پمپ های وکیوم پره چرخشی

مقدمه

این مقاله به پمپ های خلاء پره چرخشی نگاه عمیقی دارد.

این مقاله جزئیات بیشتری درباره موضوعات زیر ارائه می­دهد:

•  قاعده کلی پمپ های خلاء پره چرخشی
•  انواع پمپ های خلاء پره چرخشی
• کاربردها و مزایای پمپ های خلاء پره چرخشی
• و موارد بیشتر…

بخش 1:

قاعده کلی پمپ های وکیوم پره چرخشی چیست؟

این بخش قاعده کلی پمپ­های خلاء چرخشی را پوشش می­دهد، از جمله ویژگی­های طراحی و اصول به­کارگیری آن­ها.

پمپ وکیوم پره چرخشی چیست؟

پمپ‌های خلاء پره چرخشی با چرخاندن اجزای داخلی دربرابر محفظه پمپ، سطح کم­ فشار ایجاد می‌کنند. روتور(دواره) و سطوح محفظه با فاصله بسیارکم مهندسی شده و اغلب با موادی که خودبه­خود روغن­کاری می­شوند یا کم اصطکاک مانند گرافیت، PEEK (پلی­اِترکتون) یا PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) روکش می شوند.

فاصله­ی بسیارکم بین روتور و محفظه در پمپ­های خلاء پره چرخشی، نشت مایع به سمت فشار پایین را به حداقل می­رساند. این پمپ­ها درمقایسه با پمپ­های متقابل جریان سازگارتری را با ضربان کمتری فراهم می­کنند. با این­حال، آن­ها برای جابجایی مایعات با آلاینده­های ساینده(پاک­کننده) ایده­آل نیستند، زیرا چنین موادی می­توانند فاصله­های باریک را از بین ببرند. پمپ­های خلاء پره چرخشی براساس طراحی روتور طبقه بندی می­شوند.

از رایج ترین انواع پمپ­های خلاء جابجایی مثبت، پمپ خلاء پره­ چرخشی می­باشد. این پمپ دارای پره هایی است که پرتووار دریک روتور مدور قرار می­گیرند. روتور به صورت خارج ازمرکز درداخل محفظه استاتور قرارگرفته و باعث ایجاد ضربه پمپ می­شود. همانطورکه روتور می­چرخد، حفره­های جداشده توسط پره­ها به تدریج درنزدیکی انتهای تخلیه کوچک­تر می­شوند. پره­ها که به­دلیل نیروی گریزازمرکز به صورت پرتویی حرکت می­کنند، به محفظه فشار می­آورند. هنگامی­که روتور ثابت است، یک فنر پره­ها را درموقعیت خود نگه می­دارد.

طراحی پمپ­های وکیوم پره چرخشی

پمپ های خلاء پره چرخشی در دسته پمپ های جابجایی مثبت قرار می­گیرند. آنها با تخلیه مداوم حفره­ها، بدون نیاز به انبساط بی نهایت، خلاء ایجاد می­کنند. این امر با احاطه، تخلیه و سپس انبساط مجدد یکی از بخش های پمپ حاصل می­شود. علاوه براین، پمپ های پره چرخشی را می­توان به عنوان پمپ­های خشک یا پمپ های روغن-بند طراحی کرد. پمپ­های خشک، به طورخاصی، بدون استفاده از هیچ مایعی کار می­کنند.

پمپ‌های مرطوب از یک مایع برای آب‌بندی و روغن­کاری استفاده می‌کنند، درحالی­که پمپ‌های خشک برای ایجاد خلاء به ابعاد داخلی دقیق متکی هستند. پمپ­های روغن-بند نوع خاصی از پمپ­های مرطوب هستند که از روغن برای آب بندی استفاده می­کنند. علاوه براین، بسیاری از پمپ­های خلاء پره چرخشی دارای مکانیزم محرک مستقیم هستند. علیرغم تنوع در طراحی، اندازه یا مدل، همه پمپ‌های خلاء پره چرخشی مجموعه‌ای از اجزای اصلی را به اشتراک می‌گذارند.

اگر چه اجزای خاص ممکن است بسته به طراحی و مدل پمپ متفاوت باشد، اما هردو پمپ روغن­کاری شده­اند و پمپ­های خشک به طورکلی شامل اجزای مشترک زیر هستند.

طراحی پمپ وکیوم پره روغن کاری شده

روتور– روتور به­طورمعمول با مس پیچیده می­شود، درحالی­که برخی از مدل­های دیگر از روتوراستوانه­ای یا “قفسی” ساخته شده از رساناهای جامد استفاده می­کنند. روتور بدون توجه به طراحی، بخش چرخش این موتور الکتریکی است، اما برای چرخش نیاز به انرژی دارد. استاتور جزء ثابت چیدمان سیم­پیچی است. این بخش، جریان الکتریکی را حمل کرده و اطراف سطوح داخلی محفظه موتور را می­پوشاند. به همان­اندازه که ترتیب رساناهای مسی ساده به نظر می­رسد، مفاهیم فنی زیربنای این تکنیک کمی پیچیده تر است.

تیغه­ها و پره­ها– این اجزا تیغه­های پهنی هستند که روی یک چرخ یا محور چرخان نصب می شوند. پره ها آب بندی محکمی را دربرابر دیواره های حفره پمپاژ تضمین می­کنند و به طور موثری از جریان برگشت سیال در پمپ جلوگیری می­کنند.

