پمپ وکیوم

در این مقاله قصد داریم ابتدا به معرفی پمپ وکیوم بپردازیم سپس با معرفی انواع مختلف آن و نحوه عملکرد آن ها آشنا خواهید شد و در انتها شما را راهنمایی خواهیم کرد که چه نوع پمپی مناسب شما می باشد.

با ما همراه باشید

پمپ وکیوم چیست؟

پمپ وکیوم ( یا به عبارتی دیگر پمپ خلا ) دستگاه است ، جهت ایجاد فشار منفی و به تفسیری ساده نقطه مقابل و عملکردی برعکس با کمپرسور هوای فشرده دارد.

خلا به معنای هیچ چیز و وجود نداشتن است .

معادل کلمه واکیوم یا وکیوم است که برگرفته از واژه انگلیسی vacuum وبه معنی جذب بواسطه مکش و مکندگی و ایجاد فشاری کمتر از فشار محیط یا همان خلا است.

پمپ های خلاء عمل مکش را انجام میدهند و میتواند از چند دهم تا چندین متر مکعب در ساعت عمل مکش را انجام دهند.

بسته به میران وکیوم مورد نیاز برای هر کاربردی ، الکتروموتور و سیلندر مناسب آن طراحی میگردد تا با بیشترین بازدهی کمترین مصرف انرژی را به همراه داشته باشند.

به وسیله پمپ های ویکیوم میتوان از جسم با وزن سبک تا اجسام بسیار سنگین مثل سنگ ها و … را به راحتی جا به جا کرد.

نحوه ی عملکرد پمپ وکیوم:

 

این پمپ ها از دو قسمت اساسی روتور و استاتور و الکتروموتور تشکیل شده است.
با استارت الکتروموتور و حرکت دورانی که به واسطه کوپلینگ ها از الکتروموتور به روتور منتقل میشود.
روتور در محفظه استاتور شروع به حرکت میکند و در این میان پره ها یا همان تیغه های از روتور خارج شده و هوای درون استاتاتور را فشرده سازی میکند و از دریچه دیگری خارج میکند
این فشرده سازی و به طبع جایگزین شدن هوا در فضایی که هوای آن خارج شده ایجاد وکیوم میکند.
این فرایند در پمپ های وکیوم دزپارت بصورت دائم کار صورت میگیرد و در هرشرایط حتی پس از دستیابی به میزان فشار نهایی عملیات وکیوم ممتد و ادامه دار خواهد بود و در این شرایط به پمپ آسبی نمیرسد

 

انواع پمپ وکیوم:

پمپ های وکیوم را میتوان به سه دسته زیر تقسیم بندی کرد.

1- پمپ وکیوم روغنی:

در این نوع پمپ ها از روغن برای خنک کردن دستگاه استفاده میشود.

2-پمپ وکیوم آب در گردش:

در این نوع پمپ ها از آب برای خنک کردن دستگاه استفاده میشود.

3-پمپ وکیوم خشک:

این نوع پمپ ها از هوا برای خنک کردن دستگاه استفاده میشود.

 

 

پمپ وکیوم

نمونه یک پمپ خلا

 

کاربرد پمپ خلا چیست ؟

 

امره پمپ های مکش در اکثر صنایع به وفور مورد استفاده قرار میگیرند ، ما در زیر تعدادی از صنایع پر مصرف و بزرگ را برای شما آورده ایم.
درصورتی که صنعت شما در لیست زیر نیست ، به این معنی نییست که در صنعت شما کاربرد ندارد.
به شما پیشنهاد میکنم با ما تماس بگیرید تا به صورت رایگان به شما مشاوره بدهیم و اطلاعات جامع تری را در اختیار شما قرار دهیم.

