در این پست از مجله دانشگاه آب ما دوزینگ پمپ دیافراگمی را به همراه اجزا و عملکرد آن ها مورد برسی قرار داده ایم. علاوه بر این، انواع دوزینگ پمپ های دیافراگمی را به همراه مزایا و کاربرد آنها در صنایع مختلف بیان کرده ایم.
دوزینگ پمپ دیافراگمی
دوزینگ پمپ دیافراگمی یک نوع پمپ جابجایی مثبت است که برای تزریق دقیق حجم معینی از سیال به یک سیستم یا فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. این پمپ ها به دلیل دقت بالا و قابلیت کنترل جریان، در بسیاری از صنایع از جمله صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، و تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارند. در این مقاله به بررسی عملکرد، اجزای اصلی، انواع، و کاربردهای دوزینگ پمپ دیافراگمی پرداخته می شود.
بیشتر بخوانید: دوزینگ پمپ چیست؟
اجزای دوزینگ پمپ دیافراگمی
- دیافراگم
دیافراگم یکی از اجزای کلیدی و مهم در دوزینگ پمپ های دیافراگمی است که نقش اساسی در عملکرد این نوع پمپ ها ایفا می کند. این قطعه مسئول جابجایی سیال و کنترل دقیق حجم تزریق شده است، بدون اینکه سیال با قطعات مکانیکی داخلی پمپ تماس داشته باشد. عملکرد دیافراگم در دوزینگ پمپ به عنوان یک سطح انعطاف پذیر است که با حرکت رفت و برگشتی، سیال را به داخل پمپ مکش کرده و سپس آن را به سمت خروجی هدایت می کند، که به دو روش مکانیکی و هیدرولیکی انجام می شود.
دیافراگم به دلیل انعطاف پذیری بالا و عدم تماس مستقیم با اجزای محرک پمپ، امکان انتقال سیالات خورنده، سمی و حتی ویسکوز (چسبناک) را بدون آسیب به قطعات داخلی فراهم می کند. این ویژگی از خرابی های ناشی از خوردگی یا واکنش شیمیایی بین سیال و اجزای داخلی پمپ جلوگیری می کند.
دیافراگم باید از موادی ساخته شود که دارای ویژگی های خاصی مانند انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و سایش، و پایداری در برابر مواد شیمیایی باشد. جنس دیافراگم بسته به نوع سیال و شرایط کاری پمپ متفاوت است. برخی از مواد رایج مورد استفاده در ساخت دیافراگم ها عبارتند از:
PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن یا تفلون)
PTFE یکی از متداول ترین مواد برای ساخت دیافراگم در دوزینگ پمپ ها است. این ماده به دلیل مقاومت بسیار بالایی که در برابر مواد شیمیایی خورنده دارد، در صنایعی که با سیالات اسیدی، بازی و یا مواد خورنده سر و کار دارند، بسیار پرکاربرد است. PTFE همچنین در دماهای بالا مقاومت خوبی دارد و به راحتی تغییر شکل نمی دهد. از دیگر ویژگی های مهم PTFE می‌توان به نچسب بودن و مقاومت در برابر سایش اشاره کرد.
EPDM (اتیلن پروپیلن دی‌مونومر)
EPDM یک ماده لاستیکی است که برای دیافراگم هایی که در تماس با سیالات غیرخورنده یا ملایم مانند آب و برخی مواد شیمیایی ضعیف قرار دارند، استفاده می شود. این ماده انعطاف پذیری خوبی دارد و در برابر ازون، اشعه UV و بسیاری از اسید ها و قلیاهای ضعیف مقاومت می کند. از این رو، برای کاربرد های عمومی مناسب است.
دیافراگم دارای ویژگی های خاصی است از جمله: دیافراگم باید قابلیت حرکت مکرر به جلو و عقب را بدون ترک خوردن یا شکستگی داشته باشد. به دلیل اینکه بسیاری از سیالاتی که دوزینگ پمپ ها منتقل می کنند خورنده هستند، دیافراگم باید مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی داشته باشد. دیافراگم باید از موادی ساخته شود که طول عمر بالایی داشته و در مقابل سایش و پارگی مقاوم باشد. دیافراگم باید بتواند فشارهای بالا را تحمل کند بدون اینکه تغییر شکل دهد یا خراب شود. در بسیاری از کاربردهای صنعتی، دما می تواند بسیار بالا یا پایین باشد. بنابراین دیافراگم باید بتواند در برابر تغییرات دمایی مقاومت کند.