مخزن روغن – این مخزنی است که روغن موتور موردنیاز برای آب­بندی درآن­جا ذخیره می شود. یک پمپ روغن، روغن را از مخزن می‌کشد و آن را از طریق فیلتر روغن به کانال‌های مسدود روغن موتور می‌رساند. سپس روغن از طریق نقاط آب بندی به مخزن روغن برگردانده می­شود.

محفظه استوانه­ای– معمولاً از آلومینیوم ریخته گری ساخته شده است، این پوسته بیرونی پمپ است که کمپرسور را در برمی­گیرد.

فلنج(پیچ) مکش– فلنج مکش برای اتصال یک لوله مکش به یک مخزن هیدرولیک استفاده می­شود. آن­ها برای جلوگیری از نشت مایعات آب­بندی ایجاد می­کنند و از ورود آلاینده ها به مخزن جلوگیری می کنند. علاوه براین، فلنج‌های مکش بدون نیاز به تخلیه مخزن، دسترسی به عنصر مکش را امکان‌پذیر می‌سازند.

موتور– موتور الکتریکی دستگاهی است که انرژی الکتریکی (AC یا DC) را به انرژی مکانیکی تبدیل می­کند. بیشتر موتورهای الکتریکی نیرویی را به شکل گشتاوری تولید می­کنند، که با تعامل بین ناحیه مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در یک سیم پیچ، محور موتور را بهره مند می سازند.

سوپاپ شناور – این قطعه تغییرات سطح روغن را تشخیص می­دهد و به طورخودکار یک سوپاپ را باز یا بسته می کند تا سطح مناسب سیال حفظ شود.

عناصر و فیلترهای جداکننده روغن– این قطعات درقسمت خروجی پمپ خلاء قرار می­گیرند. آن­ها برای جذب غبار روغن تولید شده در طول فرآیند روغن­کاری استفاده می شوند و اطمینان حاصل می­کنند که روغن از گازهای خروجی جدا شده باشند.

محفظه جداکننده روغن– این جزء، عناصر جداکننده روغن و مخزن روغن را احاطه کرده و این اطمینان را ایجاد می کند که روغن و عناصر جداکننده به درستی در آن قرار دارند.

روغن– سیالی که برای روغن­کاری و آب­بندی داخل پمپ استفاده می­شود و برای عملکرد وکارایی آن بسیار مهم است.

طراحی پمپ وکیوم پره چرخشی خشک

سوپاپ تنظیم فشار– این جزء،  نوعی سوپاپ کنترلی است که برای کاهش فشار سیال یا گاز تا سطح مشخصی در خروجی آن طراحی شده است. به طورمعمول، این یک دریچه بازی است که در جلوی تجهیزاتی قرار می­گیرد که حساس به تغییرات فشار هستند.

فن موتور– معمولاً به عنوان پروانه نام برده می­شود، این قسمت دیسکی شکل به همراه پره­ها باعث ایجاد مکش در سیستم خلاء می­شود. به طورمستقیم بر روی محور موتور مکنده نصب می­شود و باعث می­شود که به سرعت بچرخد. نیروی گریز از مرکز تولید شده توسط هوای درحال چرخش درون فن، اثر مکش را ایجاد می­کند.

صداخفه­ کن اگزوز– ساخته شده از فولاد و پوشش داده شده با آلومینیوم برای محافظت در برابر دمای بالا، صداخفه­کن­های اگزوز که به عنوان صداخفه­کن نیز شناخته می­شوند، در درجه اول برای کاهش صدای تولید شده توسط پمپ خلاء کار می­کنند.

پمپ های خلاء

پمپ­های خلاء پره چرخشی نوعی از پمپ خلاء هستند. پمپ خلاء یک قطعه­ از ماشین آلاتی است که امکان دارد با مکش مولکول­های گاز خارج از یک حفره آب­بندی شده، خلاء جزئی یا محیطی کم فشار ایجاد کند. خلاء وضعیتی نسبی است که در آن فشار حفره کمتر از اتمسفر یا سیستم های اطراف است. این تمایز از خلاء مطلق است که فشار آن 0Pa مطلق است و کاملاً فاقد مولکول­های گاز است.

سطوح خلاء به طورگسترده­ای متفاوت است، از خلاء کم با فشارمطلق بین 1تا 03 .0 بار تا خلاء بسیار بالا با فشار کمتراز یک میلیاردم پاسکال. کاربردهایی مانند جاروبرقی، گیره‌های جاروبرقی، لامپ‌های رشته‌ای، آبگرمکن­های خلاء، شن­شویی، رنگ‌آمیزی و تهویه با فشار منفی معمولاً از خلاء کم و متوسط استفاده می‌کنند. سیستم‌های خلاء بالا درمحیط‌های آزمایشگاهی تخصصی مانند راکتورهای ذرات و شتاب‌دهنده‌ها استفاده می‌شوند.

ژنراتورهای خلاء جزئی در دو نوع اصلی وجود دارند: انتقال­ گاز و به دام انداختن. پمپ های انتقال گاز با استفاده از انتقال حرکت یا جابجایی مثبت، گازها را از طریق روش های مکانیکی حذف می کنند. پمپ‌های جابجایی مثبت از حفره‌هایی استفاده می‌کنند که منبسط و منقبض می‌شوند تا گازها را بکشند و خارج کنند و سوپاپ­های کنترل و غیربرگشتی رابا هم یکی­کنند.

