معرفی انواع پمپ خلا و کاربردهای آنها

مجموعه: تجهیزات ایمنی و بهداشتی

پمپ خلا یا پمپ وکیوم چیست

پمپ خلا چیست و چگونه کار می کند؟

پمپ خلاء چیست؟

به بیان ساده، پمپ های خلاء یا وکیوم دستگاه های مکانیکی هستند که امکان حذف مولکول های هوا و گاز را از یک منطقه مهر و موم شده برای ایجاد منطقه ای خالی از هوا و/یا گاز فراهم می کنند. به طور کلی، هدف آنها تمیز کردن و آب بندی است. پمپ های خلاء بسته به رسانه ای که از طریق آنها پمپ می شود در انواع مرطوب یا خشک عرضه می شوند.

پمپ‌های خلاء در طیف گسترده‌ای از صنایع کاربرد دارد

پمپ های خلاء در کجا استفاده می شود؟

پمپ‌های خلاء را می‌توان در طیف گسترده‌ای از صنایع و کاربردها برای حذف مولکول‌های هوا و گاز از فرآیندی از جمله صنایع غذایی و آشامیدنی، صنایع نیمه‌رسانا و الکترونیک، خمیر و کاغذ، پزشکی، پلاستیک و نجاری استفاده کرد. نمونه‌های رایج کاربردهای پمپ خلاء عبارتند از: ماشین‌های بسته‌بندی خلاء، ماشین‌های انتخاب و جاسازی، خشک کردن قطعات، پر کردن و نگه‌داشتن و بلند کردن بطری.

پمپ خلاء چگونه کار می کند؟

خلاء فضای خالی از ماده است که در آن فشار گاز داخل این حجم کمتر از فشار اتمسفر است. وظیفه اصلی پمپ خلاء تغییر فشار در یک فضای محصور برای ایجاد خلاء کامل یا جزئی از نظر مکانیکی یا شیمیایی است. فشار همیشه سعی می‌کند تا در مناطق متصل به هم یکسان شود، زیرا مولکول‌های گاز از بالا به پایین جریان می‌یابند تا کل ناحیه آن حجم را پر کنند.

بنابراین، اگر یک فضای کم فشار جدید معرفی شود، گاز به طور طبیعی از منطقه پرفشار به منطقه جدید کم فشار جریان می یابد تا زمانی که فشار یکسانی داشته باشند. توجه داشته باشید که این فرآیند خلاء نه با "مکیدن" گازها بلکه با فشار دادن مولکول ها ایجاد می شود. پمپ‌های خلاء اساساً مولکول‌های گاز را از یک منطقه به منطقه دیگر حرکت می‌دهند تا با تغییر حالت‌های فشار بالا و پایین، خلاء ایجاد کنند.

نحوه کار پمپ خلاء

اصول پمپ خلاء

همانطور که مولکول ها از فضای خلاء حذف می شوند، حذف مولکول های اضافی به طور تصاعدی سخت تر می شود، بنابراین قدرت خلاء مورد نیاز افزایش می یابد. محدوده فشار به چند گروه تقسیم می شود:

• خلاء خشن/کم: 1000 تا 1 میلی‌بار / 760 تا 0.75 تور

• خلاء خوب/متوسط: 1 تا 10 -3  میلی‌بار / 0.75 تا 7.5 -3  Torr

• خلاء بالا: 10 -3  تا 10 -7  mbar / 7.5 -3  تا 7.5 -7  Torr

• خلاء فوق العاده بالا: 10 -7  تا 10 -11  mbar / 7.5 -7  تا 7.5 -11  Torr

• خلاء بسیار زیاد: < 10 -11  میلی‌بار / < 7.5 -11  Torr

پمپ‌های خلاء بر اساس محدوده فشاری که می‌توانند به آن دست یابند طبقه‌بندی می‌شوند تا به تشخیص قابلیت‌هایشان کمک کنند. این طبقه بندی ها عبارتند از:

• پمپ های اولیه (پشتیبان) که محدوده فشار خلاء خشن و کم را کنترل می کنند.

