ปั๊มหรือเครื่องสูบ ทำหน้าที่เพิ่มพลังงานให้แก่ของไหลเพื่อทำให้ของไหลเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งที่อยู่สูงกว่าหรือในระยะทางที่ไกลออกไป
โดยพลังงานที่ให้กำลังแก่ปั๊มมาจาก เครื่องยนต์ มอเตอร์ แรงลม แรงคน หรือแหล่งพลังงานอื่นๆ โดยถ้าของไหลที่สูบเป็นน้ำหรือของเหลวจะเรียกว่าปั๊มหรือเครื่องสูบ ถ้าของไหลที่สูบเป็น
อากาศจะเรียกว่าเครื่องสูบอากาศหรือเครื่องอัดอากาศ(Compressor) ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะปั๊มของเหลว ซึ่งเป็น อุปกรณ์ที่ช่วยจัดส่งน้ำเพื่อการอุปโภค บริโภค เกษตร อุตสาหกรรม ตลอดจนการบำบัดน้ำเสีย โดยสามารถแบ่งเป็น 4 ประเภทใหญ่ๆได้ตามนี้
1. ปั๊มแรงเหวี่ยง (Centrifugal)
เพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวโดยอาศัยแรงเหวี่ยงหนีจุดศูนย์กลาง บางครั้งเรียกว่าแบบ Roto dynamic นิยมใช้ในการสูบน้ำ สารหล่อลืน สารละลายเคมี เป็นต้น
มีประสิทธิภาพในการสูบถึง 90% สามารถออกแบบเพื่อการทำงานที่ระดับความดันสูงได้ ชิ้นส่วนที่หมุนอยู่ภายในเรือนปั๊มจะทำให้เกิดการขับดันของไหลเรียกว่าโรเตอร์ หรือใบพัด
(Impeller) ตัวแพร่กระจายน้ำ (Diffuser) จะเป็นส่วนที่อยู่กับที่ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนเฮดความเร็ว (Velocity head) ให้อยู่ในรูปความดันสถิต
ของเหลวที่ถูกสูบจะไหลผ่านเข้าสู่ช่องทางเข้าซึ่งขนานกับพื้นระนาบและถูกผลักดันออกไปตามแนวรัศมีของใบพัดหรือโรเตอร์ กลไกการส่งผ่านพลังงานจะเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของของไหล ก่อให้เกิดความแตกต่างความดันภายในระบบเกิดการขับดันของไหลให้เกิดการไหลในแนวเส้นรอบวงทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugul force) เกิดการไหลจากจุดศูนย์กลางของใบพัดออกไปสู่แนวเส้นรอบวงทุกทิศทางออกไปทางท่อส่ง ดังนั้นของไหลที่ถูกขับดันออกมาก็จะมีทิศทางการไหลที่เกิดจากผลรวมของแรงทั้งสอง ดังรูป
ปั๊มแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง สามารถแบ่งได้หลายแบบ ดังนี้
1. แบบ Volute เป็นปั๊มประเภทแรงดันต่ำให้ความดันด้านปล่อยน้อยกว่า 30 เมตรของน้ำ
2. แบบ Diffuser เป็นปั๊มแรงดันปานกลาง มีลักษณะเหมือนปั๊มแบบ Volute แต่มีแผ่นกระจายของไหล (Guide vane) ติดอยู่รอบๆเรือนของปั๊มและยังทำหน้าที่ควบคุมทิศทางการไหลของของไหลเพื่อที่จะทำให้เกิดความดันที่สูงขึ้น
3. แบบ Regenerative turbine เป็นปั๊มประเภทแรงดันสูง ภายในมีชุดใบพัดหลายใบติดอยู่บนเพลาเดียวกันใบพัด 1 ชุดเรียกว่า 1 สเตจ ของไหลที่ถูกสูบเมื่อไหลออกมาจากสเตจที่หนึ่งก็จะถูกส่งไปยังสเตจต่อๆไป
4. แบบ Axial flow ปั๊มแบบนี้ของไหลจะไหลในแนวแกนเพลาขับ สามารถใช้ได้กับของไหลที่มีสารแขวนลอยนิยมใช้มากในโรงงานที่ต้องการเฮดความดันต่ำ แต่มีอัตราการไหลสูง