درمقابل، پمپ­های انتقال شتاب حرکت، گازها را برای ایجاد یک ناحیه کم فشار شتاب می­دهند. پمپ­های به دام انداختن مولکول­های گاز را از طریق روش­هایی مانند تصعید، تراکم، یونیزاسیون یا جذب، تسخیر می­کنند.

فاصله های باریک در پمپ های خلاء به جلوگیری از نشت مایع به سمت بخش کم فشار کمک می­کند. پمپ‌های خلاء چرخشی به دلیل ارسال پالس کمتر، جریان پیوسته‌تری نسبت به پمپ‌های رفت وبرگشتی دارند. با این حال، آنها برای سیالات آلوده به مواد ساینده کمتر مناسب هستند، زیرا فاصله های بسیار کم بین محفظه و روتور ممکن است دچار فرسایش شوند. پمپ های خلاء چرخشی براساس طراحی روتورشان طبقه بندی می شوند.

پمپ خلاء پره چرخشی یک پمپ جابجایی مثبت است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. دارای پره­های پرتویی در یک روتور دایره­ای است که از محفظه استاتور منحرف می­شود، این ویژگی به عنوان ضربه پمپ شناخته می شود. با چرخش روتور، محفظه های تقسیم شده توسط پره ها به تدریج به سمت تخلیه کوچکتر می­شوند. پره ها عمدتاً به دلیل نیروی گریز از مرکز به صورت پرتویی حرکت می­کنند و به محفظه فشار می آورند. هنگامی که روتور ثابت است، یک فنر پره ها را در موقعیت خود نگه می دارد یا به آنها انرژی می دهد.

مواد پمپ های وکیوم پره چرخشی

پمپ‌های خلاء پره چرخشی می‌توانند از جنبه‌های متعددی متفاوت باشند، اما ترکیبات مواد آن‌ها نسبتاً استاندارد شده است. به طورمعمول، این پمپ هایی از چندین جزء ساخته شده­اند از مواد مختلف تشکیل شده اند،که عبارتند از:

• قطعات خارجی (بدنه و سر) – معمولاً از چدن، چدن شکل‌پذیر، فولاد یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند.
• چدن– چدن دسته وسیعی از آلیاژهای آهنی است که بین 1% تا 3% سیلیکون و 2% تا 4% کربن را تشکیل می‌دهد و هسته آن تقریباً 95% آهن برحسب وزن است. درحالی­که چندین روش ریخته‌گری برای ساخت قطعات چدنی استفاده می‌شود، همه آنها از فرآیند اولیه یکسانی مانند گرم­کردن، قالب‌گیری، خنک‌سازی و بیرون‌کشی پیروی می‌کنند.

این ویژگی­های ریخته­گری خوبی دارد و درمقادیر زیادی موجود است، بنابراین درمقیاس انبوه تولید می­شود. ابزار موردنیاز برای فرآیند ریخته گری نسبتا ارزان هستند. از این رو این امر منجربه کاهش هزینه پمپ های خلاء می­شود. می­توان آن را به هرشکل و اندازه پیچیده­ای بدون استفاده از عملیات براده برداری پرهزینه ساخت. چدن در مقایسه با فولاد 3 تا 5 برابر استحکام فشاری بیشتری دارد. براده برداری خوب در چدن خاکستری یک امتیاز است. ویژگی استهلاک یا ضدارتعاش برجسته آن باعث شده است که در پمپ های خلاء مفید باشد. چدن در برابر سایش و در برابر تغییر شکل بادوام و مقاوم است.

• چدن قابل انبساط– که به نام چدن داکتیل یا چدن گره‌دار نیز شناخته می‌شود، نوعی چدن غنی از گرافیت است. درحالی­که بیشتر انواع چدن از نظر کششی ضعیف و شکننده هستند، چدن داکتیل به دلیل افزودن گرافیت گره‌دار، مقاومت بسیار بیشتری در برابر ضربه و خستگی دارد.

چدن داکتیل ممکن است به آسانی ریخته­گری و براده­برداری شود. نسبت استحکام به وزن آن بسیار عالی است. چدن داکتیل بسیار ارزانتر از فولاد است. چدن داکتیل ترکیبی استثنایی از تولید ارزان، دوام و قابلیت اطمینان را به طراح می بخشد.

• فولاد – فولاد آلیاژی فلزی است که از آهن، کربن و سایر عناصر تشکیل شده است. این عناصر عبارتند از مولیبدن، تنگستن، کروم، نیکل، سیلیسیم منگنز و غیره. فولاد تا هم اکنون مهمترین فلز مهندسی است. دارای استحکام کششی بالا با هزینه مناسب است که آن را به گزینه ای عالی برای ساخت پمپ خلاء تبدیل می کند.

فولاد احتمالاً محبوب­ترین ماده دربین تولیدکنندگان به دلیل دوام آن است. فولادی که به درستی فرآوری و آبکاری شده باشد، پوسیدگی، خمیدگی، شکاف، ترک خوردن یا آتش گرفتن نخواهد داشت. در هر کجا و هر زمان که ازآن استفاده شود، یکپارچگی ساختاری، مقاومت دربرابرآب و هوا و استحکام طولانی مدت را به ارمغان می­آورد.

