هناك أنواع لا حصر لها من المضخات التي تؤدي وظائف محددة، من بينها مضخة الإزاحة الإيجابية الأقل شهرة، ولكنها مفيدة وفعالة للغاية. هذه المضخة هي المضخة الأكثر استخدامًا بين جميع الصناعات، بدءًا من صناعات البترول والغاز، مرورًا بشركات الأدوية وكذلك مصانع الأغذية. هناك شيء واحد مؤكد؛ فهم مضخة الإزاحة الموجبة وتشغيلها ومزاياها يمكن أن يساعد في الإجابة على المشكلة الأساسية المتعلقة بالمضخة التي ستعمل بشكل أفضل في مكان التطبيق. تركز هذه المدونة على مبادئ عمل مضخات الإزاحة الموجبة وتطبيقاتها في مختلف الصناعات.
ما هي مضخة الإزاحة الموجبة
مضخة الإزاحة الموجبة هي المضخة التي تستخدم عملية يتم فيها التقاط حجم محدد من السوائل وتحريكه عن طريق استخدام بعض مصادر الطاقة، ثم يتم دفع هذا السائل من خلال بعض أنابيب التفريغ. وبوجه عام، تقوم مضخات الطرد المركزي بامتصاص السوائل، ومن ثم ارتفاع معدل الدوران، في حين أن مضخات الإزاحة الموجبة قادرة على توفير سائل بحجم ثابت بغض النظر عن الضغط المعاكس. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي أو حيثما يتم ضخ سوائل سميكة ذات لزوجة عالية.
تُصنف مضخات الإزاحة الموجبة إلى نوعين من المضخات، والتي تشمل المضخات الدوارة والمضخات الترددية. يتم استخدام طرق مختلفة في هذه الأنواع مع منتج نهائي غير متغير كما هو الحال مع التدفق المحدد بنفس المعدل.
كيف تعمل مضخة الإزاحة الموجبة؟
تُعرَّف مضخة الإزاحة الموجبة بأنها آلة تقوم بإزاحة كميات من السائل من مدخل المضخة إلى منفذ مخرج المضخة. ومن الناحية العملية، يعني ذلك أن السائل يُسحب إلى المضخة عن طريق عمل تجاويف، ويسمى هذا الإجراء احتباس السوائل. وفي الوقت الحالي، ينطوي متوسط ضغط سحب الماء في الحجرة على الضغط الداخلي للسوائل.
في المضخات الدوارة، يتم تدوير هذه الهياكل بواسطة تروس تحرك هيكل هندسي للإمساك بالماء المتحرك. وتكون هذه العناصر في دوران سريع، وبالتالي يتم الحفاظ على التدفق المستمر للسائل. وفي المقابل، تعمل المضخات الترددية باستخدام مكبس، أو غشاء يسمح بإزاحة أي سائل في حركة متذبذبة.
عملية العمل
يمكن تفسير العملية على النحو التالي:
- المدخل: تولد المضخة عملية شفط داخل التجويف، وبالتالي يدخل السائل إلى الداخل.
- محاصرة السوائل بعد الدخول، يُحبس السائل المتحرك داخل الحجرة بواسطة أجزاء متحركة إضافية أو بواسطة المكبس الذي يعمل بالمكبس الموضح أعلاه.
- الإزاحة: ثم يتم دفع هذا السائل المحبوس إلى الخارج عبر أنبوب التفريغ بواسطة المضخة عن طريق تقليل حجم الحجرة التي تحتوي على السائل.
هذه العملية الدورية أو المستمرة تجعل مضخات الإزاحة الموجبة مثالية للحالات التي يجب فيها توصيل كمية محكومة من السوائل خلال وقت محدد.
أنواع مضخات الإزاحة الإيجابية
في هذه الأيام، هناك أنواع مختلفة من مضخات الإزاحة الموجبة التي تشمل:
مضخات التروس
تقطع الأشكال المتوازية تقريباً مساراً عبر غدد الضخ وتتضمن عدداً من النتوءات الشبيهة بالدبابيس أو حبائل السوائل التي تلتقط السائل بين مواضع الأسنان المتقابلة. وغالباً ما تستخدم هذه المضخات عندما يكون هناك طلب كبير على الدقة في كمية السائل المزود، على سبيل المثال في أنظمة تدوير الزيوت.
