پمپ‌ها از جمله کاربردی‌ترین تجهیزاتی هستند که امروزه در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توانند کاربردهای متعددی داشته باشند. پمپ‌ها می‌تواند از تنوع بالایی از نظر قدرت، ابعاد، نوع موتور، حجم و ظرفیت، سرعت، تعداد مراحل کار و … برخوردار باشند و هر کدام از آن‌ها از قطعات و اجزای مختلفی تشکیل می‌شوند. یکی از کاربردی‌ترین قطعات پمپ‌ها، کوپلینگ است که می‌تواند نقش ویژه‌ای در عملکرد سیستم داشته باشد و وظیفه هم محور کردن موتور و شفت پمپ جهت انتقال نیرو را بر عهده دارد. در ادامه مطلب به بررسی کامل کوپلینگ پمپ، مزیت‌ها و کاربردها و همچنین انواع آن پرداخته خواهد شد.
کوپلینگ پمپ چیست؟
کوپلینگ در حقیقت یک المان مکانیکی است که می‌تواند دو محور (شفت) را به یکدیگر متصل کند و با این کار می‌تواند گشتاور دستگاه را از یک محور به محور دیگر منتقل نماید. در اصل کوپلینگ شفت الکتروموتور و پمپ را در یک راستا به همدیگر متصل می‌کند و انتقال نیرو را بین آن‌ها میسر می‌سازد. کوپلینگها معمولاً از نوع چدن خاکستری بوده و دارای فنر فلزی می‌باشند و می‌توانند استفاده‌های متعددی در محل‌های اشتعال و انفجار، موتورهای صنعتی و پمپ‌ها، دستگاه‌های تراشکاری، دستگاه خردکن، پمپ وکیوم و … داشته باشند. برقراری ارتباط بین دو محور باعث می‌شود که مشکلاتی همچون انحراف محوری، انحراف شعاعی و انحراف زاویه‌ای و … ایجاد شود و به همین دلیل انواع مختلفی از کوپلینگها در صنایع و تجهیزات مختلف استفاده می‌شوند.
وظایف و مزایای اصلی کوپلینگها
همان‌طور که گفته شد مهم‌ترین و اصلی‌ترین وظیفه کوپلینگها انتقال نیرو و گشتاور از یک محور به دیگری است و باعث بهبود عملکرد پمپ می‌شود اما علاوه بر این می‌تواند وظایف دیگری نیز داشته باشد که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
- اتصال شفت پیش‌ران (Drive Shaft) یا محرک به شفت متحرک (Driven Shaft) به منظور انتقال قدرت.
- زمان زیادی برای اتصال دقیق شفت قدرت به محور چرخنده صرف می‌شود و اگر محور این شفت‌ها در یک راستا قرار نداشته باشند در هر بار چرخش موتور، نیرویی اضافی به اجزای اطراف موتور و دستگاه وارد می‌شود که باعث ایجاد ارتعاش و صدا خواهد شد. کوپلینگ می‌تواند این ارتعاشات را کاهش داده و میزان سر و صدا را کم کند.
- با گردش موتور ضربه‌ها و ارتعاشاتی به اجزای مختلف دستگاه وارد می‌شود که سبب انحراف دستگاه از موقعیت اصلی خود و کاهش عملکرد آن می‌شود. همچنین وارد شدن ارتعاش و ضربه به دستگاه بدون کوپلینگ می‌تواند باعث آسیب دیدن موتور شود. کوپلینگ می‌تواند از این خسارت‌ها و اتفاقات جلوگیری کند.
- عدم انتقال حرارت موتور در زمان کار می‌تواند باعث افزایش دما شود و باعث آسیب دیدن بخش‌های مختلف دستگاه گردد و استفاده از کوپلینگها می‌تواند به انتقال حرارت مناسب کمک کرده و از آسیب‌های احتمالی جلوگیری نماید.
- در کنار موارد گفته شده کوپلینگها می‌توانند مزیت‌های متعددی دیگری نیز داشته باشند که مهم‌ترین آن‌ها شامل جبران نا هم راستایی محور یا شفت، انتقال یا عدم انتقال بارهای محوری، اجازه تنظیم محوری محورها برای جبران ساییدگی ماشین‌آلات، حفظ تراز دقیق بین شفت‌های متصل، سهولت نصب و تعویض قطعات و … هستند.