انعطاف پذیری فولاد به همان اندازه مهم است که پمپ خلاء به براده­برداری، جوشکاری یا رنگ آمیزی نیاز داشته باشد. تنوع گسترده محصولات فولادی دردسترس نشان می­دهدکه انعطاف پذیری طراحی آن بی حد وحصر است. پمپ های خلاء گواهی بر انعطاف پذیری آن هستند.

• میله ها و پره ها– معمولا از گرافیت کربن یا PEEK (کتون پلی اتر اتر) ساخته می شوند.
• گرافیت کربن– گرافیت کربن ماده­ای است که برای جایگزینی و اجزای خاص مورداستفاده قرار می­گیرد. زیرا قابلیت های دمای بالا، مقاومت در برابر سایش، کیفیت روغن­کاری خودبه­خودو قابلیت استفاده با مواد خورنده را درصورت آماده سازی مناسب ارائه می دهد.

دستگاه های گرافیت کربن معمولا از دو ماده تشکیل شده­اند: پودر و اتصال­دهنده. گرافیت طبیعی یا مصنوعی، کربن سیاه، ذغال سیاه، یا انواع دیگر کربن برای تولید پودر استفاده می­شود. قطران زغال­سنگ یک ماده­ی محبوب در ترکیبات گرافیت کربن است.

گرافیت کربنی و قطعات گرافیتی خودبه خود روغن­کاری می­شوند و درحین استفاده گیرنمی‌کنند و زخم نمی‌شوند. علاوه براین، چون گرافیت کربن از نظر ابعادی جامد است، تغییرات دما باعث ایجاد خمیدگی درقسمت­ها نمی­شود. میله ها و پره ها غالباً از گرافیت کربن و قطعات گرافیت ساخته می شوند.

• پلی اتری اترکتون (PEEK)– یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه بلوری با عملکرد خوب است. این ماده مات (خاکستری) سفت دارای ترکیبی منحصر به فرد از ویژگی­های مکانیکی، مقاومت شیمیایی، سایش، خستگی و مقاومت دربرابرخزش و همچنین مقاومت فوق­العاده­ای دردمای بالاست که به 260درجه سانتیگراد (480درجه فارنهایت) می­رسد. این پلیمر متعلق به خانواده پلی‌کتون‌های پلیمری است که پلی اتری اترکتون بیشترین استفاده و تولید انبوه را دارد.

پلی اتری اترکتون ویژگی­های کششی عالی دارد. استحکام کششی 29000 psi ممکن است هنگام تقویت با الیاف کربن به دست آید، با ویژگی­های برجسته در دمای 299 درجه سانتی گراد حفظ شود. این پلیمر همچنین مقاومت خزش بالایی دارد. هنگامی­که با کیفیت های خمشی و کششی جفت می­شود، تعادل بسیارخوبی ازکیفیت­ها را فراهم می­کند که درآن مواد باید بارهای قوی را برای مدت زمان طولانی در دماهای بالا بدون تغییر شکل دائمی تحمل کنند.

مدول انعطاف‌پذیری آن در دماهای بسیار بالا را می‌توان با استفاده از تقویت‌کننده‌های شیشه یا کربن افزایش داد. (تقویت همچنین مقاومت دربرابرخزش و خستگی، رسانایی حرارتی پلیمر و دمای تغییرات گرما را بهبود می­بخشد). دارای بلورینگی است که مقاومت زیادی دربرابر طیف وسیعی از مایعات و همچنین عملکرد خستگی بالایی ایجاد می­کند.

نحوه عملکرد پمپ وکیوم پره چرخشی

در اینجا نحوه عملکرد پمپ‌های خلاء پره چرخشی آمده است:

پمپ وکیوم پره چرخشی روغن کاری شده

پمپ پره چرخشی براساس اصل افزایش فشار از طریق کاهش حجم عمل می­کند. همانطورکه تیغه ها درداخل سیلندر می چرخند، یک لایه نازک روغن کمک می­کند تا سایش به حداقل برسد. این روغن­کاری توسط فشار دیفرانسیل درداخل محفظه، به کمک لوله های متصل حفظ می­شود. روتور به صورت غیرعادی درداخل محفظه قرارمی­گیرد و نیروی گریز ازمرکز تیغه ها را به دیواره محفظه فشار می­دهد و سه حفره برای جذب هوا ایجاد می کند. هنگامی که حفره اولیه باز می­شود، هوا از طریق فلنج مکش به داخل حفره کمپرسور کشیده می شود.

همانطورکه روتور به چرخش ادامه می­دهد، پره بعدی حفره اول را می بندد و دومی را باز می­کند. دراین مرحله تیغه ها به گونه­ای قرار می­گیرند که حجم هوا به حداکثر برسد. سپس مخلوط نفت و گاز با کاهش حجم فشرده شده و به محفظه جداکننده روغن هدایت می شود. برخی از طرح‌های پمپ شامل دریچه‌های خروجی هستند تا از برگشت هوا پس از رسیدن به حداکثر فشار یا خاموش شدن پمپ جلوگیری کنند. در محفظه جداکننده روغن، گاز و روغن طی یک فرآیند خاص از هم جدا می شوند.