• بوستر پمپ ها محدوده فشار کم و متوسط ​​را کنترل می کنند.

• پمپ های ثانویه (خلاء بالا) محدوده فشار خلاء بالا، بسیار بالا و فوق العاده بالا را کنترل می کنند.

بسته به نیاز فشار و کاربرد عملیاتی، فناوری‌های پمپ خلاء یا مرطوب یا خشک در نظر گرفته می‌شوند. پمپ‌های مرطوب از روغن یا آب برای روان‌کاری و آب‌بندی استفاده می‌کنند، در حالی که پمپ‌های خشک هیچ سیالی در فضای بین مکانیسم‌های دوار یا قطعات ساکن برای جداسازی و فشرده‌سازی مولکول‌های گاز ندارند. بدون روانکاری، پمپ های خشک تحمل های بسیار محکمی دارند تا بدون سایش به طور موثر کار کنند. اجازه دهید برخی از روش های مورد استفاده در پمپ خلاء را بررسی کنیم.

پمپ های کپچر

پمپ های کپچر که به آنها پمپ های گیر انداختن نیز گفته می شود، قطعات متحرک ندارند و برای کاربردهایی که نیاز به فشار خلاء بسیار بالا دارند استفاده می شوند. بدون قطعات متحرک، پمپ های کپچر می توانند با استفاده از دو روش مختلف یک محیط خلاء ایجاد کنند. 

• Cryopump (خشک، ثانویه): فشار 7.5 x 10 -10 Torr، سرعت پمپاژ 1200 – 4200 I/s

یکی از روش‌هایی که توسط پمپ‌های جذب استفاده می‌شود، به دام انداختن مولکول‌های گاز از طریق کرایوژنیک برای به دام انداختن مولکول‌های گاز است. کرایوپمپ ها از فناوری برودتی برای منجمد کردن یا به دام انداختن گاز در سطح بسیار سرد استفاده می کنند. آنها با استفاده از دماهای بسیار سرد، مولکول ها را به طور موثر به سمت داخل می کشند تا خلاء ایجاد کنند.

• پمپ‌های یون اسپاتر (خشک، ثانویه): فشار 7.5 x 10 -12 Torr، سرعت پمپاژ 1000 I/s

پمپ های یون اسپاتر از میدان های مغناطیسی قوی و یونیزه کردن مولکول های گاز برای تبدیل آنها به رسانای الکتریکی به عنوان روشی برای گرفتار کردن استفاده می کنند. میدان مغناطیسی ابر یون های الکتروپوزیتیو ایجاد می کند که روی کاتد تیتانیوم رسوب می کنند. در این فرآیند، مواد شیمیایی فعال با مولکول های گاز ترکیب می شوند و آنها را جذب می کنند و خلاء ایجاد می کنند.

پمپ های انتقال

پمپ های انتقال می توانند با استفاده از دو نوع روش کار کنند. انرژی جنبشی یا جابجایی مثبت. برخلاف پمپ های کپچر، پمپ های انتقالی مولکول های گاز را از طریق سیستم به خارج از فضا می راند. وجه مشترک آنها این است که همه آنها از روشی برای فشار مکانیکی گاز و هوا از طریق سیستم در فواصل مختلف سیستم استفاده می کنند. رایج است که پمپ های انتقال چندگانه با هم به صورت موازی برای ایجاد خلاء و سرعت جریان بالاتر استفاده می شوند. همچنین استفاده از پمپ‌های انتقال چندگانه در یک سیستم برای ایجاد افزونگی در صورت خرابی پمپ رایج است.

پمپ خلا در انواع مختلفی وجود دارد

پمپ های جنبشی

پمپ های جنبشی از اصل تکانه از طریق پروانه ها (پره ها) یا وارد کردن بخار برای فشار دادن گاز به سمت خروجی استفاده می کنند.

• پمپ توربومولکولی (خشک، ثانویه): فشار 7.5 x 10 -11 Torr، سرعت پمپاژ 10 – 50000 I/s.

