پمپ رینگ مایع

یک پمپ رینگ مایع در واقع نوعی پمپ جابجایی مثبت است که با چرخش پره ها می تواند سیال را جابجا نماید. به طور معمول از این سری پمپ ها به عنوان پمپ خلاء استفاده می گردد ولی این دستگاه ها قابلیت کمپرس کردن و یا فشرده کردن گاز را نیز دارند و در نتیجه می توان به عنوان کمپرسور نیز از آن بهره برد. توجه داشته باشید که عملکرد یک پمپ رینگ مایع بسیار شبیه به پمپ تیغه دورانی است با این تفاوت که پره ها در این پمپ با روتور به صورت یکپارچه قالب گیری می شود و عضو جدایی ناپذیر آن به حساب می آید و سپس با تشکیل حلقه ای از مایع یا به عبارتی رینگ مایع، محفظه فشرده سازی را مهر و موم و درزگیری می نمایند. در حالت کلی این دستگاه ها دارای طراحی با کمترین میزان اصطحکاک بوده و تنها قسمت متحرک دستگاه همان روتور می باشد. از طرفی لازم به ذکر است که انرژی و برق مورد نیاز یک پمپ رینگ مایع در حالت معمول توسط یک موتور القایی تامین می گردد. در ادامه بیشتر درباره این دستگاه و البته با اشاره به این نکته که در بسیاری از موارد از این پمپ آب با عنوان پمپ رینگ آبی یاد می شود سخن خواهیم گفت؛

به لحاظ فنی پمپ رینگ مایع از گروهی از انواع پمپ که به عنوان پمپ جابجایی مثبت دورانی استفاده می گردند را شامل می شوند که قابلیت کنترل و فشرده سازی گازهای مختلف را دارند. آنچه منجر به این جابجایی مثبت می شود رینگ مایع دورانی خارج از مرکز است. از آنجایی که سیال مد نظر در این پمپ ها معمول آب است، از این پمپ آب با نام پمپ رینگ آب نیز یاد می شود.

ساختار و عملکرد پمپ رینگ مایع

همانطور که پیش تر به آن اشاره شد، این پمپ جابجایی مثبت در واقع قادر است گاز را با چرخاندن پروانه ای نامتقارن که در محفظه استوانه ای قرار گرفته است، فشرده نماید. برای اینکه نتیجه گفته شده حاصل گردد، سیال یا در بسیاری از مواقع آب به پمپ تزریق می شود و با شتاب گریز از مرکز موجود منجر به تشکیل یک حلقه استوانی از آب می شود که خلاف سیال درون محفظه حرکت می نماید. این رینگ های مایع آببندی مورد نیاز فضای بین پره های پروانه این پمپ را فراهم می آورند که خود موجب تشکیل اتاقهای فشرده سازی و کمپرس می شود. تفاوتی که بین گریز از مرکز محور پروانه و محور هندسی محفظه وجود دارد، تغییر دوره ای را در حجم محبوس بین پره های پروانه و حلقه مایع را ایجاد می نماید.
به طور معمول گاز یا هوا توسط یک درگاه ورودی به درون محفظه پمپ کشیده می شود و سپس گاز در اتاق کمپرس به حبس می شود و حجم آن با چرخش پروانه کاهش می یابد و در نتیجه گاز متراکم شده و این گاز کمپرس شده از درگاه خروجی از محفظه پمپ خارج می گردد. با این حال در طی این فرآیند به هنگام خروج گاز کمپرس شده کمی از آب و یا سیال درون پمپ نیز همراه می شود که توسط دستگاه جداسازی بخار- مایع، رطوبت از گاز جدا می شود.
علاوه بر این زمانی که از پمپ به عنوان کمپرسور رینگ مایع استفاده می گردد محفظه بالا و پایین پمپ نسبت به هم قرینه هستند و به همین خاطر پروانه ستاره ای که دارای پره هایی با انحنای رو به جلو هستند گاز بیشتری را مکش نموده و در نتیجه در هر چرخش دوبرابر آنچه به درون پمپ کشیده شده است متراکم و از طریق لوله رانش به بیرون رانده می شود که دارای مقادیر بسیار کمی از سیال در حال گردش است. پیش تر ذکر شد که این گاز متراکم با عبور از دستگاه جداسازی بخار و مایع، رطوبت زدایی می شود و سپس از دمای سیال با استفاده از مبدل حرارتی کاسته می شود و دوباره به کمپرسور بازگردانده می شود تا حلقه سیال حفظ گردد.