سپس روغن به سمت مخزن روغن هدایت می شود. این فرآیند به طور موثر 95 تا 98 درصد روغن را از هوا حذف می­کند. برای از بین بردن ذرات روغن باقیمانده، مخلوط گاز و روغن باقیمانده از فیلترهای ریز عبور داده می­شود. سپس ذرات روغن فیلتر شده از طریق دریچه شناور به مدار روغن پمپ بازگردانده می­شوند. درحال حاضر گاز تقریباً عاری از روغن است، می­توان آن را از طریق خروجی هوا یا از طریق لوله ها یا شیلنگ ها خارج کرد.

پمپ وکیوم پره چرخشی خشک

پمپ‌های خشک، مشابه پمپ‌های روغن­کاری شده، براساس اصل افزایش فشار از طریق کاهش حجم کار می‌کنند. در این پمپ‌ها، پره‌های گرافیتی خشک با سیلندر محفظه تماس پیدا می‌کنند و یک لایه گرافیتی ایجاد می‌کنند که به محافظت پمپ در برابر سایش کمک می‌کند. مانند پمپ های روغن­کاری شده، پمپ های خشک نیز باید هوای فشرده را فیلتر کنند تا ذرات از بین بروند. علاوه بر این، هوا اغلب از طریق یک خنک کننده هدایت می شود تا دمای اگزوز کاهش یابد.

مشخصات پمپ های وکیوم پره چرخشی

پمپ‌ها و سیستم‌های خلاء پره چرخشی با چندین مشخصات کلیدی تعریف می‌شوند. مهم­ترین آنها خلاء عملیاتی نهایی و سرعت پمپاژ است.

خلاء عملیاتی نهایی(حداکثر)– این مشخصات کمترین فشاری را که پمپ خلاء می تواند به دست آورد، معمولاً دریک بازه زمانی معین، نشان می­دهد. درک شرایطی که این فشار تحت آن محاسبه می­شود برای خریداران مهم است، زیرا تولیدکنندگان ممکن است این رقم را براساس شرایط ایده­آلی که ممکن است منعکس کننده زمینه­های عملیاتی معمولی نباشد، مانند نادیده گرفتن حضور گازهای متراکم شونده مانند بخارآب، استناد کنند.

سرعت پمپاژ– این عبارت به سرعت تخلیه گاز از محفظه خلاء اشاره داردکه برحسب m3/s، ft3/min (cfm)، L/min یا gal/min (gpm) اندازه‌گیری می‌شود. سرعت پمپاژ نامی بالاترین سرعت قابل دستیابی درکل محدوده فشار پمپ را نشان می­دهد و اغلب در دما و فشار استاندارد (STP) مشخص می شود. سرعت پمپاژ مورد نیاز باید با نیازهای برنامه مطابقت داشته باشد، که تحت تأثیر نرخ دفع سیستم، حجم محفظه و بارهای گاز فرآیندی است. پمپ‌های پره چرخشی معمولاً نرخ پمپاژی را از 1تا 650 cfm (فوت مکعب دردقیقه) ارائه می‌کنند.

توجه: سرعت واقعی پمپ ممکن است با سرعت پمپاژ نامی در محفظه دستگاه متفاوت باشد. پارامترهای عملکرد باید براساس شرایط مشابه با شرایطی که برای تعیین فشار نهایی استفاده می شود با الزامات کاربرد مقایسه شود.

پمپ‌های خلاء پره چرخشی معمولاً با جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم (DC) تغذیه می‌شوند.

برق متناوب متداول­ترین منبع تغذیه برای پمپ ها و سیستم های خلاء پره چرخشی است. موتورهای AC تک فاز به طورگسترده­ای مورد استفاده قرار می­گیرند و نسبت به موتورهای سه فاز AC قیمت کمتری دارند. با این حال، موتورهای تک فاز نیز کارایی کمتر(برای همان اسب بخار) و اندازه بزرگتری دارند.

منابع تغذیه DC از جریان DC باتری یا منبع تغذیه استفاده می کنند.

نکات هنگام انتخاب پمپ های وکیوم پره چرخشی

سرعت پمپاژ و سطح خلاء فاکتورهای مهمی هستند که برسایرجنبه­های سیستم تأثیر می­گذارند. در اینجا برخی از طبقه بندی­های رایج و محدوده های معمول آنها آورده شده است:

• خلاء ناهموار: 1000 میلی بار تا 1 میلی بار
• خلاء متوسط: 1 میلی بار تا 001/0 میلی بار
• خلاء بالا: 0.001 تا 0.0001 میلی بار
• خلاء فوق العاده بالا: 0.0001 میلی بار تا 10^-12 میلی بار
• خلاء بسیار بالا: کمتر از 10^12 میلی بار

هنگام تعیین سرعت پمپاژ مناسب، دو عامل کلیدی وجود دارد که باید درنظرگرفته شوند:

• قبل از شروع یک روش، پمپ را خاموش کنید– این باید تا حد امکان کوتاه باشد تا در هزینه های تولید صرفه جویی شود.
• جریان های فرآیند – در حین استفاده از گازهای فرآیند، سرعت پمپاژ باید برای حفظ فشار مناسب کافی باشد.

برای دستیابی به زمان خاموشی پمپ و سطح خلاء مطلوب، ممکن است لازم باشد از ترکیبی از فناوری های مختلف پمپ خلاء استفاده شود.