  • در کاربرد های مستقیم و در منازل ما همانند جاروبرقی ها و …تا محیط ها و صنایع وابسته همانند آزمایشگاه ها و صنایع نفت وگاز.
  • از مکش و وکیوم برای فرم دهی و شکل دهی استفاده میشود همانند صنایع وکیوم فرمینگ و صنایع بسته بندی.( مطلب وکیوم فرمینگ چیست ؟ را بخوانید )
  • در صنعت طلا و فلزات گرانبها بخش ساخت و تزریق فلز طلا در قالب های گچی نیز از وکیوم پمپ ها استفاده میشود.
  • در صنایع چوب و ماشین آلات چوب از خلاء و وکیوم در پرس وکیوم و سی ان سی چوب بکارگیری میشود. ( مطلب وکیوم ممبران را بخوانید )
  • در صنعت ریخته گری نیزاین پمپ ها کاربرد دارد.(مطلب ریختگری در خلا را بخوانید )
  • در آزمایشگاه ها نیز از این نوع پمپ های آزمایشگاهی استفاده میشود.(مطلب پمپ خلا آزمایشگاهی را بخوانید)
  • در کارخانجات تولید و پالایش روغن نیز از وکیوم و پمپ خلا بکارگیری میکنند.

 

پمپ های خلاء موارد استفاده بی شمار دیگری دارند.

پمپ های خلاء در صنعت به چند دسته تقسیم می شوند؟

پر کاربرد ترین پمپ خلاء در صنعت امروز ، پمپ روتاری پره ای روغنی( rotary Vane Vacuum Pump) است.

ساختار و عملکرد این پمپ به گونه ای است که به صورت چرخشی ، نیروی گریز از مرکز و حرکت دورانی روتاری ، در پمپ ایجاد خلاء میکند.

استفاده از متریال و مواد مناسب و استاندارد در ساخت یک پمپ خلاء بسیار حائز اهمیت و قابل ملاحظه است.

همانطور که جهت ایجاد هوای فشرده از انواع کمپرسور ها استفاده میشود.

از جمله کمپرسورهای روتاری پره ای ، کمپرسورهای روغنی سیلندری یا(خورجینی) ، کمپرسور های گرافیتی و یا خشک ، در مقابل آن نیز پمپ های خلاء با انواع مختلفی وجود دارند که همگی جهت ایجاد فشار منفی بکار گرفته می شوند.

انواع مختلف پمپ های وکیوم از نظر خلا

  • پمپ های اولیه (پشتیبان): محدوده فشار مکش کم است.
  • پمپ های تقویت کننده: محدوده فشار مکش کم است.
  • پمپ های ثانویه (خلاء بالا): محدوده فشار مکش بسیار زیاد ، بسیار بالا و فوق العاده بالا.
زیر شاخه ها در انواع مختلف وکیوم
شکل1 – روابط و زیر شاخه ها در انواع مختلف وکیوم

دو فن آوری به کار رفته در پمپ های مکش

 

دو فن آوری مورد استفاده در پمپ های مکش انتقال گاز و جذب گاز است (شکل2)
پمپ های انتقال با انتقال مولکول های گازی توسط هر دو تبادل حرکت (عمل جنبشی) یا جابجایی مثبت کار می کنند.
همان تعداد مولکول های گازی که وارد آن می شوند از پمپ تخلیه می شوند و هنگام بیرون کشیدن ، فشار گاز کمی بالاتر از فشار اتمسفر است.
نسبت فشار اگزوز (خروجی) به کمترین فشار بدست آمده (ورودی) به نسبت فشرده سازی گفته می شود.

 

پمپ های انتقال جنبشی بر اساس اصل انتقال حرکت کار می کنند و گاز را به سمت خروجی پمپ هدایت می کنند تا احتمال افزایش یک مولکول به سمت خروجی با استفاده از تیغه های پر سرعت یا بخار معرفی شده فراهم شود. پمپ های جنبشی معمولاً دارای حجم درزگیر نیستند اما در فشارهای کم می توانند به نسبت فشار کمتری برسانند.

