ประเภทและคุณสมบัติของปั๊ม

1. อัตราการไหลและเฮดคืออะไร ซึ่งบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของปั๊ม?

ปั๊มใช้พลังงานจากภายนอกเพื่อส่งแรงเชิงกลไปยังของเหลว ทำให้เกิดความเร็ว ความดัน และพลังงานศักย์ของของเหลว ปั๊มส่วนใหญ่ใช้ในการขนส่ง สูบ และกวนของเหลว

โดยทั่วไปประสิทธิภาพของปั๊มจะแสดงเป็นสองพจน์: อัตราการไหลและเฮด

■ ①. อัตราการไหล (ปริมาตรการระบาย, ปริมาตรการสูบ)

อัตราการไหลหมายถึงปริมาณของเหลวที่ปั๊มสามารถจ่ายได้ในระยะเวลาที่กำหนด

อัตราการไหลวัดเป็นหน่วย L/min (ลิตรต่อนาที) m³/นาที และ m³/h (ลูกบาศก์เมตรต่อนาทีหรือชั่วโมง)

■ ②．หัว

หัวปั๊มคือพลังงาน เช่น ความเร็ว แรงดัน และตำแหน่ง ที่ส่งไปยังของเหลว โดยแปลงเป็นความสูงที่น้ำสามารถยกขึ้นได้

หัวมี 2 ประเภท คือ ความสูงจากผิวน้ำในถังล่างถึงปั๊ม เรียกว่า "หัวดูดจริง" และความสูงจากปั๊มถึงผิวน้ำในถังบน เรียกว่า "หัวจ่ายจริง"

ทั้งนี้ไม่ได้คำนึงถึงความต้านทานของท่อ ดังนั้นเมื่อทำการสูบน้ำจริง จะมีการใช้ตัวบ่งชี้ที่เรียกว่า "เฮดรวม" ซึ่งก็คือเฮดจริงบวกกับความต้านทาน

หัวรวม = หัวดูดรวม + หัวปล่อยรวม
= (หัวดูดจริง + ความต้านทานท่อดูด) + (หัวจ่ายจริง + ความต้านทานท่อจ่าย)

เนื่องจากส่วนหัวเป็นหน่วยความสูง จึงใช้หน่วยเป็นเมตร (m) แต่เนื่องจากแสดงเป็นหน่วยเทียบเท่าน้ำ จึงบางครั้งจึงแสดงเป็น mAq (เมตรของน้ำ)

2. มีปั๊มแบบปริมาตรไม่บวกและปริมาตรบวก

ปั๊มแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามโครงสร้าง ได้แก่ ปั๊มแบบปริมาตรไม่บวก และปั๊มแบบปริมาตรบวก

■ ปั๊มแบบไม่ปริมาตรบวก (ปั๊มเทอร์โบ)

ปั๊มที่จ่ายพลังงานให้ของเหลวโดยการหมุนใบพัดภายในตัวเรือน เรียกโดยรวมว่า "ปั๊มแบบไม่ปริมาตรบวก"

ปั๊มแบบไม่เคลื่อนที่เชิงบวกมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

• - การหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดการไหลที่ต่อเนื่องค่อนข้างมาก
• - หัวดูดและหัวจ่ายค่อนข้างต่ำ
• ・อัตราการไหลแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับโหลด
• ・ปริมาณต่ำ

อย่างไรก็ตาม ปั๊มแบบคาสเคด ซึ่งจัดอยู่ในประเภทปั๊มความหนืด ถือเป็นข้อยกเว้น ปั๊มชนิดนี้สามารถตั้งค่าแรงปล่อยสูงได้แม้ที่อัตราการไหลต่ำ ซึ่งพบได้น้อยในปั๊มแบบปริมาตรไม่บวก และให้ความแม่นยำในการวัดสูง

■ ปั๊มตำแหน่ง-การเคลื่อนที่

ปั๊มปริมาตรเชิงบวกเป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกปั๊มที่ใช้แรงดันกับของเหลวภายในปริมาตรที่กำหนดเพื่อให้พลังงานแก่ของเหลว

คุณสมบัติของปั๊มแบบปริมาตรเชิงบวก ได้แก่:

• ・มีความสามารถในการดูดน้ำได้เองสูง สามารถสูบได้แม้ไม่มีของเหลวอยู่ภายในปั๊ม
• ・ความสามารถในการปล่อยประจุที่สูงช่วยให้แรงดันการปล่อยประจุและอัตราการไหลคงที่
• ・เมื่อเทียบกับปั๊มแบบปริมาตรไม่บวก ปริมาณของเหลวที่ส่งจะน้อยกว่า