پمپ های خلاء جلو در محدوده های خلاء متوسط و ناهموار عمل می کنند. آنها با فشرده سازی گازها و سپس رهاسازی آنها در جو عمل می کنند. کاربردهای معمول این پمپ ها شامل بسته بندی مواد غذایی، عملیات حرارتی و خشک کردن انجمادی است.

پمپ­های خلاء بالا وفوق العاده بالا، مانند پمپ های انتشار و توربومولکولی، همراه با پمپ های خلاء جلویی استفاده می­شوند و بر اصل انتقال مولکولی متکی هستند. این پمپ ها معمولاً در زمینه هایی مانند متالورژی، پوشش دهی و کارهای تحلیلی استفاده می شوند.

فصل دوم:

انواع پمپ های خلاء پره چرخشی چیست؟

انواع پمپ های خلاء پره چرخشی عبارتند از:

پمپ پره چرخشی روغن کاری شده

یک پمپ پره چرخشی روغن­کاری شده استاندارد معمولاً یک واحد تک­مرحله ای با یک سیستم گردش روغن­حلقه بسته است. دارای طراحی بادوام وفشرده با طول عمر متوسط ​​حدود 50000 ساعت است. روتور به صورت خارج از مرکزدرداخل سیلندر پمپ قرار می­گیرد. با چرخش روتور، فضای بین بخش های روتور و پره، گاز ورودی را جذب می­کند. این منجر به افزایش حجم سلول در سمت ورودی می­شود و یک اثر خلاء ایجاد می کند.

با توجه به موقعیت خارج از مرکز روتور نسبت به محفظه پمپ، حجم بین پره‌ها، روتور و محفظه کاهش می‌یابد که باعث می‌شود روتور سریع‌تر بچرخد. با ادامه چرخش روتور، هوا فشرده شده و سپس از داخل جعبه اگزوز خارج می شود.

پمپ پره چرخشی خشک

این پمپ­های خلاء از فناوری پره­های چرخشی قابل­اعتماد بهره می برند. آنها بدون نیاز به روغن­کاری خارجی عمل می­کنند، زیرا پره های روتور خودبه خود روغن­کاری می­شوند. فشرده سازی درطول یک عملیات کاملا خشک اتفاق می افتد.

انتخاب مواد بهینه، پره ها یا تیغه های گرافیت تخصصی در محفظه تراکم، اتلاف موثر گرما و ساخت پیشرفته و دقیق، همگی به حفظ سطح خلاء در طول عملیات مداوم کمک می­کنند.

هنگامی­که پمپ خلاء خاموش است، یک دریچه بدون بازگشت اختیاری از ورود هوا به محفظه خلاء جلوگیری می کند. این دستگاه توسط یک موتور یکپارچه با راندمان بالاکار می­کند.

این مدل کمپرسور با حداقل ضربان و بدون نیاز به روغن کاری کارمی­کند. یک فن خنک کننده قوی به طور موثر گرما را هم از موتور و هم از پمپ دفع می کند.

پمپ حلقه مایع

پمپ حلقه مایع با استفاده از چرخش جابجایی مثبت کار می­کند. درحالی­که اغلب به عنوان پمپ خلاء استفاده می­شود، می­تواند به عنوان کمپرسور گاز نیز عمل­کند. این روتور به روشی مشابه پمپ پره چرخشی عمل می­کند، اما به جای پره های جداگانه، خود روتور دارای پره هایی است که یک حلقه مایع چرخان ایجاد می­کند که فشرده­سازی آب بندی حفره را تشکیل می­دهد. از آنجایی­که روتور تنها قسمت متحرک است، این پمپ ها حداقل اصطکاک را تجربه می­کنند و اصطکاک لغزشی فقط در آب­بندی محور رخ می­دهد. پمپ­های حلقه مایع معمولاً توسط موتورهای القایی به حرکت در­می­ آیند.

پمپ حلقه مایع، گاز را با چرخاندن یک پروانه پره به صورت غیرمرکز در داخل یک محفظه استوانه ای فشرده می­کند. مایع، معمولاً آب، به پمپ وارد می شود و به دلیل نیروی گریز از مرکز، یک حلقه استوانه ای چرخشی در امتداد سطح داخلی بدنه ایجاد می­کند. این حلقه مایع مجموعه­ای از آب­بندی را بین پره های پروانه تشکیل می­دهد و حفره های متراکم را ایجاد می­کند. تراز خارج ازمرکز محور هندسی پوشش و محور چرخش پروانه منجر به تغییرات چرخه‌ای درحجم درون پره‌ها و حلقه مایع می‌شود.

گاز، معمولاً هوا، از طریق دریچه ورودی درانتهای محفظه به داخل پمپ کشیده می­شود. گاز درداخل محفظه های متراکم محبوس می شود که توسط پره های پروانه و حلقه مایع تشکیل شده است. همانطور که پروانه می چرخد، گاز را فشرده می­کند، که سپس از طریق درگاه تخلیه درانتهای محفظه خارج می شود.

پس ازتخلیه، گاز فشرده حاوی مقدارکمی از مایع کار است که معمولاً با استفاده از جداکننده بخار- مایع جدا می­شود.

تولید کنندگان و شرکت های برجسته پمپ خلاء پره چرخشی

• Vacuum Research Corporation
• Becker Pumps Corporation
• GlobalVac & Air
• Osaka Vacuum U.S.A., Inc.
• DEKKER Vacuum Technologies, Inc

فصل 3:

کاربردها و مزایای پمپ های خلاء پره چرخشی چیست؟

در این فصل کاربردها و مزایای پمپ‌های خلاء پره چرخشی بررسی می‌شود.

