پمپ دیافراگمی چیست و چگونه کار می‌کند؟ راهنمای کامل

تاریخ ارسال : 1404/03/18

پمپ دیافراگمی یکی از انواع پمپ‌های جابجایی مثبت است که با استفاده از حرکت رفت و برگشتی یک یا دو دیافراگم انعطاف‌پذیر (معمولاً از جنس تفلون یا لاستیک)، سیالات مختلف را منتقل می‌کند. این پمپ‌ها به دلیل عدم تماس قطعات متحرک داخلی با سیال، گزینه‌ای ایده‌آل برای پمپاژ مواد خورنده، غلیظ، ساینده و حساس هستند.

پمپ دیافراگمی (Diaphragm Pump)، یکی از پرکاربردترین و متنوع‌ترین انواع پمپ‌های جابجایی مثبت (Positive Displacement) در صنعت است که با بهره‌گیری از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر و حرکت رفت و برگشتی آن، وظیفه انتقال طیف وسیعی از سیالات را بر عهده دارد. این پمپ‌ها به دلیل ساختار منحصربه‌فرد و قابلیت‌های ویژه‌شان، در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، نفت و گاز و تصفیه فاضلاب کاربرد گسترده‌ای دارند.

پمپ دیافراگمی چیست؟

پمپ دیافراگمی نوعی پمپ است که عمل پمپاژ سیال را از طریق حرکت رفت و برگشتی یک یا دو دیافراگم انعطاف‌پذیر انجام می‌دهد. این دیافراگم که معمولاً از جنس تفلون (PTFE)، لاستیک یا سایر مواد پلیمری مقاوم ساخته می‌شود، محفظه پمپ را به دو بخش مجزا تقسیم می‌کند: بخش سیال و بخش هوا یا روغن (بسته به نوع پمپ). حرکت این دیافراگم باعث تغییر حجم محفظه سیال شده و در نتیجه، مکش و رانش سیال را به همراه دارد.

یکی از بزرگترین مزایای این ساختار، عدم تماس مستقیم قطعات متحرک داخلی پمپ با سیال است که این امر پمپ‌های دیافراگمی را برای انتقال سیالات خورنده، حساس، ساینده و با ویسکوزیته بالا به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل می‌کند.

نحوه عملکرد پمپ دیافراگمی

اساس کار پمپ دیافراگمی بر پایه ایجاد اختلاف فشار در دو طرف دیافراگم استوار است. این فرآیند در دو مرحله اصلی، مکش (Suction) و رانش (Discharge)، صورت می‌پذیرد. در مدل‌های رایج دو دیافراگمی که با هوای فشرده کار می‌کنند (AODD - Air-Operated Double Diaphragm)، این چرخه به صورت زیر است:ورود هوای فشرده: هوای فشرده از طریق یک شیر توزیع هوا (Air Valve) به پشت یکی از دیافراگم‌ها (دیافراگم شماره ۱) هدایت می‌شود.

مرحله رانش: فشار هوا، دیافراگم شماره ۱ را به سمت داخل محفظه سیال هل می‌دهد. این حرکت باعث کاهش حجم محفظه و افزایش فشار سیال می‌شود. در نتیجه، شیر خروجی باز شده و سیال به بیرون پمپ رانده می‌شود.

مرحله مکش (همزمان): دو دیافراگم توسط یک شفت به یکدیگر متصل هستند. حرکت دیافراگم شماره ۱ به سمت داخل، دیافراگم شماره ۲ را به سمت بیرون (به سمت محفظه هوا) می‌کشد. این عمل باعث افزایش حجم در محفظه سیال دوم و ایجاد یک خلاء نسبی می‌شود.

ورود سیال: خلاء ایجاد شده، شیر ورودی محفظه دوم را باز کرده و سیال از طریق لوله ورودی به داخل پمپ مکیده می‌شود.

تغییر مسیر هوا: پس از رسیدن دیافراگم‌ها به انتهای کورس حرکتی خود، شیر توزیع هوا به طور خودکار مسیر هوای فشرده را تغییر داده و آن را به پشت دیافراگم شماره ۲ هدایت می‌کند.

تکرار چرخه: با ورود هوا به پشت دیافراگم شماره ۲، چرخه معکوس می‌شود. دیافراگم شماره ۲ عمل رانش را انجام داده و دیافراگم شماره ۱ که اکنون به سمت داخل کشیده می‌شود، عمل مکش را برای محفظه خود تکرار می‌کند. این تناوب مداوم، یک جریان سیال پیوسته (هرچند با کمی نوسان) را در خروجی پمپ ایجاد می‌کند.