- موتور
موتور دوزینگ پمپ دیافراگمی یکی از اجزای کلیدی این نوع پمپ ها است که وظیفه تأمین نیروی مکانیکی لازم برای حرکت دیافراگم را بر عهده دارد. موتور دوزینگ پمپ به طور مستقیم یا غیرمستقیم دیافراگم را به جلو و عقب حرکت می دهد تا سیال به داخل محفظه پمپ کشیده شده و سپس به خارج از آن پمپاژ شود. این حرکت باید با دقت بسیار بالا و به صورت مداوم و کنترل شده انجام شود تا تزریق سیال به‌طور دقیق و متناسب با نیاز سیستم انجام گیرد. عملکرد موتور دوزینگ پمپ دیافراگمی شامل تبدیل انرژی الکتریکی یا هیدرولیکی به حرکت مکانیکی است که دیافراگم را به حرکت درمی‌آورد. این حرکت به صورت تناوبی (رفت و برگشتی) انجام می شود و باعث می شود که دیافراگم منبسط و منقبض شود. این عملکرد در دو مرحله مکش و تخلیه اتفاق می افتد.
موتور های دوزینگ پمپ دیافراگمی بر اساس نوع منبع انرژی و نحوه انتقال قدرت به دیافراگم به دو دسته اصلی موتور های الکتریکی و هیدرولیکی تقسیم بندی می شوند. پمپ های هیدرولیکی معمولاً دقت و کنترل بیشتری نسبت به پمپ های مکانیکی دارند و برای تزریق مواد شیمیایی خورنده و سمی یا در شرایطی که نیاز به فشار بسیار بالا است، مناسب تر هستند. از آنجایی که در این پمپ ها دیافراگم به صورت غیرمستقیم و توسط فشار سیال هیدرولیکی حرکت می کند، عمر مفید موتور و قطعات داخلی بیشتر است.
جنس موتور دوزینگ پمپ دیافراگمی بسته به نوع کاربرد و شرایط محیطی ممکن است متفاوت باشد. در محیط های صنعتی که با مواد شیمیایی خورنده یا شرایط آب و هوایی نامساعد مواجه هستیم، نیاز به استفاده از موتور هایی با مقاومت بالا در برابر خوردگی و فشار است. جنس موتور و قطعات مرتبط با آن باید به‌گونه ای باشد که در برابر حرارت، رطوبت و مواد شیمیایی مقاوم باشد. موتور های دوزینگ پمپ معمولاً از فلزات مقاومی مانند فولاد ضدزنگ (استنلس استیل) ساخته می شوند. این فلزات مقاومت بالایی در برابر خوردگی و سایش دارند و می توانند در شرایط محیطی سخت عمر طولانی داشته باشند. در برخی موارد، موتور های دوزینگ پمپ ممکن است با پوشش های خاصی مانند پوشش های اپوکسی یا نیکل کاری برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و مواد شیمیایی پوشانده شوند.
بیشتر بخوانید: دوزینگ پمپ آنتی اسکالانت
- شیر های ورودی و خروجی
شیرهای ورودی و خروجی دوزینگ پمپ دیافراگمی از اجزای بسیار حیاتی این پمپ ها هستند که نقش کلیدی در کنترل جریان سیال و جلوگیری از برگشت آن دارند. این شیرها نه تنها باعث کنترل جهت جریان سیال می شوند، بلکه به دقت پمپاژ و عملکرد صحیح پمپ نیز کمک می کنند.
شیر ورودی (Inlet Valve)
شیر ورودی مسئول اجازه دادن به ورود سیال به محفظه پمپ است. زمانی که دیافراگم در مرحله مکش قرار دارد (یعنی به عقب حرکت می کند و محفظه پمپ خلأ نسبی ایجاد می کند)، شیر ورودی باز شده و اجازه می دهد سیال به داخل محفظه وارد شود. این شیر به گونه ای طراحی شده که وقتی دیافراگم در مرحله تخلیه یا فشار قرار دارد (یعنی به جلو حرکت می کند و سیال از محفظه به سمت بیرون رانده می شود)، بسته می شود و از برگشت سیال جلوگیری می کند.