مضخات الفص
تشغيل مضخات محورية التدفق محورية الفص تتكون من دوارين مفصصين يعملان في خلوص صغير جدًا للتعامل مع نقل السوائل. تقوم الدوارات هنا بنقل السوائل فقط من المدخل إلى المخرج مع تلامس قليل أو بدون تلامس، وتستخدم هذه المضخات أيضًا في التطبيقات الصحية مثل معالجة الأغذية والمشروبات.
مضخات الحجاب الحاجز
وهي تستخدم غشاء مرن لإنشاء فراغ وضغط متناوب لتحريك السائل. وتستخدم على نطاق واسع في المعالجة الكيميائية ومعالجة مياه الصرف الصحي حيث أن لديها القدرة على ضخ السوائل المسببة للتآكل.
المضخات التمعجية
في هذا النوع من المضخات، يتم تقييد أنبوب مرن بواسطة بكرات أو أحذية من أجل دفع السائل بداخله. هذه المضخة مفيدة بشكل خاص في الاستخدام الطبي لأنها تمنع أي سائل من التلوث حيث أن السائل يلامس الأنبوب فقط.
مضخات المكبس
في هذه الأنواع من المضخات، يتم استخدام المكبس كعنصر لتحريك كمية من السوائل من موضع إلى آخر عن طريق التحرك إلى الأمام والخلف داخل أسطوانة. من المعروف أن المضخات ذات المكبس لديها قدرات توليد ضغط عالية، وبالتالي يمكن العثور عليها في الأنظمة الهيدروليكية ذات الوسائط المسامية.
فوائد مضخات الإزاحة الموجبة
تتمتع مضخات الإزاحة الموجبة بعدد من المزايا، وهي الأسباب التي تجعلها مطلوبة في معظم القطاعات. وعلى وجه الخصوص، تشمل هذه المزايا ما يلي:
- معدل التدفق الثابت: أحد الجوانب الإيجابية الرئيسية لمضخات الإزاحة الموجبة هو قدرتها على الحفاظ على معدل تدفق ثابت على مدى ضغط التفريغ. وتعتبر هذه القدرة ذات قيمة في عدد كبير من العمليات، بما في ذلك توزيع أو قياس بعض السوائل.
- قادرة على تحمل الضغوط العالية: العيب الوحيد لمضخات الإزاحة الموجبة هو توليد ضغط مضخة الإزاحة الموجبة يمكن أن يزيد عن 4000 رطل لكل بوصة مربعة، ولهذا السبب يتم استخدامها في التطبيقات التي تنطوي على دفع السوائل عبر مسافة طويلة أو من خلال ضغط كبير.
- التعامل مع السوائل اللزجة: على عكس مضخات الطرد المركزي، التي لا تتسم بالكفاءة في نقل السوائل السميكة أو اللزجة، فإن مضخات الإزاحة الموجبة مصممة لضخ السوائل عالية اللزوجة أو السميكة بكفاءة. وهذا يجعلها مناسبة لضخ الزيوت والعصائر والعجائن وغيرها من التطبيقات الأخرى.
- التهيئة الذاتية: معظم مضخات الإزاحة الموجبة ذاتية التحضير، وبالتالي يمكن للمرء أن يبدأ الضخ دون تحضير المضخة يدويًا. هذه الميزة ضرورية في المجالات التي تتطلب الموثوقية والراحة في تشغيل المضخة.
- كفاءة الطاقة: تميل هذه المضخات أيضًا إلى أن تكون أكثر كفاءة مقارنة بمضخات الطرد المركزي عند تشغيلها في سائل عالي اللزوجة أو أنظمة الضغط العالي، وبالتالي الكفاءة العالية. هناك إمكانية لتوفير النفقات على المدى الطويل حيث يتم استهلاك طاقة أقل في تشغيل المضخات.