 تمام پمپ های سینتیک پمپ های ثانویه هستند زیرا برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شوند. یکی از روش‌های خشک، پمپ توربومولکولی است که از پره‌های دوار با سرعت بالا در داخل محفظه استفاده می‌کند که مولکول‌های گاز را به حرکت در می‌آورد. انتقال تکانه از پره های دوار به مولکول های گاز باعث افزایش سرعت حرکت آنها به سمت خروجی می شود. این پمپ ها فشار کم و سرعت انتقال پایینی دارند.

• پمپ انتشار بخار (مرطوب، ثانویه): فشار 7.5 x 10 -11 Torr، سرعت پمپاژ 10 – 50000 I/s. 

پمپ انتشار بخار از بخار روغن گرم شده با سرعت بالا استفاده می کند که از انرژی جنبشی برای کشیدن مولکول های گاز از ورودی به خروجی استفاده می کند. هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد و فشار کمتری در ورودی وجود دارد.

پمپ های جابجایی مثبت

شکل دیگر نوع انتقال، جابجایی مثبت است. اصل اساسی پمپ جابجایی مثبت این است که حجم اصلی را به داخل محفظه منبسط می‌کند که حجم‌های کوچک و جدا شده گاز را در مراحل مختلف منتقل می‌کند، به حجم کمتری فشرده می‌کند و با فشار بالاتری که به بیرون رانده می‌شود. این پمپ ها در محدوده فشار کمتری کار می کنند و در دسته پمپ های اولیه یا بوستر دسته بندی می شوند و فناوری های مرطوب یا خشک را در خود جای می دهند. در اینجا انواع مختلف پمپ های خلاء اولیه با جابجایی مثبت آورده شده است:

• پمپ پره دوار روغنی مهر و موم شده (مرطوب، اولیه): فشار 1 x 10 -3 mbar، سرعت پمپاژ 0.7 - 275 m 3 / h (0.4 - 162 ft 3 /min)

 پمپ های روتاری پره ای مهر و موم شده با روغن، گازها را با یک روتور غیرمرکز نصب شده فشرده می کند که مجموعه ای از پره ها را می چرخاند. به دلیل نیروی گریز از مرکز، این پره ها به بیرون می لغزند و محفظه هایی بین خود و محفظه تشکیل می دهند. محیط پمپ شده در داخل این محفظه ها محبوس می شود. در طول چرخش بیشتر، حجم آنها به طور مداوم کاهش می یابد. بدین ترتیب، محیط پمپ شده فشرده شده و به خروجی منتقل می شود. پمپ های خلاء پره ای دوار در انواع تک مرحله ای و دو مرحله ای موجود می باشند.

• پمپ حلقه مایع (مرطوب، اولیه): فشار 30 mbar، سرعت پمپاژ 25 تا 30000 متر بر ساعت (15 تا 17700 فوت 3 در دقیقه)

 پمپ های حلقوی مایع دارای یک پروانه خارج از مرکز با پره های خم شده به سمت چرخش هستند که یک حلقه استوانه ای متحرک از مایع را در اطراف بدنه از شتاب گریز از مرکز تشکیل می دهند. پره ها هنگام چرخش فضاهای هلالی شکل با اندازه های مختلف ایجاد می کنند و توسط حلقه مایع مهر و موم می شوند. در نزدیکی مکش یا ورودی، حجم بزرگ‌تر می‌شود و باعث می‌شود فشار در هر یک افت کند و گاز را به داخل بکشد. با چرخش، حجم بین هر پره به دلیل شکل گیری پروانه غیرمرکز و حلقه مایع کاهش می یابد. این گاز را در حین تخلیه فشرده می کند و جریانی پیوسته ایجاد می کند. 