کاربردهای اصلی و مهم کوپلینگ
با توجه به ویژگی‌ها و مزیت‌هایی که برای کوپلینگها عنوان شد می‌توان به سادگی متوجه شد که این قطعات نقش پررنگ و مهمی در تجهیزات صنعتی و صنایع مختلف دارند. در حقیقت کوپلینگها برای انتقال نیرو از محوری به محور دیگر و تبدیل نیرو به حرکت استفاده می‌شوند و می‌توانند کاربردهای متعددی همچون جذب ناهماهنگی‌های قطعات، اتصال دو قطعه جداگانه به یکدیگر، افزایش انعطاف‌پذیری دستگاه‌ها در زمان انتقال نیرو، کاهش تکانش و ضربه‌های ناشی از حرکت بین دو قطعه صنعتی و … داشته باشند. از مهم‌ترین کاربردهای کوپلینگها می‌توان به استفاده در انواع پمپ‌های هوا، بلوئر هوا، موتورهای صنعتی، دستگاه‌های تراشکاری، خردکن‌های صنعتی و … اشاره کرد.
انواع کوپلینگها
همان‌طور که گفته شد کوپلینگها می‌توانند مزیت‌ها و کاربردهای متعددی داشته باشند و برای جلوگیری از مشکلاتی همچون انحراف محوری، انحراف شعاعی و انحراف زاویه‌ای و … می‌توانند به شیوه‌های مختلفی تولید شده و انواع مختلفی داشته باشند. به صورت کلی کوپلینگها می‌توانند به دو دسته اصلی کوپلینگهای صلب (غیر انعطاف‌پذیر) و انعطاف‌پذیر تقسیم شوند و هر کدام از این کوپلینگها می‌توانند زیرمجموعه‌های متعددی داشته باشند.
کوپلینگ صلب
این کوپلینگها انعطاف‌پذیری بسیار کمی دارند و در ساخت آن‌ها از مواد پلیمری استفاده نمی‌شود و نمی‌توانند در جذب ارتعاشات عملکرد خوبی داشته باشند. از رایج‌ترین کوپلینگهای صلب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کوپلینگ ماف یا گیره‌ای (muff)
این کوپلینگ نوعی سیلندر توخالی ضخیم است و به دو صورت یکپارچه و دو پارچه تولید می‌شوند. در این کوپلینگها شفت کاملاً داخل آستین قرار دارد و برای جلوگیری از حرکت طولی کوپلینگ، هنگام اتصال دو شفت به یکدیگر، دو یا چند سوراخ رزوه دار در انتهای شافت ها قرار می‌دهند. این کوپلینگها برای شفت‌های موازی مناسب هستند.
کوپلینگ فلنجی
این کوپلینگ کاربردهای متعددی داشته و قیمت مناسبی نیز دارد و از قدرت انتقال گشتاورهای زیادی برخوردار است. در دو طرف این کوپلینگ سوراخ‌های رزوه دار ایجاد شده تا در زمان حرکت شفت‌ها، نوسان را کاهش بدهد.
کوپلینگ مینیاتوری
این کوپلینگ همانند دمنده فلزی کار می‌کند اما اندازه کوچک‌تری دارد و برای موتورهای کوچک و کاربردهای صنعتی در مقیاس کم مناسب است.
کوپلینگ گیره‌ای شکاف دار
این کوپلینگ دارای دو قسمت باست و ماف ها به شکل نیمه استوانه‌ای هستند که روی شفت‌ها قرار می‌گیرند. بر روی این کوپلینگها سوراخ‌های رشته‌ای برای اتصال بهتر شفت‌ها قرار دارند. این کوپلینگها را می‌تواند بدون تغییر موقعیت شافت مونتاژ و دمونتاژ کرد.
کوپلینگ سیال
این کوپلینگ از دو قسمت پمپ و توربین تشکیل شده و هر دوی آن‌ها دارای تیغه‌هایی هستند که با زاویه خاصی در داخل نصب شده‌اند. پمپ در انتهای شافت محرک و توربین در انتهای شافت حرکت‌کننده نصب می‌شود و عملکرد سیال به این صورت است که مایع به پمپ وارد شده، سپس در اثر نیروی گریز از مرکز، شافت درایو به سمت خارج رانده می‌شود.
کوپلینگ انعطاف‌پذیر
این کوپلینگها توانایی بیشتری در سازگار شدن با انواع انحرافات محوری، شعاعی و زاویه‌ای دارند و در ساخت آن‌ها از مواد پلیمری و … استفاده می‌شوند و برای جذب ارتعاشات عملکرد خوبی دارند. از رایج‌ترین کوپلینگهای انعطاف‌پذیر می‌توان موارد زیر را نام برد.
کوپلینگ یونیورسال
این کوپلینگ برای اتصال دو شفتی که محل اتصالشان زاویه‌دار است مناسب بوده و دارای یک جفت لولای نزدیک به هم و عمود بر یکدیگر است که توسط شافت های متقاطع به هم متصل شده‌اند.
کوپلینگ دیسکی انعطاف‌پذیر
در این کوپلینگهای یک دیسک فلزی بین دو فلنج، قرار می‌گیرد و در آن نصف پیچ‌ها شفت محرک و نصف پیچ‌ها از سمت مقابل، شفت حرکت‌کننده را به کوپلینگ وصل می‌کنند و باعث ایجاد انعطاف در زمان حرکت دو شفت می‌شوند.