پمپ های مکش با گرفتن مولکول های گازی روی سطوح درون سیستم خلاء کار می کنند. پمپ های مکش با سرعت جریان کمتری نسبت به پمپ های انتقال کار می کنند اما می توانند خلاء فوق العاده بالا را تا Tori 10 تا 12 ایجاد کنند و خلاء عاری از روغن تولید کنند. پمپ های ضبط با استفاده از تراکم کرایوژنیک ، واکنش یونی یا واکنش شیمیایی عمل می کنند و هیچ قسمت متحرکی ندارند.

 

چارت پمپ وکیوم

پمپ وکیوم مرطوب یا خشک؟

انواع پمپ وکیوم را در زیر به اختصار توضیح میدهیم

 

فن آوری های پمپ خلاء بادر نظرگرفتن اینکه آیا گاز در طول فرآیند فشرده سازی در معرض روغن یا آب قرار دارد ، مرطوب یا مرطوب شده (روغن کاری شده یا خشک) در نظر گرفته می شود. پمپ های مرطوب با استفاده از روغن یا آب خود را روغن کاری و / یا آب بندی می کنند.
این مایع می تواند گاز پمپ شده (جاروب شده) را آلوده کند. در حالی که ، پمپ های خلاء خشک هیچگونه مایع در گاز پمپاژ ندارند ، با تکیه بر ترخیص های دقیق بین قسمت های چرخان و استاتیک پمپ ، مهر و موم های پلیمری خشک (PTFE) یا دیافراگمی برای جدا کردن مکانیسم پمپاژ از گاز و اطمینان از مهر و موم محکم .
پمپ های خشک خطر آلودگی سیستم و دفع روغن را نسبت به پمپ های مرطوب کاهش می دهد.
با تغییر ساده پمپ از حالت مرطوب به سبک خشک ، سیستم های خلاء به راحتی از مرطوب به خشک تبدیل نمی شوند. محفظه و لوله کشی توسط پمپ مرطوب آلوده شده و باید کاملاً تمیز یا تعویض شود ، در غیر این صورت در طی کار بعدی گاز آنها را آلوده می کند.

 

انواع پمپ وکیوم

در زیر خلاصه ای برای رایج ترین انواع پمپ خلاء براساس عملکرد ذکر شده است.

 

پمپ های وکیوم اولیه (پشتیبان)

 

پمپ وکیوم روتاری پره ای روغنی (مرطوب ، جابجایی مثبت)

 

 

در پمپ روتاری چرخشی ، گاز وارد درگاه ورودی می شود و توسط یك روتور سوار شده خارج شده كه گاز را فشرده می كند و آن را به سوپاپ اگزوز منتقل می كند (شکل 3).
دریچه دارای فنر است و در صورت عبور از فشار اتمسفر ، گاز را تخلیه می کند.
روغن برای آب بندی و خنک کردن ون ها استفاده می شود. فشار قابل دستیابی با پمپ چرخشی با تعداد مراحل استفاده شده و تحمل آنها تعیین می شود.
طراحی دو مرحله ای می تواند فشار 1 × 10به توان -3 mbar را فراهم کند. از آن است که سرعت پمپاژ 0.7-275 متر 3 / ساعت (0.4-162 فوت 3 / دقیقه).

 

پمپ وکیوم روتاری پره ای روغنی

پمپ وکیوم رینگ مایع (مرطوب ، جابجایی مثبت)

 

پمپ رینگ مایع (شکل 4) گاز را با چرخش پروانه ای از ون که در خارج از مرکز پمپ قرار دارد ، فشرده می کند. مایع درون پمپ تغذیه می شود و با شتاب گریز از مرکز ، یک حلقه استوانه ای متحرک در برابر قسمت داخلی قفسه تشکیل می دهد.
این رینگ مایع در فضای بین پره های پروانه ، که محفظه های فشرده سازی را تشکیل می دهند ، یک سری مهر و موم ایجاد می کند.
غیرفعال بودن محور چرخش پروانه و محفظه پمپ باعث تغییر چرخه ای از حجم محصور شده توسط ون ها و حلقه می شود که گاز را فشرده می کند و در انتهای محفظه آن را از طریق درگاه تخلیه می کند.
این پمپ از طراحی ساده و مقاوم برخوردار است زیرا شافت و پروانه تنها قسمت های متحرک درآن هستند.
این نوع پمپ دامنه ظرفیت زیادی دارد و می تواند با استفاده از آب 15 درجه سانتیگراد(59 درجه فارنهایت)فشار 30 mbar را فراهم کند ، و فشارهای پایین ترنیز با مایعات دیگر امکان پذیر است.
دامنه سرعت پمپاژ آن بین 25 تا 30،000 متر است 3 / ساعت (15 تا 17،700 فوت 3 / دقیقه).