ปั๊มแบบปริมาตรไม่บวกและปั๊มแบบปริมาตรบวกยังจำแนกประเภทเพิ่มเติมตามโครงสร้างอีกด้วย
มาดูกันอย่างละเอียดในบทต่อไปครับ

3. รายชื่อประเภทปั๊ม

ปั๊มแบ่งออกเป็นปั๊มแบบไม่ปริมาตรเชิงบวกและปั๊มแบบปริมาตรเชิงบวก ซึ่งยังแบ่งย่อยออกเป็นอีกหลายประเภท

4. ประเภทและคุณลักษณะของปั๊มแบบไม่เคลื่อนที่เชิงบวก

ปั๊มแบบปริมาตรไม่บวก ซึ่งส่งพลังงานให้ของเหลวโดยการหมุนใบพัด สามารถแบ่งได้กว้างๆ เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ปั๊มหอยโข่ง ปั๊มใบพัด และปั๊มหนืด มาดูลักษณะเฉพาะของแต่ละประเภทกัน

■ ①．ปั๊มแรงเหวี่ยง

ปั๊มหอยโข่งเป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกปั๊มที่ใช้แรงเหวี่ยง ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ปั๊มหอยโข่ง ปั๊มกังหัน และปั๊มหอยโข่งหลายใบพัด

ปั๊มหอยโข่ง

ปั๊มหอยโข่งทำหน้าที่ลำเลียงของเหลวโดยส่งผ่านใบพัดหมุนภายในตัวเรือน และใช้แรงดันจากแรงเหวี่ยง ปั๊มชนิดนี้ใช้ในโรงงานที่มีเฮดต่ำเพียง 20 เมตรหรือน้อยกว่า

ปั๊มเทอร์ไบน์

ปั๊มเทอร์ไบน์เป็นปั๊มที่มีใบพัดนำทางติดอยู่ที่ขอบด้านนอกของใบพัดที่หมุนของปั๊มหอยโข่ง ซึ่งสามารถเพิ่มแรงดันและขนส่งของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในโรงงานที่มีระดับน้ำสูงกว่า (20 ถึง 30 เมตรหรือมากกว่า) เมื่อเทียบกับปั๊มหอยโข่งอีกด้วย

ปั๊มหอยโข่งหลายขั้นตอน

สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการเฮดที่สูงขึ้น จะใช้ปั๊มหอยโข่งแบบหลายสเตจ โรเตอร์และปลอกหลายสเตจถูกวางซ้อนกันบนเพลาเดียว ทำให้สามารถเพิ่มเฮดได้ทีละสเตจ

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของปั๊มหอยโข่งทั้งสามรุ่นนี้เป็นดังนี้:

[การเปรียบเทียบความสามารถของปั๊มหอยโข่ง]
ปั๊มหอยโข่ง < ปั๊มเทอร์ไบน์ < ปั๊มหอยโข่งหลายใบพัด

■ ②．ปั๊มใบพัด

ปั๊มที่มีใบพัดคล้ายกับใบพัดของเรือ เรียกว่าปั๊มใบพัด และแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ปั๊มไหลตามแนวแกนและปั๊มไหลแบบผสม

ปั๊มไหลตามแนวแกน

ปั๊มไหลตามแนวแกนมีกลไกที่ของเหลวจะถูกระบายออกจากใบพัดแบบคอนเซนตริกภายในพื้นผิวทรงกระบอก และมีหัวปั๊มประมาณ 5 เมตร เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีหัวปั๊มต่ำและมีความจุสูง และมักใช้ในการระบายน้ำจากแม่น้ำ

ปั๊มไหลผสม

ปั๊มไหลผสมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ของเหลวที่ปล่อยออกมาจากใบพัดไหลภายในพื้นผิวทรงกรวยที่มีจุดศูนย์กลางเดียวกันกับแกนหลักของใบพัด และใช้กับหัวที่ค่อนข้างต่ำและอัตราการไหลที่สูง

■ ③．ปั๊มความหนืด

ปั๊มความหนืด หรือที่เรียกอีกอย่างว่าปั๊มคาสเคด (ปั๊มกังหันน้ำวน) มีโครงสร้างที่แกะสลักร่องรัศมีจำนวนมากไว้บนขอบของจานใบพัด