• پمپ دیافراگمی (خشک، اولیه): فشار 5 x 10 -8 mbar، سرعت پمپاژ 0.6 - 10 m 3 / h (0.35 - 5.9 ft 3 /min) 

پمپ های دیافراگمی پمپ های خلاء با جابجایی مثبت روش خشک هستند. دیافراگم روی میله ای قرار می گیرد که از طریق میل لنگ به هم متصل شده است و در حین چرخش دیافراگم را به صورت عمودی حرکت می دهد. هنگامی که دیافراگم در موقعیت پایین قرار دارد، حجم در محفظه افزایش می‌یابد، فشار را کاهش می‌دهد و مولکول‌های هوا را به داخل می‌کشد. با بالا رفتن دیافراگم، حجم کاهش می‌یابد و مولکول‌های گاز در حین جریان به سمت خروجی فشرده می‌شوند. هر دو دریچه ورودی و خروجی دارای بار فنری هستند تا به تغییرات فشار واکنش نشان دهند.

• پمپ اسکرول (خشک، اولیه): فشار 1 x 10 -2 mbar، سرعت پمپاژ 5.0 - 46 m 3 / h (3.0 - 27 ft 3 /min) 

پمپ های اسکرول از دو طومار غیر چرخشی در یک طرح مارپیچی استفاده می کنند که در آن طومار داخلی به دور می چرخد ​​و گازی را در فضای حجمی بیرونی به دام می اندازد. همانطور که به دور آن می چرخد، حجم گاز به طور فزاینده ای کوچکتر و کوچکتر می شود، آن را فشرده می کنیم تا به حداقل حجم و حداکثر فشار مجاز برسد و در خروجی واقع در مرکز مارپیچ خارج شود.

پمپ خلاء دستگاهی برای کاهش فشار هوا در یک محفظه است

• پمپ‌های Roots Style (خشک، تقویت کننده): فشار کمتر از 10 -3 Torr، سرعت پمپاژ 100000 متر بر ساعت (58860 فوت 3 در دقیقه)

پمپ های روتاری با دو لوب که بدون تماس با یکدیگر در جهت مخالف می چرخند، گاز را در یک جهت فشار می دهند. این چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت حداکثر سرعت جریان را ایجاد می کند زیرا حجم در ورودی افزایش می یابد و همزمان در خروجی کاهش می یابد و فشار را متراکم می کند. این پمپ ها برای کاربردهایی طراحی شده اند که نیاز به حذف حجم زیادی از گاز است.

• پمپ های چنگکی (خشک، تقویت کننده): فشار 1 x 10 -3 mbar، سرعت پمپاژ 100 - 800 m 3 / h (59 - 472 ft 3 /min)

پمپ های چنگکی با استفاده از دو چنگک چرخان که در خلاف جهت هم می چرخند، گاز را از یک محفظه خارج می کنند. این مکانیزم باعث ایجاد جریان گاز با سرعت بالا می شود و فشار گاز را در محفظه کاهش می دهد. پمپ های چنگکی به دلیل کارایی بالا، قابلیت اطمینان و نیاز کم به نگهداری، برای کاربردهای صنعتی مختلف، از جمله تولید مواد شیمیایی، پردازش نیمه هادی ها و پوشش دهی خلاء، مناسب هستند.

• پمپ های اسکرو (خشک، تقویت کننده): فشار 1 x 10 -2 Torr، سرعت پمپاژ 750 متر مکعب در ساعت (440 فوت 3 / دقیقه)

پمپ های اسکرو از دو پیچ چرخان استفاده می کنند که به صورت افقی در امتداد داخل یک محفظه قرار می گیرند، یکی چپ و دیگری سمت راست، که بدون تماس نیز مشبک می شوند. مولکول‌های گاز وارد شده در یک انتها بین دو پیچ محبوس می‌شوند و با چرخش آنها در جهت مخالف، گاز با کاهش حجم به فضا رانده می‌شود و با رسیدن به خروجی آن را فشرده می‌کند و باعث کاهش فشار توسط ورودی می‌شود.

