در مقایسه با پلاستیک ها دارای قدرت کششی بالاتری هستند که معادل با درجه فشار برتر است.
• انواع دیگر مواد مورد استفاده برای طراحی پمپ عمدتا شامل آلومینیوم، برنج، برنز، سرامیک و آلیاژ نیکل است.

مزایای پمپ فیلتر پرس پیستونی

• دامنه فشار گسترده
• نیرو را می توان بدون حرکت نرخ جریان مدیریت کرد.
• نرخ جریان و تغییرات فشار نتیجه کمی در عمل دارد.
• در جابجایی سیالات غلیظ، دوغاب ها و همچنین ساینده ها با طراحی دستگاه کنترل خوب مهارت دارد.

معایب پمپ پیستونی

• هزینه تعمیر و نگهداری و عملیات معمولاً حجیم و سنگین است
• نرخ جریان کمتری را مدیریت می کنند
• جریان ضربان دار است