کاربرد پمپ های خلاء پره چرخشی

اگرچه پمپ‌های خلاء پره چرخشی طراحی ساده‌ای دارند، اما اغلب برای دستیابی به خلاء بسیار بالا ایده‌آل نیستند. با این حال، آنها به طورگسترده درکاربردهای مختلفی استفاده می­شوند که درآن ایجاد خلاء یا محیط تخلیه ضروری است. این کاربردها عبارتند از میکروسکوپ الکترونی، تولید و توسعه الکترونیک مانند ابررساناها و ابزارهای تحلیلی خاص. چنین محیط­هایی به پمپ­های خلاء برای از بین بردن آلودگی­های موجود در هوا نیاز دارند. علاوه براین، پمپ‌های خلاء پره چرخشی معمولاً درمحیط‌های مراقبت‌های بهداشتی برای ایجاد مکش درطی مراحل جراحی استفاده می‌شوند

کاربردهای پره های چرخشی روغن کاری شده

• فرآیندهای شیمیایی و دارویی- گاز زدایی، کریستالیزاسیون، خشک­کردن، تقطیر، تبخیر، خنک­سازی فوق­العاده، جزبه­جز کردن، اشباع، پوشش خلاء (تصعید) و فیلتراسیون خلاء
• مهندسی محیط­زیست- سیستم­های هوادهی، استخراج گرد و غبار و خشک­کردن
• ماشین آلات فرآوری مواد غذایی- برش و ماشین­های بطری و پرکن
• کاربردهای­صنعتی- نگهداشتن خلاء، سیستم‌های استخراج گرد و غبار، سیستم‌های خشک‌کن و کوره‌های صنعتی
• صنعت بسته بندی- سیستم های خلا متمرکز و ماشین آلات بسته بندی
• انتقال هوایی
• صنعت نجاری- سیستم های استخراج گرد و غبار و نگه داشتن خلاء

کاربردهای پره های چرخشی خشک

• مهندسی محیط زیست – هوادهی
• کاربردهای صنعتی – بلندکردن و نگه داشتن و چیدن و مکان­یابی
• صنعت بسته بندی – ماشین آلات بسته بندی
• صنعت چاپ – برنامه های کاربردی پس از چاپ و دستگاه های چاپ
• صنعت نجاری – نگه داشتن خلاء

مزایای پمپ های خلاء پره چرخشی

پمپ‌ وکیوم حلقه مایع دارای مجموعه ای چرخان با پره هایی هستند که در یک محفظه استوانه ای به چرخش در می­آیند. برخلاف پمپ‌های پره چرخشی، به آن‌ها «پمپ پره مایع» می‌گویند، زیرا از یک حلقه آب برای آب‌بندی استفاده می‌کنند. این حلقه مایع به فشرده سازی هوا و جلوگیری از ورود مجدد آن به فضای تخلیه شده کمک می­کند. علاوه براین، هم پمپ‌ وکیوم روغنی یا روغن­کاری شده و هم پمپ های خلاء خشک از تیغه های چرخشی در عملکرد خود استفاده می­کنند.

پمپ‌های خلاء پره چرخشی از رایج‌ترین انواع پمپ‌های خلاء هستند. در واقع، بسیاری از پمپ‌های خلاء از پره‌ها، تیغه‌ها، پره‌ها یا پروانه‌های چرخان برای انتقال گاز به داخل وخارج ازمحفظه استفاده می‌کنند. هر پمپ خلاء دارای این اجزا به عنوان پمپ خلاء چرخشی طبقه بندی می شود.

معایب پمپ های خلاء پره چرخشی

یکی از ایرادات پمپ های خلاء پره چرخشی، اتکای آنها به روغن با فشار بخارکم است. از آنجایی­که پمپ برای کارکردن به روغن نیاز دارد، نیاز به نظارت منظم، پرکردن و تعویض دارد. این وابستگی می­تواند منجر به آلودگی گازهای با فشار بخاربالا شود که ممکن است عملکرد را مختل کرده و به اجزای سازنده آسیب برساند.

برای کاهش این مشکل، نصب تله‌ها و فیلترها قبل از ورودی پمپ می‌تواند از ورود آلاینده‌ها به محفظه خلاء جلوگیری کرده و درنتیجه خطر آلودگی روغن را کاهش دهد.

علاوه براین، پمپ های پره چرخشی، غبار روغن و آب را از طریق اگزوز خود وارد محیط می­کنند. با گذشت زمان، این می­تواند محیطی پر از دود ایجاد کند که خطرات سلامتی را به همراه دارد و این پمپ ها را برای اتاق­های تمیز، محیط های حساس، یا کاربری های داخلی نامناسب می کند.