پمپ‌های خلاء براساس محدوده فشاری دسته بندی می شوند

راهنمای انتخاب پمپ خلاء

پمپ های خلاء دستگاه هایی هستند که برای کاهش فشار هوا در یک محفظه استفاده می شوند. این امر می تواند برای طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله تولید، آزمایشگاه و پزشکی، مفید باشد. هنگام انتخاب پمپ خلاء، باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت، از جمله:

• میزان خلاء مورد نیاز : اولین قدم در انتخاب پمپ خلاء تعیین میزان خلاء مورد نیاز است. خلاء را می توان با واحدهای مختلفی اندازه گیری کرد، از جمله میلی بار (mbar)، تور (Torr) و میلی متر جیوه (mmHg). برای کاربردهای عمومی، یک پمپ خلاء با خلاء نسبی 100 mbar یا کمتر مناسب است. برای کاربردهای خاص، ممکن است به خلاء بالاتری نیاز باشد.

• حجم محفظه : پمپ های خلا با ظرفیت های مختلف در دسترس هستند. ظرفیت پمپ به اندازه محفظه ای که باید تخلیه شود بستگی دارد. برای محفظه های کوچک، یک پمپ خلاء با ظرفیت کم کافی است. برای محفظه های بزرگ، ممکن است به یک پمپ خلاء با ظرفیت بالاتر نیاز باشد.

• نوع کاربرد : پمپ های خلا برای کاربردهای مختلف طراحی شده اند. شما باید با توجه به نیازتان پمپ مناسب را انتخاب کنید.

عوامل دیگری که باید هنگام انتخاب پمپ خلاء در نظر گرفت عبارتند از:

• هزینه: پمپ های خلا می توانند از نظر قیمت متفاوت باشند.

• مصرف برق: پمپ های خلا می توانند مصرف برق بالایی داشته باشند.

• سروصدا: پمپ های خلا می توانند صدای زیادی تولید کنند.

• ایمنی: پمپ های خلا می توانند خطرناک باشند.

در اینجا چند نکته اضافی برای انتخاب پمپ خلاء آورده شده است:

• با یک متخصص پمپ خلاء مشورت کنید. یک متخصص می تواند به شما کمک کند تا پمپ مناسب برای نیازهای خود را انتخاب کنید.

• مطالعه کنید. قبل از خرید پمپ خلاء، تحقیق کنید تا با انواع مختلف پمپ ها و ویژگی های آنها آشنا شوید.

• نظرات مشتریان را بخوانید. نظرات مشتریان می تواند به شما کمک کند تا یک پمپ خلاء با کیفیت بالا را انتخاب کنید.

هنگام انتخاب پمپ خلاء باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت

چگونه می توان از یک پمپ خلا را نگهداری کرد؟

نگهداری مناسب پمپ خلاء می تواند به افزایش طول عمر و کارایی آن کمک کند. در اینجا چند نکته برای نگهداری پمپ خلاء آورده شده است:

• روغن پمپ را به طور منظم تعویض کنید. روغن پمپ به روانکاری قطعات پمپ و جلوگیری از سایش کمک می کند. روغن پمپ باید هر 6 تا 12 ماه یک بار تعویض شود.

• فیلتر پمپ را به طور منظم تمیز یا تعویض کنید. فیلتر پمپ از ورود ذرات به پمپ جلوگیری می کند. فیلتر پمپ باید هر 3 تا 6 ماه یک بار تمیز یا تعویض شود.

• پمپ را به طور منظم تمیز کنید. تجمع گرد و غبار و ذرات روی پمپ می تواند عملکرد آن را کاهش دهد. پمپ باید هر 12 تا 24 ماه یک بار تمیز شود.

• پمپ را به طور منظم سرویس کنید. یک متخصص پمپ خلاء می تواند پمپ را به طور کامل سرویس کند و هرگونه مشکل را تشخیص و برطرف کند. سرویس پمپ باید هر 24 تا 36 ماه یک بار انجام شود.

• پمپ را در محیطی تمیز و خشک نگهداری کنید. گرد و غبار و رطوبت می تواند به پمپ آسیب برساند.

