أنواع مضخات الفراغ الصناعية

على مدى ما يقرب من عقدين من الزمن، شهدنا بشكل مباشر كيف أن قلب العديد من العمليات الصناعية والعلمية هو فراغ يمكن الاعتماد عليه. إن اختيار تقنية مضخة التفريغ المناسبة لا يعد مجرد فحص للمواصفات؛ إنه قرار حاسم يؤثر على كفاءة العملية وجودة المنتج والتكلفة الإجمالية للملكية.

سيزيل هذا الدليل الغموض عن الأنواع الرئيسية لمضخات التفريغ، مما يساعدك على فهم مبادئ عملها ونقاط قوتها وتطبيقاتها المثالية.

فهم طيف الفراغ: خشن إلى مرتفع/عالي جدًا

قبل الغوص في أنواع المضخات، من المهم فهم مستويات الفراغ التي نهدف إلى تحقيقها. وينقسم الطيف بشكل عام إلى:

• فراغ خشن/منخفض: (الغلاف الجوي إلى 1x10⁻⊃3; ملي بار) شائع في التعبئة والتغليف والرفع وتفريغ الغاز.

• تفريغ دقيق/متوسط: (1x10⁻⊃3; ملي بار إلى 1x10⁻⁷ ملي بار) ضروري للترشيح، والتجفيف، والتطبيقات المعملية.

• الفراغ العالي/الفائق الارتفاع (UHV): (1x10⁻⁷ ملي بار وأقل) ضروري في تصنيع أشباه الموصلات، ومحاكاة الفضاء، وأبحاث الفيزياء المتقدمة.

تم تصميم مضخات مختلفة لتعمل بكفاءة في أجزاء معينة من هذا الطيف.

الغوص العميق في تقنيات المضخات الفراغية الرئيسية

1. مضخات التفريغ الدوارة المختومة بالزيت

• كيف تعمل: يتم تركيب دوار دوار مع دوارات منزلقة بشكل غريب الأطوار داخل الجزء الثابت. تدفع قوة الطرد المركزي الريش نحو جدار الجزء الثابت، مما يؤدي إلى إنشاء غرف متوسعة ومتقلصة تسحب الغاز وتعزله وتخرجه. يوفر الزيت التشحيم والتبريد وطبقة مانعة للتسرب حرجة.

• الإيجابيات: تقنية مجربة، وفعالة من حيث التكلفة للفراغ الخشن/المنخفض، وهادئة نسبيًا.

• السلبيات: خطر تلوث الزيت أثناء العملية، يتطلب تغيير الزيت والتخلص منه بشكل منتظم، ويمكن أن يكون حساسًا للجسيمات والأبخرة القابلة للتكثيف.

• الأفضل للاستخدام في: الأعمال المخبرية العامة، والأفران الصناعية الصغيرة، كمضخة داعمة لأنظمة التفريغ الأعلى.

  
  

2. المضخات الحلقية السائلة

• كيف تعمل: تدور المكره متعددة الشفرات بشكل غريب الأطوار داخل غلاف مملوء بسائل مانع للتسرب (غالبًا ماء). يشكل السائل حلقة متحركة تخلق غرف ضغط، مما يضغط الغاز بشكل متساوي الحرارة.

• الايجابيات: قوي للغاية، ويتعامل مع الأبخرة الرطبة والمكثفة بشكل ممتاز، والضغط متساوي الحرارة مثالي للغازات الحساسة للحرارة.

• السلبيات: انخفاض الكفاءة والفراغ النهائي مقارنة بالأنواع الأخرى، يتطلب إمدادًا مستمرًا بسائل مانع التسرب ومعالجة المياه الملوثة.

• الأفضل لـ: المعالجة الكيميائية، والتقطير الصيدلاني، ونزح الماء من الورق، وتطبيقات التخشين ذات المحتوى العالي من الرطوبة.