شیر خروجی (Outlet Valve)
شیر خروجی به گونه ای کار می کند که در مرحله تخلیه، زمانی که دیافراگم به جلو حرکت می کند و سیال را تحت فشار قرار می دهد، باز شده و سیال به سیستم یا لوله کشی منتقل می شود. این شیر نیز به محض اتمام مرحله تخلیه بسته می شود تا از برگشت سیال به داخل محفظه جلوگیری کند.
شیرهای ورودی و خروجی در دوزینگ پمپ های دیافراگمی به عنوان شیرهای یک طرفه عمل می کنند. این شیرها معمولاً دارای مکانیزم هایی مانند فنر یا بال می باشند که به آن ها اجازه می دهد در پاسخ به فشار جریان سیال به صورت خودکار باز و بسته شوند. نکات عملکردی این پمپ ها عبارتند از: کنترل جریان سیال، جلوگیری از برگشت سیال و تحمل فشار. برای انتخاب شیرهای ورودی و خروجی مناسب در دوزینگ پمپ های دیافراگمی باید به عوامل مختلفی توجه کرد مانند: نوع سیال، فشار و دمای عملیاتی، دقت و حساسیت، هزینه و نگهداری.
انتخاب جنس مناسب برای شیرهای ورودی و خروجی در دوزینگ پمپ های دیافراگمی به نوع سیال، شرایط عملیاتی (مانند فشار و دما)، و میزان خورندگی سیال بستگی دارد. پلی‌پروپیلن (PP): یکی از رایج ترین مواد در ساخت شیرهای ورودی و خروجی، پلی‌پروپیلن است. این ماده مقاومت بالایی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی خورنده مانند اسید ها و بازها دارد و نسبت به هزینه ای که دارد، مقاومت خوبی ارائه می‌دهد. پلی‌وینیلیدین فلوراید (PVDF): این ماده پلاستیکی دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی و مقاومت مکانیکی مناسب است. PVDF معمولاً در کاربردهایی که سیالات بسیار خورنده یا دمای بالا وجود دارد استفاده می شود. (PTFE): تفلون یکی از مقاوم ترین مواد در برابر انواع مواد شیمیایی خورنده است. این ماده به دلیل خواص ضد چسبندگی و مقاومت در برابر دمای بالا، گزینه‌ای عالی برای شیرهای پمپ هایی است که با سیالات بسیار خورنده کار می کنند.
- محفظه پمپ
محفظه پمپ یکی از اجزای کلیدی دوزینگ پمپ های دیافراگمی است که نقش مهمی در عملکرد و ایمنی پمپ ایفا می کند. این بخش، سیال را در خود نگه می دارد و فضای مورد نیاز برای حرکت دیافراگم را فراهم می کند تا سیال با دقت بالا به سیستم تزریق شود. محفظه پمپ فضایی است که در آن دیافراگم برای جابجایی سیال عمل می کند. وقتی دیافراگم به سمت عقب حرکت می کند (مکش)، فشار داخل محفظه کاهش می یابد و سیال از طریق شیر ورودی به داخل محفظه جریان می یابد. سپس وقتی دیافراگم به جلو حرکت می کند (تخلیه)، حجم محفظه کاهش پیدا کرده و سیال تحت فشار از طریق شیر خروجی به بیرون رانده می شود. این فرآیند به طور مداوم تکرار می شود و به این ترتیب سیال با دقت و کنترل به سیستم تزریق می شود.
محفظه پمپ نقش حیاتی در کارایی و عملکرد ایمن دوزینگ پمپ ایفا می کند. عملکرد صحیح محفظه به صورت زیر بر عملکرد پمپ تاثیر می‌گذارد: جلوگیری از نشتی سیال، ایجاد فشار مناسب و محافظت از اجزای داخلی پمپ.