اتصال فیلتر اگزوز یا حذف­کننده غبار روغن به اگزوز پمپ می­تواند انتشار غبار روغن را به میزان قابل­توجهی کاهش دهد و تا 95. 99درصد کاهش یابد

تعمیر و نگهداری پمپ های خلاء پره چرخشی

تعمیر و نگهداری پمپ های خلاء پره چرخشی شامل موارد زیر است:

تعویض روغن

از آنجایی­که پمپ های پره چرخشی مقدارقابل­توجهی روغن مصرف می­کنند، تعویض منظم روغن برای حفظ عملکرد پمپ ضروری است. به طورکلی توصیه می­شودکه روغن را هرشش ماه یکبارتعویض کنید. با این حال، این فاصله ممکن است نیاز به تنظیم براساس استفاده پمپ و نوع گازهای فرآیندی داشته باشد. رنگ روغن نشانگر خوبی برای زمان تعویض روغن است. روغن تازه شفاف است، اما بعد از استفاده تیره می­شود. هنگامی که روغن به رنگ کهربایی درآمد، باید آن را تعویض کنید. اگر رنگ روغن به رنگ های سیاه یا قرمز تیره برسد، ممکن است نشان دهنده پتانسیل خرابی پمپ و نیاز به تعمیرات اساسی باشد.

روغن با کارایی بالا تا بالاترین درجه خلوص تصفیه می­شود و از عدم آلودگی و رقیق شدن آن اطمینان حاصل می­کند. استفاده از روغن‌هایی با چسبندگی پایین توصیه نمی‌شود، زیرا می‌توانند سرعت پمپ، عملکرد نهایی خلاء و طول عمرکلی پمپ را کاهش دهند

تمیزکردن و اوراقی

عناصر پوشیدنی مانند واشرها، حلقه های O و آب بندی­ ها باید به طور منظم درهر پمپ پره چرخشی تعویض شوند. بدون این، قابلیت آب بندی پمپ کاهش می یابد و عملکرد آن شروع به بدتر شدن می­کند. فرکانس تمیز کردن و اوراقی براساس اندازه پمپ تعیین می­شود. پمپ های خلاء بزرگتر با سرعت پمپاژ 40مترمکعب درساعت و بالاتر نیاز به نگهداری سالانه تمیزکردن و اوراقی دارند. پمپ‌های کوچک‌تر با سرعت پمپاژ تا 28 متر مکعب در ساعت می‌توانند به مدت دو سال قبل از نیاز به تمیز کردن و اوراقی کارکنند.

تعمیرات اساسی

پمپ های پره چرخشی با استفاده از پره­های گردان کار می­کنند که به عنوان پره نیز شناخته می شوند. از آنجایی­که این پره ها در اثر قرارگرفتن درمعرض گازهای فرآیندی درمعرض ساییدگی قرار می­گیرند، نیاز به تعویض منظم دارند. توصیه می­شود پره ها را درطول تمیزکردن و اوراقی تعویض کنید. برای پمپ های خلاء بزرگتر (40 مترمکعب در ساعت و بالاتر)، معمولاً هر سه سال یکبار تعویض پره ها لازم است. برای پمپ های کوچکتر (تا 28 مترمکعب در ساعت)، معمولاً هرچهارسال یک بار نیاز به تعویض است.

خنک نگه داشتن تجهیزات

یکی دیگر از جنبه های حیاتی نگهداری از پمپ خلاء پره چرخشی، اطمینان از خنک ماندن آن است. گرمای بیش از حد می­تواند طول عمر موتور را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اگر پمپ درفضای بسته کارمی­کند، استفاده از فن می­تواند به دفع گرما کمک کند. گرمای بیش از حد باعث کاهش چسبندگی روغن می شود که این امر توانایی پمپ را برای ایجاد خلاء موثر مختل می­کند

تعویض فیلتر

جامدات و مایعاتی که وارد پمپ خلاء پره چرخشی می­شوند، درصورتی­که فیلتر به اندازه کافی کارنکند، می­تواند منجر به خرابی پمپ شود. بنابراین، تعویض فیلتر همانطورکه دردستورالعمل سازنده مشخص شده است، مانند نحوه تعویض روغن بسیار مهم است.

نتیجه گیری

پمپ های خلاء با چرخاندن قسمت های متحرک در مقابل محفظه پمپ، سطوح کم فشار تولید می­کنند. محبوبترین شکل پمپ خلاء جابجایی مثبت، پمپ خلاء پره چرخشی است. پمپ­های پره چرخشی، جدا از اینکه پمپ های جابجایی مثبت هستند، می­توانند به عنوان پمپ وکیوم خشک یا پمپ های روغنی ساخته شوند. به طور خلاصه، پمپ خشک بدون استفاده از مایع کارمی­کنند.

پمپ‌های مرطوب از آب‌بند/روغن‌کاری سیال برای کار استفاده می‌کنند، درحالی­که پمپ‌های خشک برای ایجاد خلا به تحمل ابعاد داخلی بستگی دارند. پمپ‌های خلاء پره چرخشی ممکن است به طرق مختلف متفاوت باشند. از طرف دیگر ترکیبات مواد آنها معمولاً نسبتاً استاندارد شده است.

آنها به طورگسترده­ای در موقعیت­های مختلفی استفاده می­شوند که نیازبه ایجادیک محیط یا خلاء مصنوعی تخلیه شده است. برخی از این موارد شامل استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساخت و طراحی وسایل الکترونیکی مانند ابررساناها، و استفاده از انواع خاصی از دستگاه های تحلیلی است.

تولید کنندگان و شرکت های برجسته پمپ خلاء پره چرخشی

• Vacuum Research Corporation
• Becker Pumps Corporation
• GlobalVac & Air
• Osaka Vacuum U.S.A., Inc.
• DEKKER Vacuum Technologies, Inc

بیشتر بخوانید : استپ موتور