کوپلینگ فلنجی بوش دار پلاستیکی
این کوپلینگ نسخه ارتقا یافته فلنج صلب با این تفاوت که از بوش‌های پلاستیکی استفاده می‌کند و طراحی آن به‌گونه‌ای است که پیچ و مهره‌ها به‌طور کامل درون مدل قرار می‌گیرند. از این کوپلینگ می‌توان برای شافت هایی که محورهای غیر موازی دارند استفاده کرد. بوش‌های پلاستیکی این کوپلینگ موجب جذب ضربه و لرزش می‌شود به همین دلیل کاربردهای متعددی دارد.
کوپلینگ دنده‌ای
این کوپلینگ نیز نسخه اصلاح شده و پیشرفته دیگری از مدل فلنج است و در آن فلنج و توپی قطعات مختلفی هستند که به همراه یک قطعه واحد با هم جمع می‌شوند. توپی‌ها از بیرون پیچ‌خورده و از ضخامت بالایی برخوردارند و می‌توانند به عنوان دنده در نظر گرفته شوند. فلنج ها دارای دندان‌های داخلی هستند. می‌توان از این کوپلینگها برای کاربردهای صنعتی سنگین که نیاز به انتقال گشتاور زیادی است، استفاده کرد.
انواع کوپلینگ پمپ
به صورت کلی کوپلینگها می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای متعددی دسته‌بندی شوند به همین دلیل از تنوع بسیار زیادی برخوردارند. کوپلینگهای پمپ از اجزای حیاتی در سیستم‌های پمپاژ و انتقال سیالات هستند و برای اتصال محور پمپ به محور موتور استفاده می‌شوند. کوپلینگهای پمپ در اشکال و انواع متنوعی طراحی شده‌اند و هر یک از ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی برخوردارند. از رایج‌ترین کوپلینگهای پمپ می‌توان موارد زیر را عنوان کرد:
کوپلینگ محور موازی
این کوپلینگ پمپ به صورت عمده برای اتصال محور موتور و پمپ در سیستم‌هایی با محور هم موازی استفاده می‌شود و از طراحی ساده‌ای برخوردار است و می‌تواند عملکرد مناسبی در انتقال نیرو و حرکت داشته باشد.
کوپلینگ چرخشی
این کوپلینگ پمپ برای سیستم‌هایی که نیاز به تغییر جهت حرکت و چرخش دارند، طراحی شده و با استفاده از قطعات متحرکی نظیر چرخشی، قادر است تغییر جهت و جابجایی را به صورت صاف و مؤثر انجام دهد.
کوپلینگ مغناطیسی
این کوپلینگ بر اساس اصول مغناطیسی عمل کرده و برای انتقال حرکت بدون تماس مکانیکی بین دو محور استفاده خواهد شد. در این کوپلینگ انتقال گشتاور و حرکت بین موتور و پمپ به صورت دقیق و بدون اصطکاک انجام خواهد شد و از قوانین مغناطیس پیروی می‌کند.
کوپلینگ فلکسیبل
این کوپلینگ برای جبران انحرافات و لرزش‌های موجود در سیستم‌ها به کار می‌رود و می‌تواند از استحکام مکانیکی بالایی برخوردار باشد.
کوپلینگ لاستیکی
این کوپلینگ ای یک نوع الاستومر ساخته شده و بین دو محور قرار می‌گیرد و در جذب شوک و لرزش عملکرد خوبی دارند و برای سیستم‌هایی که نیاز به تخلیه نیرو و تسریع گردش دارند بسیار مناسب هستند.
کوپلینگ دیسکی
این نوع کوپلینگ پمپ از دیسک‌های فلزی ساخته می‌شود و قادر به انتقال گشتاور بالا بدون انتقال لرزش خواهد بود. این کوپلینگ از عناصر فلزی و بسترهای ارتعاشی برای جذب انحرافات و لرزش‌های موجود در سیستم استفاده می‌کند.
جمع‌بندی نهایی
کوپلینگ پمپ یک المان مکانیکی است که دو محور را به یکدیگر متصل کرده و گشتاور دستگاه را از یک محور به دیگری منتقل می‌نمایند. کوپلینگها می‌توانند بر اساس فاکتورهای متعددی دسته‌بندی شوند اما به صورت کلی به دو دسته کوپلینگهای صلب و کوپلینگهای انعطاف‌پذیر تقسیم می‌شوند. از رایج‌ترین کوپلینگهای پمپ می‌توان به کوپلینگ محور موازی، کوپلینگ فلکسیبل، کوپلینگ لاستیکی، کوپلینگ دیسکی، کوپلینگ چرخشی و کوپلینگ مغناطیسی اشاره کرد.