پمپ رینگ آب

پمپ رینگ آب همانطور که توضیح داده شد همان پمپ رینگ مایع محسوب می شوند که با پر شدن بخشی از آن با گاز و بر اساس نحوه عملکرد پمپ جابجایی مثبت عمل می نمایند. این پمپ ها از سلف پرایمینگ (خود آماده سازی) برخوردارند و نیاز نیست از پیش دستگاه را برای کارکردن آماده نمایید، این پمپ ها پس از روشن شدن و گذشتن زمان مورد نیاز به خودی خود آماده کار هستند.
در این دستگاه ها که معمولا تا نیمه از سیال پر می شود با چرخش پروانه ای به شکل ستاره به صورت نامتقارن در محفظه پمپ، یک رینگ مایع با سطح آزاد تشکیل می شود. توجه داشته باشید که پره های موجود روی پروانه ستاره ای شکل درون حلقه سیال یا رینگ آب در اعماق مختلف جریان سیال به هنگام چرخش فرو می رود و این مساله موجب به وجود آمدن حفره هایی پر از گاز بین پروانه و سطح مایع می شود. لازم به ذکر است که این حفره ها به طور متناوب افزایش و کاهش می یابند که روشی مناسب برای پمپ گاز است.
این پمپ خلا رینگ مایع زمانی که به طور کامل از گاز تخلیه می شود، این پمپ شروع به پمپاژ سیال می نماید. در این شرایط کارایی پمپ در حد متوسط می باشد و از این رو فرآیند پرایم برای این دستگاه ها زمانی که از پمپ رینگ آب به عنوان پمپهای سلف پرایم استفاده می گردد، به صورت دستی یا اتوماتیک زمانی که گاز به طور کامل تخلیه می شود، به طور کامل متوقف می گردد. در این حال پمپ مورد نظر از لاین مکش که هم اکنون از آب پر شده است جدا می گردد. این مساله کمک می کند که توان ورودی برای چرخش پروانه ها حداقل شود. لازم به ذکر است که اثرگذاری و راندمان پمپ رینگ مایع به آببندی یا مهر و موم بین پروانه ستاره و محفظه پمپ بستگی دارد و می بایست روزنه های باریکی در سطح صاف درگاه ورودی و خروجی برای مکش و خروج در محفظه پمپ وجود داشته باشد که بتواند این آببندی را تکمیل نماید.
خاطر نشان می شویم که پمپ رینگ مایع تنها برای کمک به فرآیند پرایم کردن در سایر انواع پمپ به کار نمی رود بلکه قابلیت کاربرد به عنوان پمپ خلاء و یا کمپرسور در صنایع شیمیایی را نیز دارد.

مزایای پمپ رینگ مایع

زمانی که هدف مرطوب سازی گاز پمپاژ شده و یا متراکم کردن سیال گازی می باشد، این نوع از پمپ ها بسیار پرکابرد هستند و این کار را بدون بالا بردن حرارت انجام می دهند. برای مثال فرآیند الکترولیز کلر که در آن گاز کلر به صورت هم دما کمپرس می شود و به طور همزمان با اسید سولفوریک غلیظ که از آن به عنوان رینگ مایع استفاده می شود، تمیز می گردد. از طرفی این پمپ ها به راحتی نگهداری و تعمیر می شوند. همچنین ساختار این پمپ از عملکرد بالا و ساده ای برخوردار است، اندازه کوچکی دارند و از قابلیت بهره بری مناسب برخوردارند.

انواع و کاربرد پمپ رینگ مایع

پمپ رینگ مایع انواع مختلف و کاربردهایی دارد که به صورت کلی به آن اشاره شده است و در اینجا سعی شده است به صورت جزئی به آن پرداخته شود؛

پمپ تک و چند مرحله ای

این نوع از پمپ ها می توانند ساختاری تک مرحله ای و چند مرحله ای است که معمولا پمپ چند مرحله یا پمپ طبقاتی بالغ بر دو طبقه کمپرس دارند که روی یک محور مشترک قرار می گیرد. در پمپ خلا رینگ مایع کاهش فشار تا سطح قابل دستیابی با فشار بخار رینگ مایع محدود می گردد و زمانی که خلاء ایجاد شده به فشار بخار رینگ مایع می رسد، افزایش حجم رطوبت آزاد شده از رینگ مایع ظرفیت خلا باقی مانده را از بین می برد و در نتیجه کارایی سیستم کاهش می یابد. پمپ تک مرحله ای یا یک طبقه قادر است فشار استاندارد 0.0460526 یا 4.7 کیلو پاسکال را فرآهم نماید این در حالی است که پمپ دو مرحله ای می تواند تنها 0.0328947 فشار استاندارد اتمسفر را ایجاد نماید.

