شرایط خلاء یا وکیوم در طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی از جمله بسته‌بندی، خشک‌کردن، بطری‌سازی، صنایع غذایی و غیره استفاده می‌شود. برای ایجاد و حفظ خلاء در این فرآیندها از پمپ خلاء یا پمپ وکیوم استفاده می‌شود. این پمپ‌های بر اساس فشار مورد نیاز و نوع کاربردشان با تکنولوژی های مختلفی طراحی می‌شوند. برای دستیابی به راندمان بهینه، انتخاب پمپ مناسب بسیار ضروری است.
اما چگونه پمپ خلاء مناسب را انتخاب کنیم؟ اگر می‌خواهید با انواع پمپ خلاء و نحوه کار آنها و نیز پارامترهای موئر در انتخاب یک سیستم خلاء مناسب آشنا شوید، این مقاله را از دست ندهید.
پمپ خلاء چیست؟
پمپ خلاء یا پمپ وکیوم وسیله‌ای است که مولکول‌های گاز یا ذرات هوا را از یک محفظه آب‌بندی شده حذف می‌کند تا به اختلاف فشار و خلاء جزئی دست‌پیدا کند. خلاء فضای خالی از ماده است که در آن فشار گاز داخل این فضا، کمتر از فشار اتمسفر است.
همانطور که گفته‌شد، وظیفه اصلی پمپ خلاء تغییر فشار ایجاد خلاء کامل یا جزئی از نظر مکانیکی یا شیمیایی است. در یک فضای پیوسته، فشار در کل فضا یکنواخت می‌شود. بنابراین، اگر یک فضای کم فشار ایجاد شود، گاز به طور طبیعی از منطقه پرفشار به منطقه کم‌فشار جریان می یابد تا زمانی که فشار یکسانی داشته باشند. توجه داشته باشید که این پمپ نه با “مکیدن” گازها، بلکه با فشار دادن مولکول‌های گاز عمل می‌کند.
نحوه کار پمپ خلاء
همانطور که در بالا توضیح دادیم، پمپ وکیوم مولکول‌های هوا (و سایر گازها) را از محفظه خلاء خارج میکنند. با کاهش فشار در محفظه، حذف مولکول‌های اضافی سخت‌تر می شود. بنابراین، یک سیستم خلاء صنعتی باید بتواند در محدوده فشار فوق‌العاده بزرگ، که معمولاً از 1/3 تا 13/3 میلی‌بار فشار متغیر است، کار کند. برای انجام این کار، انواع مختلفی از پمپ ها در یک سیستم خلاء استاندارد مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر کدام نسبتی از محدوده فشار را پوشش می‌دهند.
انواع پمپ خلاء یا پمپ وکیوم
پمپ‌های خلاء بر اساس محدوده فشار خلاء، طبقه‌بندی می‌شوند. به‌طور کلی محدوده فشار خلاء که پمپ وکیوم در آن کار می‌کند به پنج دسته زیر طبقه‌بندی می‌شود:
- خلاء کم (خشن): 1000 تا 1 میلی‌بار
- خلاء متوسط: 1 تا 3-10 میلی‌بار
- خلاء زیاد: 3-10 تا 7-10 میلی‌بار
- خلاء بسیار زیاد: 7-10 تا 11-10 میلی‌بار
- خلاء فوق‌العاده زیاد: < 11-10 میلی‌بار
به‌این ترتیب، انواع پمپ خلاء به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
1- پمپ وکیوم اولیه (پشتیبان):
در محدوده خلاء کم و خشن؛ مثل:
- پمپ روتاری روغنی
- پمپ وکیوم رینگ مایع
- پمپ خلاء دیافراگمی
- پمپ خلاء مارپیچی
2- پمپ وکیوم بوستر (تقویت‌کننده):
در محدوده خلاء کم و متوسط: مثل:
- پمپ پیچی
3- پمپ ثانویه (خلاء بالا):
در محدوده خلاء بالا، بسیار بالا و فوق‌العاده بالا، مثل:
- پمپ توربومولکولار
بسته به فشار مورد نیاز و کاربردهای عملیاتی، تکنولوژی پمپ‌های وکیوم به دو صورت خشک یا مرطوب درنظر گرفته می‌شود. پمپ‌های مرطوب برای روانکاری و آب‌بندی از روغن یا آّب استفاده میکنند. در‌حالی‌که پمپ‌های خشک هیچ سیالی در فضای بین قطعات دوار یا ساکن ندارند. پمپ‌های خشک، بدون روانکاری تحمل کمی برای عملکرد موثر بدون سایش دارند. بیایید نگاهی به تکنولوژی اساسی به‌کار گرفته‌شده در این پمپ‌ها بیندازیم.
دسته بندی از نظر فناوری به‌کار رفته
به‌طور کلی، دو فناوری اصلی در پمپ‌های وکیوم به‌کار رفته است:
- انتقال (جابجایی) گاز
- جذب گاز
پمپ‌های انتقال گاز
پمپ‌های انتقال، مولکول‌های گاز را با تبادل تکانه (انرژی جنبشی) یا جابجایی مثبت منتقل میکنند. همان تعداد مولکول گاز که وارد پمپ می شود از پمپ خارج می‌شود و فشار گاز در هنگام خروج کمی بالاتر از فشار اتمسفر است. انوع دیگری از پمپ‌های انتقال گاز عبارتند از پمپ انتقال انرژی جنبشی و جابجایی مثبت.