  
  

3. مضخات فراغ الجذور (المنافيخ)

• كيف يعملان: يدور دواران على شكل رقم 8 بشكل معاكس دون ملامسة بعضهما البعض أو الغلاف، مما يؤدي إلى احتجاز الغاز وإزاحته ميكانيكيًا من المدخل إلى المخرج.

• ملاحظة هامة: لا يمكن لمضخات الجذور أن تعمل ضد الضغط الجوي وحده؛ يجب أن تكون مدعومة بمضخة أولية (مثل المضخة الدوارة أو المضخة اللولبية الجافة). إنها تعمل على تعزيز المضخات التي تزيد من سرعة الضخ بشكل كبير وتسمح للمضخة الخلفية بالعمل بشكل أكثر كفاءة في نطاق الضغط المفضل لديها.

• الإيجابيات: سرعات ضخ عالية جدًا في نطاق التفريغ المتوسط، بدون ضغط داخلي، خالي من الزيت.

• السلبيات: ليست مضخة مستقلة، بل تتطلب مضخة دعم.

• الأفضل من أجل: زيادة إنتاجية وكفاءة أنظمة التفريغ في علم المعادن، ومجففات التجميد واسعة النطاق، وأنظمة التبخر.

  
  

4. مضخات التفريغ الجافة: القوى العاملة الحديثة

إن الطلب على الحلول الخالية من الزيوت والنظيفة ومنخفضة الصيانة جعل المضخات الجافة معيار الصناعة للعديد من التطبيقات الصعبة. فيما يلي الأنواع الأكثر شيوعًا:

أ) مضخات الفراغ المخلبية

• المبدأ: يدور مخلبان دون تلامس، فيحتجزان الغاز ويضغطانه داخليًا قبل طرده إلى المخرج. غالبًا ما يتم تنظيمها في وحدات متعددة للحصول على نسب ضغط أعلى.

• الخصائص: تحمل جيد للغبار، خالي من الزيوت، موثوق.

ب) مضخات الفراغ اللولبية

• المبدأ: يقوم دواران لولبيان متداخلان بتحريك الغاز في اتجاه محوري من المدخل إلى المخرج. توفر الخلوصات بين البراغي ضغطًا داخليًا.

• الخصائص: تقنية المضخة الجافة الشاملة الممتازة. يتعامل مع مجموعة واسعة من الغازات، ويوفر كفاءة عالية في استخدام الطاقة (خاصة مع VFDs)، كما أنه موثوق للغاية. مثالية لتطبيقات أشباه الموصلات والكيميائية والصيدلانية.

ج) مضخات التفريغ التمريرية

• المبدأ: يتحرك أحد التمريرات المدارية داخل تمرير ثابت، مما يؤدي إلى إنشاء جيوب غاز متحركة يتم ضغطها باتجاه المخرج المركزي.

• الخصائص: هادئ جدًا، ومضغوط، وخالي من الاهتزاز. مثالي للبيئات النظيفة مثل المختبرات التحليلية والبحث والتطوير. قدرة محدودة على العمليات المحملة بالجسيمات أو التآكل.

د) مضخات التفريغ الدوارة الجافة

• المبدأ: على غرار نظيراتها المختومة بالزيت، تستخدم هذه المضخات دوارات تنزلق من الدوار داخل الجزء الثابت لإنشاء غرف الضغط. ومع ذلك، فهي تعمل بدون وجود أي سائل عامل في غرفة الضخ . مفتاح تشغيلها هو استخدام مواد خاصة ذاتية التشحيم للدوارات وبطانة الغرفة، والتي يمكنها تحمل الاحتكاك والحرارة الناتجة عن التشغيل الجاف.

• الخصائص: إنها توفر تصميمًا مدمجًا وخاليًا من الزيت مما يتجنب التلوث بالزيت ويقلل من احتياجات الصيانة مقارنة بالإصدارات المختومة بالزيت . تركز التصميمات الحديثة على أنظمة التبريد الفعالة لإدارة الحرارة الناتجة عن الضغط الجاف، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء وطول العمر. وهي معروفة بمستويات الضوضاء والاهتزاز المنخفضة.