 

اجزای اصلی پمپ دیافراگمی

یک پمپ دیافراگمی از اجزای کلیدی زیر تشکیل شده است:

• دیافراگم‌ها (Diaphragms): قلب تپنده پمپ که وظیفه اصلی مکش و رانش سیال را بر عهده دارند.
• شیرهای توپی (Ball Valves): در ورودی و خروجی هر محفظه قرار دارند و با عملکرد یک‌طرفه خود، جهت جریان سیال را کنترل می‌کنند.
• نشیمنگاه شیر (Valve Seats): محل قرارگیری و آب‌بندی شیرهای توپی هستند.
• شیر توزیع هوا (Air Valve): در پمپ‌های بادی، وظیفه هدایت متناوب هوای فشرده به پشت دیافراگم‌ها را دارد.
• منیفولدهای ورودی و خروجی (Manifolds): مسیرهای ورود و خروج سیال به پمپ هستند.
• بدنه پمپ (Pump Housing): پوسته اصلی که تمامی قطعات را در بر می‌گیرد و معمولاً از جنس فلز (آلومینیوم، چدن، فولاد ضد زنگ) یا پلاستیک (پلی‌پروپیلن، PVDF) ساخته می‌شود.

انواع پمپ‌های دیافراگمی

پمپ‌های دیافراگمی بر اساس نیروی محرکه به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

پمپ دیافراگمی بادی (پنوماتیک - AODD): رایج‌ترین نوع که با نیروی هوای فشرده کار می‌کند. این پمپ‌ها به دلیل ایمنی بالا (ضد انفجار بودن در صورت استفاده از بدنه فلزی) در محیط‌های خطرناک و برای انتقال مواد قابل اشتعال بسیار محبوب هستند.

پمپ دیافراگمی الکتریکی (EODD): نیروی محرکه این پمپ‌ها یک الکتروموتور است که از طریق یک میل‌لنگ یا سیستم مکانیکی دیگر، حرکت رفت و برگشتی دیافراگم را ایجاد می‌کند. این نوع پمپ‌ها مصرف انرژی بهینه‌تری دارند.

پمپ دیافراگمی دستی: در این مدل‌ها، حرکت دیافراگم از طریق یک اهرم و با نیروی دست انسان انجام می‌شود و برای کاربردهای سبک و انتقال حجم کم سیال مناسب هستند.

مزایا و معایب پمپ دیافراگمی

مزایا:

• قابلیت خودمکشی (Self-Priming): بدون نیاز به هواگیری اولیه می‌توانند سیال را از ارتفاع پایین‌تر مکش کنند.
• قابلیت کارکرد خشک: کار کردن برای مدت کوتاه بدون وجود سیال، آسیب جدی به پمپ وارد نمی‌کند.
• ایمنی بالا: مدل‌های بادی ذاتاً ضد انفجار هستند و برای مناطق پرخطر مناسب‌اند.
• تنوع در انتقال سیالات: توانایی پمپاژ سیالات بسیار غلیظ (با ویسکوزیته بالا)، خورنده، حاوی ذرات جامد و حساس به برش.
• عدم نیاز به آب‌بندی مکانیکی: ساختار بدون نشتی (Leak-Free) که از هدررفت سیالات گران‌قیمت یا خطرناک جلوگیری می‌کند.
• تعمیر و نگهداری آسان: ساختار نسبتاً ساده و دسترسی آسان به قطعات مصرفی.
• جریان و فشار متغیر: با تنظیم فشار هوای ورودی (در مدل‌های بادی) می‌توان به راحتی دبی و فشار خروجی را کنترل کرد.

معایب:

• جریان پالسی (Pulsating Flow): جریان خروجی دارای نوسان است که برای برخی کاربردهای حساس، نیاز به استفاده از آکومولاتور یا میراکننده پالس (Pulsation Dampener) دارد.
• ایجاد لرزش و صدا: به خصوص در فشارهای کاری بالا.
• محدودیت در فشار و دبی: در مقایسه با پمپ‌های سانتریفیوژ، معمولاً برای فشارهای بسیار بالا یا دبی‌های عظیم مناسب نیستند.
• مصرف هوای فشرده: مدل‌های بادی برای کار نیاز به کمپرسور هوا دارند که خود هزینه‌بر و نیازمند نگهداری است.

جمع بندی 

در مجموع، پمپ دیافراگمی به عنوان یک راه‌حل قابل اعتماد، انعطاف‌پذیر و کارآمد برای انتقال طیف گسترده‌ای از سیالات در شرایط مختلف صنعتی شناخته می‌شود و درک صحیح از نحوه عملکرد و ویژگی‌های آن می‌تواند به انتخاب بهینه پمپ برای هر کاربرد خاص کمک شایانی کند.

منبع : پمپ دیافراگمی