پمپ انتقال انرژی جنبشی
پمپ‌های وکیوم انتقال جنبشی از تیغه‌های با سرعت بالا یا بخار برای هدایت گاز به سمت خروجی استفاده میکنند و بر اساس اصل انتقال تکانه کار میکنند. این نوع پمپ‌ها می‌توانند به نسبت تراکم بالا در فشارهای پایین دست یابند.
پمپ جابجایی مثبت
پمپ‌هایی که با به دام انداختن مکانیکی حجمی از گاز و حرکت آن از طریق پمپ کار میکنند، پمپ جابجایی مثبت نامیده می‌شوند. اغلب در چند مرحله روی یک محور محرک طراحی می‌شود، حجم جدا شده با فشار بالاتر به حجم کمتری فشرده می‌شود و در نهایت گاز فشرده شده به پمپ بعدی یا درون اتمسفر تخلیه می‌شود. برای ایجاد خلاء و سرعت جریان بالاتر، اغلب از دو وکیوم پمپ جابجایی به صورت سری استفاده می‌شود.
پمپ‌های جذبی
پمپ‌هایی که مولکول‌های گاز را روی سطوح درون سیستم خلاء جذب میکنند، به‌عنوان پمپ‌های وکیوم جذب یا کپچر شناخته می‌شوند. این پمپ‌ها با دبی کمتری نسبت به پمپ‌های انتقال کار میکنند. با این‌حال، می توانند خلاء بسیار بالایی را تا 10-12 تور ایجاد کنند. پمپ‌های کپچر با استفاده از تراکم برودتی، واکنش یونی یا واکنش شیمیایی کار میکنند و هیچ قسمت متحرکی ندارند، بنابراین بدون استفاده از روغن روانکار، خلاء ایجاد میکنند.
چگونه پمپ خلاء مناسب انتخاب کنیم؟
با توجه به تنوع گسترده سیستم‌های خلاء، انتخاب وکیوم پمپ مناسب برای دستیابی به کارایی موثر، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هنگام انتخاب پمپ خلاء علاوه بر توجه به راهنمای خرید پمپ که در سایت آبروان موجود است، باید چندین فاکتور دیگر هم در نظر بگیرید. اول از همه، انتخاب شما باید با استفاده مورد نظر شما سازگار باشد. یعنی باید فناوری، روغن کاری، مقاومت شیمیایی، سطح خلاء و سرعت جریان لازم را تعیین کنید. فراموش نکنید برای انتخاب مناسب ویژگی‌های زیر را در نظر بگیرید.
دبی پمپ
دبی به زمان تخلیه دستگاه مربوط می‌شود. بنابراین لازم است ظرفیت پمپ وکیوم در سرعت پمپاژ مورد نیاز (سرعت جریان حجمی) و همچنین نرخ جریان جرمی با توجه به الزامات فرآیند ارزیابی شود. به طور کلی، هر چه سرعت جریان بیشتر باشد، زمان تخلیه کمتر است.
سازگاری شیمیایی
لازم است با تجزیه و تحلیل تمام مشکلات احتمالی فرآیند مدنظرتان، سازگاری گازهای مورد استفاده در فرآیند مورد نظر را با پمپ خلاء انتخابی در نظر بگیرید.
روانکاری
ضروری است از خود بپرسید که آیا روغن کاری پمپ خلاء ضروری است یا خیر. پمپ وکیوم روغن‌کاری شده دارای راندمان و مقاومت بیشتری است. با این حال نیاز به نگهداری بسیار منظم دارد. در محیط آزمایشگاهی، پمپ خلاء خشک ترجیح داده می‌شود.
نگهداری و هزینه
بر اساس معیارهای ذکرشده، باید طول دوره و هزینه تعمیر و نگهداری سیستم انتخابی را مشخص کنید. این کار به شما کمک می‌کند هزینه کلی پمپ وکیوم را با درنظر گرفتن قیمت خرید و همچنین هزینه های عملیاتی و نگهداری تعیین کنید.
نکته پایانی
همانطور که می‌بینید، تعیین اینکه چه پمپ وکیومی ممکن است برای فرآیند حذف گاز خود نیاز داشته باشید می‌تواند بر اساس عوامل زیادی متفاوت باشد. از جمله این موارد میتوان به محدوده فشار و سرعت پمپاژ، سرعت جریان، نوع کاربرد گاز، اندازه حجم، طول عمر و مکان سیستم اشاره کرد. انتخاب پمپ مناسب می‌تواند یک کار دلهره‌آور باشد که اگر درست انتخاب نشود می‌تواند زمان بر و پرهزینه باشد. بنابراین این‌کار را ساده نگیرید و پیش از خرید با کارشناسان این حوزه مشورتی داشته باشید.