• الأفضل من أجل: التطبيقات التي تتطلب بيئة نظيفة وخالية من الزيوت في نطاق التفريغ الخام إلى المتوسط. وهذا يجعلها مناسبة للعمليات المعدنية مثل ذوبان الفراغ وإزالة الغازات ، بالإضافة إلى التعبئة والتغليف والرفع وغيرها من المهام الصناعية التي يكون فيها التلوث النفطي مصدر قلق.

  
  

5. المضخات التوربينية الجزيئية

• كيف تعمل: تدور سلسلة من الدوارات ذات الشفرات بسرعات عالية للغاية (عادةً 30.000 - 90.000 دورة في الدقيقة). من الناحية الإحصائية، من المرجح أن يتم توجيه جزيئات الغاز التي تصطدم بهذه الشفرات نحو العادم، مما يخلق تأثير 'السحب'. يجب أن تكون مدعومة بمضخة خشنة.

• الايجابيات: يحقق فراغًا نظيفًا وخاليًا من الزيوت عاليًا وعاليًا للغاية. لا يوجد هيدروكربونات في الغرفة.

• السلبيات: التكلفة الأولية العالية، والحساسية للصدمات الجسدية ودخول الجسيمات الكبيرة، تتطلب مضخة دعم.

• الأفضل بالنسبة إلى: تطبيقات UHV مثل ترسيب الأغشية الرقيقة لأشباه الموصلات (PVD وCVD)، ومسرعات الجسيمات، وعلوم الأسطح.

  
  

المقارنة في لمحة

كيفية الاختيار: الأمر كله يتعلق بطلبك

المضخة 'الأفضل' هي المضخة التي تحل مشكلتك المحددة بشكل أكثر فعالية واقتصادية. فيما يلي الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

1. ما هو مستوى الفراغ المطلوب؟ هذه هي نقطة البداية الخاصة بك.

2. ما هي العملية؟ هل هي نظيفة أم قذرة؟ هل تقوم بضخ أبخرة متكثفة أو غبار كاشط أو غازات أكالة؟

3. هل التلوث النفطي مصدر قلق؟ بالنسبة للتطبيقات الحساسة في مجال الأغذية أو الأدوية أو التحليلات، تكون الإجابة دائمًا 'نعم'، مما يجعل المضخات الجافة هي الاختيار الافتراضي.

4. ما هي التكاليف الإجمالية؟ انظر إلى ما هو أبعد من سعر الشراء. ضع في اعتبارك استهلاك الطاقة ووقت توقف الصيانة وتكاليف المواد الاستهلاكية (الزيت والمرشحات).

انقر لمعرفة المزيد حول كيفية اختيار مضخة تفريغ لإنتاجك.

خاتمة

تُظهر الرحلة من الفراغ الخام باستخدام مضخات Roots القوية إلى الفراغ العالي جدًا للمضخات التوربينية الجزيئية تطورًا ملحوظًا في الهندسة. واليوم، يتجه الاتجاه بشكل لا لبس فيه نحو حلول الضخ الجافة والنظيفة والذكية التي توفر موثوقية فائقة وتكاليف أقل على مدى الحياة. ومن بين هذه المضخات، توفر المضخات الدوارة الجافة خيارًا قويًا وخاليًا من الزيت لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية حيث يجب تجنب التلوث وتقدير التصميم المدمج.

في Wordfik، أمضينا آخر 18 عامًا في مساعدة الشركات المشابهة لشركتك على التنقل في هذه الاختيارات بالذات. نحن لا نبيع مضخات التفريغ فحسب؛ نحن نقدم حلول فراغ مخصصة تضمن سلامة العملية والكفاءة التشغيلية.

هل ما زلت غير متأكد من التكنولوجيا التي تناسب احتياجاتك؟
الاستفادة من خبرتنا. اتصل بمهندسينا اليوم للحصول على استشارة مجانية بدون التزام لتحليل تطبيقك والتوصية بحل التفريغ الأمثل.