استخدام مضخات الإزاحة الموجبة
تسمح طبيعة مضخات الإزاحة الموجبة ذاتها بتطبيقها في العديد من الأنشطة الصناعية، وبالتالي استخدامها المتكرر في العديد من الصناعات. وتشمل بعض أماكن استخدامها ما يلي:
- النفط والغاز: تُستخدم مضخات الإزاحة الموجبة لنقل النفط الخام وزيوت التشحيم والزيوت والمنتجات البترولية الأخرى أو السوائل السميكة أو تحت ضغط عالٍ كما هو شائع في عمليات النفط والغاز.
- المأكولات والمشروبات: حتى في صناعة الأغذية والمشروبات التي تتطلب ظروفًا صحية لضخ المواد اللزجة مثل الصلصات والشراب ومنتجات الألبان. تُستخدم المضخات الفصية لضخ البطانات الصحية.
- المستحضرات الصيدلانية: مضخات الإزاحة الموجبة هي أدوات ممتازة في تصنيع المستحضرات الصيدلانية لتحديد الجرعات وتوزيع السوائل الحساسة أو المعقمة دون السماح بالتلوث أثناء العملية.
- المعالجة الكيميائية: المضخات الغشائية والمكبسية هي أكثر أنواع المعدات المنزلية للمضخات استخدامًا في المصانع التي تنقل السوائل العدوانية أو المسببة للتآكل.
- معالجة مياه الصرف الصحي: من بين الفئات المختلفة لمضخات الإزاحة الموجبة، حققت مضخات الحجاب الحاجز نجاحًا ملحوظًا في إدارة مياه الصرف الصحي من خلال ضخ المواد اللاصقة السميكة والمواد اللاصقة السميكة والعجائن بسرعة.
التطبيقات الشائعة لمضخات الإزاحة الموجبة ومضخات الطرد المركزي
قد تتساءل: "ما هي ضرورة مضخة الإزاحة الموجبة هذه إذا كانت هناك مضخة طرد مركزي؟ تعتمد الإجابة ببساطة على خصائص التطبيق. فيما يلي بعض النقاط البارزة التي يجب ملاحظتها:
- الاتساق في معدل التدفق: مضخات الإزاحة الموجبة هي عمليًا كل الضغط في الأسطوانة ينتج تدفقًا ثابتًا تقريبًا، وبالتالي بغض النظر عن أي تغيرات في الضغط يظل معدل التدفق دون تغيير، بينما تدور معدلات تدفق مضخات الطرد المركزي للنظام اعتمادًا على ضغط النظام.
- الضغط ويفضل الإزاحة الإيجابية عندما يعمل النظام تحت ضغط مرتفع، في حين أن مضخات الطرد المركزي لديها خسائر متزايدة في الكفاءة مع زيادة الضغط.
- لزوجة السوائل: من الأفضل استخدام مضخات الإزاحة الموجبة في ضخ السوائل السميكة، حيث أن مضخات الطرد المركزي غير فعالة عند ضخ السوائل شديدة اللزوجة.
الاستنتاجات
وتعتمد العديد من الأنظمة على مضخات الإزاحة الموجبة لأنها تضمن معدل تدفق ثابت خلال مستويات الضغط المتفاوتة وتسمح بضخ السوائل عالية اللزوجة. في أي مشروع يتطلب نقل الزيوت أو المواد الكيميائية أو المواد الغذائية أو حتى مياه الصرف الصحي، فمن المرجح أن يجد المرء مضخة إزاحة موجبة مناسبة للعمل. إن معرفة كيفية عمل المضخات وأنواعها المختلفة واستخداماتها العديدة سيؤهلك جيدًا لاختيار أفضل مضخة لاحتياجاتك.
عند اختيار المضخة، ضع في اعتبارك لزوجة السوائل ومتطلبات ضغط السوائل ومعدلات التدفق. في معظم تطبيقات الضخ الصعبة، ستوفر مضخات الإزاحة الإيجابية حلولاً مناسبة وملائمة للطاقة، مما يجعلها ضرورة في الاستخدامات الصناعية والتجارية.