5. แบบ Mixed flow ปั๊มแบบนี้จะทำให้การไหลทั้งในแนวแกนและแนวรัศมีของใบพัด ทำให้เกิดแรงในแนวรัศมีและแรงในแนวแกนขึ้น ซึ่งจะช่วยในการขับดันของไหล นิยมใช้กับงานที่ต้องการเฮดความดันต่ำๆ แต่มีอัตราการไหลสูง
2. ปั๊มโรตารี่ (Rotary)
ปั๊มโรตารี่เพิ่มพลังงานโดยอาศัยการหมุนของฟันเฟืองรอบแกนกลาง ของเหลวถูกดูดเข้าและอัดปล่อยออก โดยการหมุนรอบจุดศูนย์กลางของเครื่องมือกล ซึ่งมีช่องว่างให้ของเหลวไหลเข้าทางด้านดูดและเก็บอยู่ระหว่างผนังของห้องสูบกับชิ้นส่วนที่หมุนหรือโรเตอร์จนกว่าจะถึงด้านจ่าย การหมุนของโรเตอร์ทำให้เกิดการแทนที่เป็นการเพิ่มปริมาตรของของเหลว (Positive Displacement) ให้ทางด้านจ่าย
1. ปั๊มโรตารี่ชนิดเฟือง (Gear Pump) เป็นชนิดที่นิยมใช้กันมากที่สุด ประกอบด้วยฟันเฟืองหรือเกียร์สองตัวหมุน
ขบกันในห้องสูบ ของเหลวทางด้านดูดจะไหลเข้าไปอยู่ในร่องฟันซึ่งจะหมุนและพาของเหลวเข้าไปสู่ทางด้านจ่าย
2. ชนิดครีบ (Vane Pump) ปั๊มแบบนี้มีห้องสูบเป็นรูปทรงกระบอกและมีโรเตอร์ซึ่งเป็นทรงกระบอกเหมือนกันวางเยื้องศูนย์ให้ผิวนอกของโรเตอร์สัมผัสกับผนังของห้องสูบที่กึ่งกลางทางดูดกับทางด้านจ่าย รอบๆโรเตอร์จะมีครีบซึ่ง เลื่อนได้ในแนวเข้าออกจากจุดศูนย์กลางมาชนกับผนังของห้องสูบ เมื่อโรเตอร์หมุนครีบเหล่านี้ก็จะกวาดเอาของเหลว
ซึ่งอยู่ระหว่างโรเตอร์กับห้องสูบไปสู่ทางด้านจ่าย มีข้อดีกว่าชนิดเฟืองคือการสึกหรอของผนังห้องสูบหรือหลายครีบจะไม่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานมาก เพราะครีบสามารถเลื่อนออกมาจนชนกับผนังของห้องสูบได้สนิท
3. ชนิดลอน (Lobe Pump) มีลักษณะเหมือนชนิดเฟือง แต่โรเตอร์มีลักษณะเป็นลอนหรือพู สองถึงสี่ลอนช่องว่างระหว่างลอนมีลักษณะแบนและกว้าง อัตราการสูบจึงสูงกว่า แต่การถ่ายทอดกำลังหมุนของชนิดลอนมีประสิทธิภาพต่ำมาก จึงจำเป็นต้องมีเฟืองนอกห้องสูบอีกชุดหนึ่งเพื่อช่วยให้จังหวะการหมุนของโรเตอร์ อาจมีได้ตั้งแต่หนึ่งถึงสามตัว
4. ปั๊มโรตารี่ชนิดสว่าน (Screw Pump) ปั๊มชนิดนี้เพิ่มพลังงานให้แก่ของเหลวโดยอาศัยโรเตอร์ซึ่งมีลักษณะเป็นสว่านที่หมุน ในลักษณะขับดันให้ของเหลวเคลื่อนที่ไประหว่างร่องเกลียวสว่านกับผนังของห้องสูบจากทางดูดไปสู่ทางจ่าย จำนวนสว่านหรือโรเตอร์อาจมีได้ตั้งแต่หนึ่งถึงสามตัว
3. ปั๊มแบบเลื่อนชักหรือลูกสูบชัก (Reciprocating)
เพิ่มพลังงานโดยอาศัยการอัดโดยตรงในกระบอกสูบ มีลักษณะการเคลื่อนที่กลับไปกลับมาโดยมีลูกสูบทำหน้าที่ในการอัดของไหลภายในกระบอกสูบให้มีความดันสูงขึ้น เหมาะสำหรับสูบของไหลในปริมาณที่ไม่มากนักแต่ต้องการเฮดในระบบที่สูง ของเหลวที่สูบจะต้องมีความสะอาด ไม่ทำให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบเกิดการสึกหรอ
การอัดตัวของของไหลแต่ละครั้งจะไม่ต่อเนื่องทำให้การไหลของของไหลมีลักษณะเป็นห้วงๆ (pulsation)
1. แบบขับดันโดยตรง ใช้น้ำมันไฮดรอลิกส์หรือไอน้ำเป็นตัวเพิ่มพลังงานให้แก่ลูกสูบเคลื่อนที่อัดของไหลให้มีความดันสูงขึ้น มีทั้งแบบลูกสูบเดียว (Simplex) และแบบ Duplex ดังรูป ด้านซ้ายของภาพเป็นส่วนที่ไอน้ำเข้า และด้านขวาเป็นส่วนที่ของไหลออก
2. แบบกำลัง (Power) พลังงานจากเครื่องยนต์หรือมอเตอร์เป็นเครื่องต้นกำลัง ถ่ายทอดกำลังโดยสายพานหรือเพลาที่ความเร็วคงที่ ปั๊มแบบนี้จะสูบของไหลได้ในอัตราที่เกือบคงที่ ให้แรงดันขับที่สูง ดังนั้นจะต้องติดตั้งลิ้นระบายความดัน เพื่อช่วยป้องกันระบบท่อส่งและตัวปั๊มไม่ให้ได้รับความเสียหาย เนื่องจากแรงดันที่สูงเกินไป
3. แบบไดอะแฟรม ปั๊มแบบนี้จะมีแผ่นไดอะแฟรมทำด้วยอโลหะ ซึ่งมีความหยุ่นตัวและแข็งแรงจะทำหน้าที่ในการดูดและอัดของไหลให้มีความดันสูงขึ้น แผ่นไดอะแฟรมจะถูกยึดติดอยู่กับที่ นิยมใช้กับงานที่อัตราการสูบไม่มากนักและของไหลมีสารแขวนลอยปะปนมาด้วย
4. ปั๊มแบบพิเศษ (Specialized pumps)
เป็นปั๊มที่มีลักษณะพิเศษนอกเหนือไปจากปั๊มแบบต่างๆ ที่กล่าว ปัจจุบันปั๊มแบบพิเศษมีใช้อย่างแพร่หลายดังนี้
1. แบบ Canned มีคุณสมบัติพิเศษกว่าแบบต่างๆ คือสามารถป้องกันการรั่วไหลของของไหลได้อย่างสมบูรณ์ภายในเรือนปั๊มจะมี Imprller rotor หมุนขับดันของไหล โดยได้รับกำลังงานจากมอเตอร์
2. แบบ Intermediate Temperature ใช้ในการขับดันของไหลที่มีอุณหภูมิสูงประมาณ 300OC ชิ้นส่วนภายในปั๊มถูกออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อสามารถทำให้ทนทานต่อความร้อนจากที่ไหลจากของไหลที่จะใช้สูบได้
3. แบบ Turbo จะเป็นการรวมเอากังหันไอน้ำ มาใช้ในการขับเคลื่อนปั๊มแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง นิยมใช้กับงานที่ต้องการความดันด้านปล่อยสูง มีทั้งแบบหนึ่งสเตจหรือสองสเตจ
4. แบบ Cantilever จะติดตั้งในแนวดิ่งใช้กับงานที่ไม่ต้องการให้ชุดแบริ่งหรือชิ้นส่วนภายในสัมผัสกับของไหลที่ใช้ในการสูบ เนื่องจากปั๊มแบบนี้ได้ออกแบบให้ชุดใบพัดยึดติดกับเพลาขับโดยไม่มีแบริ่งในตัวปั๊ม
5. แบบ Vertical turbine จะใช้กับงานสูบน้ำบาดาลที่มีความลึกมากๆ จึงมีหลายสเตจในเพลาขับเดียวกัน เพื่อเพิ่มความดันของของไหลให้มีค่าสูงขึ้นในแต่ละสเตจ ทำให้สามารถสูบน้ำจากก้นบ่อที่มีความลึกมาสู่ปากบ่อได้
Cr. กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม
Tel.: 02-1155000
Hotline : 098-289-9999
Line ID : @tngroupfan
Facebook : TN Group-ศูนย์รวมสินค้าอุตสาหกรรม
Email : info@tnmetalworks.com
Website: http://www.tngroup.co.th