 

پمپ وکیوم حلقه مایع

پمپ وکیوم دیافراگم (جابجایی خشک و مثبت)

 

دیافراگم به سرعت توسط میله سوار شده بر روی بادامک که توسط یک موتور چرخانده شده است ، انعطاف پذیر می شود و باعث انتقال گاز در یک دریچه وخروج از دریچه دیگری می شود. این پمپ کم مصرف و کم هزینه برای نگهداری است.
طول عمر دیافراگم ها و دریچه ها به طور معمول بیش از 10،000 ساعت کار است. پمپ دیافراگم (شکل 5)برای پشتیبان گیری از پمپ های توربو مولکولی ترکیب کوچک در کاربردهای خلاء تمیز و بالا استفاده می شود.
این پمپ دارای ظرفیت کمی است که به طور گسترده در آزمایشگاه های تحقیق و توسعه برای تهیه نمونه مورد استفاده قرار می گیرد.
نمونه ای از فشار نهایی( 5 × 10به توان-8 میلی بار )است که می توان در هنگام استفاده از پمپ های دیافراگمی به عقب پمپ توربو مولکولی ترکیب، به دست آورد که طیف سرعت پمپاژ 0.6 تا 10 متر 3 / ساعت (0.35-5.9 فوت 3 / دقیقه)است.

 

پمپ وکیوم دیافراگم

پمپ وکیوم پیمایش (جابجایی خشک و مثبت)

 

پمپ پیمایش (شکل 6)از دو پیمایش استفاده می کند که نمی چرخند ، اما در جایی که یک داخلی در گردش است یک حجم گاز را به دام می اندازد و آن را در یک حجم افزاینده کاهش می دهد.
فشرده سازی آن تا رسیدن به حداقل حجم و حداکثر فشار در مرکز مارپیچها ، جایی که محل خروجی قرار دارد. مهر و موم نوک پلیمر مارپیچ(PTFE)بدون استفاده از روان کننده در جریان گاز جاروب ، آب بندی محوری بین دو پیمایش را فراهم می کند.
فشار نهایی معمولی از( 1 ×10به توان-2 Mbar )حاصل می شود. دامنه سرعت پمپاژ آن از 5.0 تا 46 متر 3 در ساعت(3.0 تا 27 فوت 3 در دقیقه) است.

 

پمپ  وکیوم پیمایش

پمپ وکیوم روت (جابجایی خشک و مثبت)

 

پمپ Roots (شکل 7)در درجه اول به عنوان تقویت کننده خلاء مورد استفاده قرار می گیرد و برای حذف حجم زیادی از گاز طراحی شده است.
دو لوب مش بدون لمس و ضد چرخش برای انتقال مداوم گاز در یک جهت از طریق پمپ. این عملکرد پمپ اولیه / پشتیبان را افزایش می دهد ، سرعت پمپاژ را تقریباً 7: 1 افزایش می دهد و فشار نهایی را تقریباً 10: 1 بهبود می بخشد.
پمپ های ریشه می توانند دو یا چند لوب داشته باشند. فشار نهایی معمولی < 10به توان-3 Torr (در ترکیب با پمپ های اولیه) حاصل می شودو دستیابی پمپاژ سرعت در دستور 100000 متر 3 / ساعت (58860 فوت 3 / دقیقه)است.