گردش مجدد مایع تشکیل دهنده رینگ مایع

توجه داشته باشید در برخی مواقع همانند زمانی که از این دستگاه به عنوان کمپرسور گاز استفاده می شود، کمی مایع به هنگام فشرده سازی گاز و خروج از دریچه خروجی دستگاه از آن خارج می گردد که با با استفاده از دستگاه مخصوص از گاز متراکم جدا شده و با استفاده از مبدل گرمایی دمای آن کم می شود و با بازگشت به محفظه پمپ دوباره برای تشکیل رینگ مایع از آن استفاده می شود. در برخی از مواقع ممکن است آلاینده هایی نیز در گاز وجود داشته باشد که ممکن است در رینگ مایع گیر بیافتند و این آلاینده ها هر بار که مایع دوباره به سیستم باز می گردد روی هم انباشته می شوند و در نهایت منجر به خرابی دستگاه می شوند و طول عمر پمپ را کاهش می دهند. در نتیجه استفاده از سیستم فیلتر و تصفیه برای این نوع از پمپ ها توصیه می گردد. اگر آب دوباره به پمپ رینگ مایع بازنگردد با آن همانند آب فاضلاب برخورد شده و دور ریخته می شود.

پرسشهای متداول پمپ رینگ مایع

1. پمپ رینگ مایع چیست؟ پمپ رینگ مایع در واقع از نوع پمپ جابجایی مثبت هستند که با چرخش پروانه و نیروی گریز از مرکزی که ایجاد می کند حلقه ای استوانه ای شکل از مایع استفاده شده در محفظه پمپ ایجاد می کند که جایی برای به دام انداختن گاز و محبوس کردن آن است.
2. انواع پمپ رینگ مایع شامل چه مواردی می شود؟ پمپ رینگ مایع بسته به کاربردی که دارد می تواند در مجموعه از پمپ های مختلف نقش پمپ سلف پرایم را بازی نماید و همچنین قابلیت کاربرد به عنوان پمپ خلاء یا کمپرسور گاز را نیز دارد. از طرفی این پمپ ها می توانند به شکل چند طبقه یا یک طبقه ساخته شوند و یا حتی قابلیت گردش و بازگشت مایع به درون پمپ وجود داشته باشد یا خیر.
3. پمپ رینگ آبی چطور کار می کند؟ با چرخش پروانه در پمپ و چرخش سیال درون پمپ، نیروی گریز از مرکز و خلا ایجاد می شود که گاز را به درون دستگاه می کشاند و سپس با استفاده از رینگ مایع و حفره های موجود بین پروانه ستاره شکل و محفظه پمپ گاز را در خود حبس می کند و سپس با چرخش رینگ مایع این گاز متراکم و از نازل رانش خارج می شود.
4. از پمپ خلا رینگ مایع برای چه مواردی استفاده می شود؟ از این پمپ ها به طور معمول برای ایجاد فرآیند خلا در کاربردهای صنعتی از جمله فرآیندهای شیمیایی، الکتریکی، محیطی و یا حتی مواد و صنایع غذایی در فرآیند ساخت و بسته بندی به کار می رود، در صنایع دریایی، معدنی، نفت و گاز، داروسازی، کاغذ سازی و نساجی نیز پرکاربرد است.
5. مزایای استفاده از پمپ رینگ مایع چیست؟ از مزایای استفاده از این دستگاه می توان به قابلیت بالای پمپ رینگ آب، اندازه کوچک، عملکرد ساده و پرکاربرد و همچنین نگهداری و تعمیر آسان اشاره کرد.

منبع مقاله

• Liquid ring pump از KSB PUMP.
• Advantages of Liquid Ring Vacuum Pumps for Industrial Users از PFS PUMPS.
• Water ring pump از KSB PUMP.
• Liquid-ring pump از WIKIPEDIA.