جنس محفظه پمپ دوزینگ پمپ های دیافراگمی با توجه به نوع سیال مورد استفاده، شرایط کاری، و محیطی که پمپ در آن کار می‌کند متفاوت است. محفظه ها باید از موادی ساخته شوند که در برابر فشار، خوردگی و تاثیرات شیمیایی مقاومت بالایی داشته باشند. برخی از جنس های رایج برای ساخت محفظه دوزینگ پمپ دیافراگمی عبارتند از: پلی پروپیلن (PP): پلی‌پروپیلن یکی از مواد پر کاربرد در ساخت محفظه های دوزینگ پمپ است. این ماده سبک و مقاوم در برابر بسیاری از مواد شیمیایی خورنده است. از پلی‌پروپیلن بیشتر در کاربردهای تصفیه آب و فاضلاب و انتقال سیالات غیرخورنده استفاده می شود. فولاد ضد زنگ یکی از قوی ترین و مقاوم ترین مواد برای ساخت محفظه پمپ است. این ماده علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی، می تواند فشارهای بالا را نیز تحمل کند. دوزینگ پمپ هایی که برای انتقال سیالات تحت فشار یا مواد خورنده مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً از محفظه های فولادی ضد زنگ بهره می برند. PTFE که با نام تجاری تفلون نیز شناخته می شود، یکی از مقاوم ترین مواد در برابر انواع مواد شیمیایی است. این ماده به دلیل خواص ضد چسبندگی و مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، در ساخت محفظه پمپ هایی که با مواد خورنده شدید مانند اسید ها و باز های قوی کار می کنند، کاربرد دارد.
نحوه عملکرد دوزینگ پمپ دیافراگمی
عملکرد دوزینگ پمپ دیافراگمی بر اساس جابجایی مثبت است. در این نوع پمپ‌ها، دیافراگم به وسیله یک محرک مکانیکی یا هیدرولیکی به جلو و عقب حرکت می کند. در مرحله مکش (ورودی)، دیافراگم منبسط می شود و سیال از طریق شیر ورودی به داخل محفظه پمپ جذب می شود. در مرحله تخلیه (خروجی)، دیافراگم منقبض می شود و سیال تحت فشار از طریق شیر خروجی به سیستم یا لوله کشی منتقل می شود.
این فرایند به صورت مداوم تکرار می شود و سیال به طور پیوسته با نرخ جریان ثابت و قابل کنترل به سیستم وارد می شود. یکی از مزایای دوزینگ پمپ های دیافراگمی این است که نیازی به تماس مستقیم قطعات داخلی پمپ با سیال وجود ندارد؛ به این دلیل که دیافراگم به عنوان یک سد میان سیال و مکانیزم محرک عمل می کند، که این ویژگی باعث افزایش عمر قطعات داخلی و ایمنی پمپ می شود.
انواع پمپ تزریق دیافراگمی
دوزینگ پمپ های دیافراگمی را می توان بر اساس نوع محرک یا نوع دیافراگم دسته بندی کرد.
- دوزینگ پمپ دیافراگمی مکانیکی
دوزینگ پمپ های دیافراگمی مکانیکی یکی از انواع پر کاربرد دوزینگ پمپ ها هستند که در آن ها حرکت دیافراگم به طور مستقیم توسط یک مکانیزم مکانیکی (مانند اهرم یا میله ی محرک) انجام می‌شود. این پمپ ها به دلیل ساختار ساده تر و هزینه های کمتر در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری استفاده می شوند.
نیروی محرک در این نوع پمپ توسط یک موتور الکتریکی یا دستی تولید شده و از طریق یک اهرم یا میله محرک به دیافراگم منتقل می شود. این بخش مکانیکی معمولاً شامل یک سیستم بادامکی است که حرکت دورانی موتور را به حرکت خطی دیافراگم تبدیل می کند. عملکرد دوزینگ پمپ دیافراگمی مکانیکی بر اساس اصل جابجایی مثبت است.
- دوزینگ پمپ دیافراگمی هیدرولیکی
دوزینگ پمپ دیافراگمی هیدرولیکی (Hydraulic Diaphragm Dosing Pumps) یکی از پیشرفته ترین و دقیق ترین انواع دوزینگ پمپ ها هستند که برای تزریق و انتقال دقیق سیالات در کاربردهای مختلف صنعتی به کار می روند. این پمپ ها به دلیل دقت بالا، ایمنی در برابر نشتی و توانایی کارکرد در شرایط فشار بالا، گزینه ای مناسب برای صنایع شیمیایی، نفت و گاز، پتروشیمی، و تصفیه آب و فاضلاب محسوب می شوند.