 

پمپ وکیوم روت

پمپ وکیوم پنجه (جابجایی خشک و مثبت)

 

پمپ پنجه (شکل 8) دارای دو پنجه ضد چرخش است و به طور مشابه با پمپ Roots عمل می کند ، به جز اینکه گاز بصورت محوری منتقل می شود و نه از بالا به پایین.
این رویکرد غالباً در ترکیب با یک پمپ Roots ، که یک ترکیب پمپ اولیه Roots-claw است که در آن یک سری مراحل ریشه و پنجه در یک شافت مشترک وجود دارد ، استفاده می شود.
این دستگاه برای محیط های صنعتی سخت طراحی شده است و سرعت بالایی را ارائه می دهد.
فشار نهایی معمولی از (10به توان -3 ) میلی بار حاصل می شود. آن است که طیف سرعت پمپاژ 100 تا 800 مترمکعب برساعت (59تا472 ft3/min )

 

پمپ وکیوم پنجه

پمپ وکیوم پیچ (جابجایی خشک و مثبت)

 

پمپ پیچ (شکل 9) از دو پیچ چرخشی ، یک دست چپ و یک دست راست استفاده می کند ، این روش بدون لمس است وچرخش ، گاز را از یك انتهای دیگر منتقل می كند.
پیچ ها به گونه ای طراحی شده اند که با عبور گاز ، فضای بین آنها کم می شود و فشرده می شود و باعث فشار کمتری در انتهای ورودی می شود.
این پمپ از ظرفیت توان بالا ، کارآیی مایع مناسب و تحمل گرد و غبار و محیط های سخت برخوردار است.
فشار نهایی معمولی تقریبا(ً 1×10به توان -12 Torr )حاصل می شود. آن است که طیف سرعت پمپاژ تا 750 متر مکعب / ساعت (440 فوت 3 / دقیقه)است.

 

پمپ وکیوم پیچ

پمپ های وکیوم ثانویه

پمپ های وکیوم توربومولکولی (انتقال خشک و جنبشی)

 

پمپ های توربو مولکولی (شکل 9) با انتقال انرژی جنبشی به مولکول های گازی و با استفاده از پره های چرخشی با سرعت بالا و پره های زاویه دار که بنزین را با سرعت زیاد می چرخند کار می کند.
سرعت نوک تیغه به طور معمول 250 تا 300 متر در ثانیه یا 670 مایل در ساعت است.
با انتقال حرکت از پره های چرخان به گاز ، احتمال بیشتری از مولکولهای در حال حرکت به سمت خروجی فراهم می شود. این مدل فشارهای پایینی را ارائه می دهند و نرخ انتقال پایین دارند.
فشار نهایی معمولی کمتر از( 7.5 ×10 به توان -11 Torr )حاصل می شود. دامنه سرعت پمپاژ 50 تا 5000 لیتر در ثانیه است.
مراحل پمپاژ تیغه ای اغلب با مراحل کشیدن ترکیب می شوند که پمپ های توربومولکولی را قادر می سازد تا فشارهای بالاتر را بیرون بریزند.(> 1 Torr)

 

پمپ وکیوم توربومولکولی

پمپ های وکیوم پخش بخار (انتقال مرطوب ، انتقال جنبشی)

 

پمپ های انتشار بخار (شکل 10)انرژی جنبشی را به مولکول های گازی با استفاده از یک جریان روغن گرم شده با سرعت بالا انتقال می دهند که گاز را از ورودی به خروجی “می کشاند” و فشار کمتری را در ورودی ایجاد می کند.
این پمپ ها از فناوری قدیمی تری برخوردار هستند که تا حد زیادی توسط پمپ های توربو مولکولی خشک جایگزین می شود. آنها هیچ قسمت متحرک ندارند و قابلیت اطمینان بالایی را با هزینه کم فراهم می کنند.
فشار نهایی معمولی کمتر از7.5×10به توان-11 حاصل می شود. دامنه سرعت پمپاژ آن بین 10 – 50،000 لیتر در ثانیه است.