การหมุนของใบพัดจะสร้างกระแสน้ำวนตามผนังด้านในของปั๊ม ทำให้แรงดันเพิ่มขึ้นซ้ำๆ และทำให้ปั๊มสามารถถ่ายโอนของเหลวปริมาณเล็กน้อยด้วยแรงดันสูงได้

เนื่องจากหมุนได้โดยไม่ต้องสัมผัส จึงมีข้อดีคือมีความน่าเชื่อถือสูงและสึกหรอน้อย

5. ชนิดและคุณลักษณะของปั๊มแบบปริมาตรเชิงบวก

ปั๊มแบบปริมาตรจ่ายบวก (Positive Displacement Pump) เป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกปั๊มที่จ่ายแรงดันให้กับของเหลวภายในปริมาตรคงที่เพื่อให้พลังงาน ปั๊มแบ่งออกเป็นสองประเภทตามโครงสร้าง ได้แก่ ปั๊มลูกสูบและปั๊มโรตารี่

■ ①．ปั๊มลูกสูบ

ปั๊มที่ดูดและระบายด้วยการเคลื่อนที่แบบลูกสูบหรือลูกสูบ เรียกรวมกันว่า "ปั๊มลูกสูบ" ปั๊มลูกสูบสามารถแบ่งออกได้กว้างๆ เป็น 3 ประเภท

ปั๊มลูกสูบ

ปั๊มลูกสูบเป็นปั๊มประเภทที่เก่าแก่ที่สุด ทำหน้าที่ดูดและระบายน้ำโดยการเคลื่อนลูกสูบไปมาภายในกระบอกสูบร่วมกับวาล์วสองตัว ปั๊มชนิดนี้ใช้ในปั๊มน้ำมันก๊าดและบ่อน้ำสำหรับใช้ในครัวเรือน

ปั๊มลูกสูบ

ปั๊มลูกสูบคือปั๊มที่ใช้ลูกสูบ (ลูกสูบรูปแท่ง) เพื่อเคลื่อนที่ไปมาเพื่อเปลี่ยนปริมาตรของของเหลวภายในปั๊มและดันของเหลวออกไปทางพอร์ตระบายน้ำ

มักใช้ในอุปกรณ์แก๊สแรงดันสูง เนื่องจากสามารถรับแรงดันสูงได้ง่าย และปรับปริมาตรการระบายได้ง่าย

ปั๊มไดอะแฟรม

ปั๊มที่ประกอบด้วยเมมเบรนที่เรียกว่าไดอะแฟรมและวาล์วตรวจสอบสองตัวเรียกว่าปั๊มไดอะแฟรม ไดอะแฟรมจะเคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวาและขึ้นและลงเพื่อเปลี่ยนปริมาตรภายในปั๊มและทำการดูดและระบาย

การออกแบบแบบไร้ซีลมีข้อดีคือป้องกันการไหม้อันเนื่องมาจากอากาศกักเก็บไว้หรือเดินเบา และใช้ในการขนส่งของเหลวที่มีความหนืดสูง

■ ②．ปั๊มโรตารี่

ปั๊มโรตารีเป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกปั๊มที่ใช้การหมุนของเฟืองหรือโรเตอร์เพื่อดูดและปล่อยของเหลว และมีปริมาตรคงที่ ทำให้สามารถวัดปริมาณได้ ปั๊มเกียร์ ปั๊มสกรู และปั๊มใบพัดจัดอยู่ในประเภทนี้

ปั๊มเกียร์และปั๊มสกรู

ปั๊มที่ใช้เฟืองหรือสกรูในการส่งของเหลวระหว่างฟันและหมุนเพื่อขนส่งของเหลว เรียกว่าปั๊มเฟืองหรือปั๊มสกรู

แม้ว่าจะเหมาะสำหรับการขนส่งของเหลวที่มีความหนืดสูง แต่โครงสร้างแบบเฟืองล็อคกันทำให้มีแนวโน้มที่จะสึกหรอและติดขัดเมื่อขนส่งของเหลวที่มีผงหรือของแข็ง

ปั๊มใบพัด (ปั๊มนอกแกนกลาง)

ปั๊มใบพัดเป็นปั๊มที่ขนส่งของเหลวโดยการหมุนโรเตอร์ที่มีใบพัดจำนวนมากอยู่ภายในตัวเรือน

เมื่อเทียบกับปั๊มเฟืองและปั๊มสกรู ปั๊มเหล่านี้มีความทนทานต่อสิ่งแปลกปลอมมากกว่า และมีโอกาสสูญเสียประสิทธิภาพน้อยกว่า แม้ว่าใบพัดจะสึกหรอเพียงเล็กน้อยก็ตาม