در این نوع پمپ ها، یک سیال هیدرولیکی به عنوان واسطه عمل می کند. این سیال تحت فشار قرار گرفته و دیافراگم را به حرکت درمی‌آورد. فشار سیال هیدرولیکی از طریق یک پیستون یا مکانیزم محرک ایجاد می شود. در برخی مدل ها، یک مخزن تعادل وجود دارد که فشار سیال هیدرولیکی را تثبیت کرده و نوسانات را کاهش می دهد.
دوزینگ پمپ های دیافراگمی هیدرولیکی به دلیل طراحی و عملکرد منحصر به فرد خود دارای مزایای بسیاری هستند که این پمپ‌ها را در کاربردهای صنعتی و حساس بسیار محبوب کرده است. برخی از این مزایا عبارتند از: دقت بسیار بالا، قابلیت کار در فشار های بالا، ایمنی و جلوگیری از نشتی و انعطاف پذیری بالا در استفاده از سیالات مختلف.
مزایا
دوزینگ پمپ های دیافراگمی به دلیل ویژگی های خاص خود، مزایای متعددی دارند که باعث شده در صنایع مختلف بسیار محبوب باشند. برخی از این مزایا عبارتند از:
- دقت بالا: دوزینگ پمپ های دیافراگمی قادر به تزریق مقادیر دقیق و کنترل شده از سیالات هستند، که این امر در کاربردهای حساس بسیار اهمیت دارد.
- مقاومت در برابر مواد شیمیایی خورنده: استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی در ساخت دیافراگم و اجزای در تماس با سیال باعث افزایش عمر مفید پمپ می شود.
- ایمنی بالا: عدم تماس مستقیم دیافراگم با سیال خطر نشتی مواد شیمیایی خطرناک را کاهش می دهد.
- انعطاف پذیری: این پمپ ها قابلیت کارکرد با انواع سیالات از جمله سیالات غلیظ، خورنده و سمی را دارند.
- نگهداری ساده: ساختار ساده و اجزای مقاوم به این معنی است که نگهداری و تعمیر این پمپ ها به طور کلی آسان و کم هزینه است.
بیشتر بخوانید: دوزینگ پمپ برای تصفیه آب
کاربرد های دوزینگ پمپ دیافراگمی
- صنایع آب و فاضلاب
در فرآیند تصفیه آب و فاضلاب، کنترل دقیق میزان مواد شیمیایی ضروری است تا کیفیت آب به استانداردهای تعیین شده برسد. تزریق کلر برای ضدعفونی کردن و از بین بردن باکتری ها و میکروارگانیسم های مضر. تزریق مواد تنظیم کننده PH برای کنترل و تعدیل سطح اسیدی یا قلیایی آب. برای تزریق مواد منعقد کننده و باز دارنده ها.
- صنایع شیمیایی
صنایع شیمیایی یکی از بزرگ ترین مصرف کنندگان دوزینگ پمپ های دیافراگمی هستند. این پمپ ها برای تزریق مواد شیمیایی خورنده و خطرناک به خطوط تولید استفاده می شوند، به طوری که دقت و ایمنی تزریق بسیار مهم است. برای تزریق مواد اسید و باز و مواد افزودنی کاربرد دارد.
- صنایع غذایی و نوشیدنی
در صنایع غذایی و نوشیدنی، دوزینگ پمپ های دیافراگمی برای تزریق دقیق افزودنی های غذایی، نگهدارنده ها و مواد ضدعفونی کننده به کار می روند. این پمپ ها به دلیل دقت بالا و ایمنی در برابر نشتی، برای این کاربردهایی مانند تزریق مواد نگهدارنده، طعم دهنده و رنگ ها، مواد ضد عفونی کننده بسیار مناسب هستند.
- صنایع دارویی
در صنایع داروسازی، دوزینگ پمپ های دیافراگمی به دلیل دقت بالا در تزریق و کنترل مواد شیمیایی به فرآیندهای تولید دارو استفاده می شوند.
- صنایع کاغذ و خمیر کاغذ
در فرآیندهای تولید کاغذ و خمیر کاغذ، کنترل دقیق تزریق مواد شیمیایی برای بهبود کیفیت و خواص محصول نهایی بسیار مهم است.