• پمپ را در دمای مناسب نگهداری کنید. دمای شدید می تواند به پمپ آسیب برساند.

• پمپ را در معرض ضربه یا تکان قرار ندهید. ضربه یا تکان می تواند به پمپ آسیب برساند.

با پیروی از این نکات، می توانید پمپ خلاء خود را در شرایط خوبی نگه دارید و عمر آن را افزایش دهید.

در اینجا برخی از علائم رایج خرابی پمپ خلاء آورده شده است:

• کاهش خلاء

• افزایش نویز

• گرم شدن بیش از حد

• نشتی

اگر متوجه هر یک از این علائم شدید، باید پمپ خود را توسط یک متخصص پمپ خلاء بررسی کنید.

نگهداری مناسب پمپ خلاء به افزایش طول عمر آن کمک می کند

سوالات متداول درباره پمپ خلا

1. آیا پمپ خلا می تواند هوا را کاملاً از یک محفظه خارج کند؟

خیر، پمپ های خلا نمی توانند هوا را کاملاً از یک محفظه خارج کنند. حتی پمپ های خلا با بالاترین خلاء ممکن نیز همیشه مقداری مولکول هوا در محفظه باقی می گذارند. این به این دلیل است که رسیدن به خلاء مطلق غیرممکن است.

2. چه چیزی باعث ایجاد خلاء می شود؟

خلاء زمانی ایجاد می شود که فشار هوا در یک محفظه به زیر فشار اتمسفر کاهش یابد. این کار با حذف مولکول های هوا از محفظه انجام می شود.

3. چگونه می توان خلاء را اندازه گیری کرد؟

خلاء با استفاده از یک دستگاه به نام خلا سنج اندازه گیری می شود. خلا سنج ها با اندازه گیری فشار هوا در یک محفظه، خلاء را اندازه گیری می کنند.

3. پمپ های خلا چگونه کار می کنند؟

پمپ های خلا با کاهش فشار هوا در یک محفظه کار می کنند. این کار با حذف مولکول های هوا از محفظه انجام می شود. روش های مختلفی برای حذف مولکول های هوا وجود دارد، که به نوع پمپ خلا بستگی دارد.

4. پمپ های خلا در چه کاربردهایی استفاده می شوند؟

پمپ های خلا در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شوند، از جمله:

صنعت ، آزمایشگاه ها ، ساختمان سازی و پزشکی 

5. چگونه می توان یک پمپ خلا را انتخاب کرد؟

هنگام انتخاب پمپ خلا، باید عوامل مختلفی را در نظر بگیرید، از جمله: میزان خلاء مورد نیاز ، حجم محفظه و نوع کاربرد

6. آیا پمپ های خلا می توانند خطرناک باشند؟

بله، پمپ های خلا می توانند خطرناک باشند. پمپ های خلا می توانند در صورت استفاده نادرست باعث انفجار یا سوختگی شوند. همچنین، پمپ های خلا می توانند باعث ایجاد گرد و غبار و ذرات خطرناک شوند.

سخن پایانی درباره پمپ خلاء

پمپ خلاء قطعه ای از تجهیزات است که قادر است با بیرون کشیدن مولکول های گاز از یک محفظه مهر و موم شده، خلاء جزئی یا فضای کم فشار ایجاد کند.خلاء حالت نسبی است که در آن فشار محفظه فشار کمتری نسبت به جو محیط یا سیستم های مجاور دارد. محدوده ها یا رژیم های خلاء طبقه بندی کیفیت خلاء هستند که با اندازه گیری فشار مطلق سیستم مشخص می شود. دو طبقه بندی اصلی اصول پمپاژ خلاء عبارتند از انتقال گاز و گیر افتادن. انتقال گاز بیشتر به جابجایی مثبت و انتقال حرکت تقسیم می شود. پمپ های وکیوم را نیز می توان بر اساس نوع سیستم روغن کاری و آب بندی دسته بندی کرد. پمپ های خلاء را می توان به صورت مرطوب یا خشک روانکاری کرد.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار بیتوته