 

پمپ وکیوم پخش بخار

کرایوپمپ (خشک ، ورودی)

 

Cryopump (شکل 11) به جای انتقال آنها از طریق پمپ ، با گرفتن و ذخیره گازها و بخارات کار می کند.
آنها از فناوری کرایوژنیک برای یخ زدن یا به دام انداختن گاز به سطحی بسیار سرد (تبخیر یا انباشت) در دمای 10 تا 20 درجه سانتیگراد (منهای 260 درجه سانتیگراد) استفاده می کنند.
این پمپ ها بسیار مؤثر هستند اما از ظرفیت ذخیره بنزین محدودی برخوردار هستند.
گازها و بخارات جمع آوری شده باید به طور دوره ای با گرم کردن سطح و پمپاژ آن از طریق پمپ خلاء دیگری (که به عنوان بازسازی است) از پمپ خارج می شوند.
کرایو پمپها برای خنک کردن سطوح به کمپرسور نیز احتیاج دارند. این پمپ می تواند یک فشار 7.5 × 10 به توان -10 تور و طیف سرعت پمپاژ 1200-4200 L / Sایجاد کند.

 

کرایوپمپ

پمپ های یون پاش (خشک ، ورودی)

 

پمپ یون پاشنده (شکل 12) گازها را با استفاده از اصول گریز (به وسیله آن مواد شیمیایی فعال برای حذف آنها با گازها ترکیب می کند) و یونیزاسیون (مولکول های گازی توسط رسانا و اسیر الکتریکی ساخته می شوند) گازها را به دام می اندازند.
یک میدان مغناطیسی بالا همراه با ولتاژ بالا (4تا 7 کیلو ولت) ، ابرهایی از یون های الکترون مثبت (پلاسما) ایجاد می کند که بر روی یک کاتد تیتانیوم و گاهی یک کاتد اضافی ثانویه تشکیل شده از تانتالوم قرار می گیرد.
كاتد گازها را ضبط كرده و در نتيجه فيلم گترچر بدست مي آيد.
از این پدیده به عنوان لکه بینی یاد می شود.
کاتد باید بطور دوره ای جایگزین شود. این پمپ ها هیچ قسمت متحرک ندارند ، از نگهداری کمتری برخوردار هستند و می توانند به فشار کمتری برابر با 7.5×10به توان منفی12 برسند.
حداکثر پمپاژ 1000 لیتر در ثانیه است.

 

پمپ یون پاش

  • به طور خلاصه …

    در این مطلب پمپ وکیوم چیست و همچنین انواع مختلف پمپ های خلاء در اینجا به اختصار توضیح داده شده است اما برای درک کامل مزایا و محدودیت های هر فناوری ، بحث مفصل تری از آنها لازم است.

منابع

 

1. شاه ماهی ، دانیل ، عملیات حرارتی وکیوم ، جلد اول ، BNP Media ، 2012.
2. Docers Felixstowe ( http//felixstowedocker.blogspot.com/2015/03/case-study-cavotec-moormaster.html)
3. فیلیپ هافمن (www.philiphoffman.net(4)

چه پمپ مکشی برای ما مناسب است؟

 انتخاب صحیح پمپ وکیوم متناسب با نوع فعالیت و حرفه مورد نظر متفاوت میباشد.

تفاوت در انواع پمپ وکیوم به قدری مهم میباشد که گاهی اشتباه در انتخاب دستگاه مناسب موجب ضرر و زیان هایی به صاحبان صنایع که بعضا غیر قابل جبران هستند می شود.

از این رو گروه فنی مهندسی شرکت دزپارت خود را متعهد میداند تا در انتخاب پمپ مناسب با حرفه شما با برسی دقیق و کارشناسی حرفه ای از روند بکارگیری خلاء در سایر صنایع آماده مشاوره به شما میباشد.

با ما تماس بگیرید…

جهت مشاهده پمپ های وکیوم اینجا کلیک کنید