پمپ وکیوم یا پمپ خلا به عنوان دستگاهی که خلأ ایجاد می‌کند، می‌تواند کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی متعددی داشته باشد. این پمپ‌ها می‌توانند با مکش و تخلیه مولکول‌های هوا یا انواع گازها از یک محیط فشاری پایین‌تر از فشار اتمسفر ایجاد کنند. پمپ‌های خلأ می‌توانند بر اساس فاکتورهای مختلفی همچون قدرت، نحوه عملکرد، نحوه خنک کاری و … دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردار هستند. پمپ وکیوم روغنی یکی از انواع پمپ‌های خلأ است که نحوه خنک کاری آن با پمپ‌های خشک و پمپ‌های وکیوم آبی یا رینگ آبی متفاوت بوده و می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد و در نهایت کاربردهای متعددی نیز دارد. در ادامه مطلب به بررسی کامل پمپ وکیوم روغنی، انواع، مزایا و معایب و کاربردهای آن پرداخته خواهد شد.
پمپ وکیوم روغنی چیست و چگونه کار می‌کند؟
پمپ وکیوم روغنی یا پمپ خلا روغنی در اصل یکی از انواع پمپ‌های جابجایی مثبت و رینگ مایع است که خنک کاری و روانکاری آن توسط روغن انجام می‌شود. این پمپ قابلیت ایجاد خلا بیشتر نسبت به پمپ‌های خشک را دارد به همین دلیل زمانی که نیاز به ایجاد خلا در محدوده فشار بالا و متوسط باشد از آن استفاده می‌شود. همچنین از این پمپ وکیوم به عنوان پشتیبان روتس بلوئر ها و یا پمپ‌های هوادهی فشار بالا استفاده می‌شود
نحوه عملکرد پمپ وکیوم رینگ روغن به این صورت است که در طراحی آن از دو تیغه روتور استفاده می‌شود که این تیغه‌ها 180 درجه چرخانده می‌شود و این چرخش باعث می‌شود که هوا از یک طرف وارد شده و بعد از ایجاد مکش و وکیوم به وسیله دستگاه از طرف دیگر خارج می‌گردد. در اصل این پمپ به صورت روتاری (چرخشی و دوار) طراحی شده و همیشه باید دارای روغن باشد. چنانچه سطح روغن این پمپ‌ها کم شده و یا کیفیت آن کاهش یابد عملکرد و راندمان آن تحت تاثیر قرار گرفته و قطعات داخلی آن مستهلک می‌گردد. در حقیقت روغن در این پمپ‌ها به عنوان عایق کار، خنک‌کننده و روان کننده قطعات و بخش‌های مختلف دستگاه عمل می‌کند.
انواع پمپ‌های خلا روغنی
پمپ وکیوم روغنی همانند بلوئر هوا و هر نوع وسیله دیگر می‌تواند بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی دسته‌بندی شود. تعداد مراحل کار، نحوه طراحی و عملکرد، محدوده فشار و ظرفیت و … از مهم‌ترین فاکتورهای تقسیم‌بندی پمپ‌های وکیوم روغنی هستند. از نظر نحوه تعداد مراحل کار این پمپ‌ها می‌توانند شامل پمپ‌های وکیوم تک مرحله و دو مرحله باشند.
از نظر محدوده فشار و ظرفیت این پمپ‌ها می‌توانند بین 100 تا 10-4 میلی بار با ظرفیت 2 تا 500 متر مکعب بر ساعت بوده وجود داشته باشند. در اصل بر اساس میزان فشار تولید این پمپ‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- پمپ‌هایی که فشار کم را کنترل می‌کنند و بیشتر به عنوان پمپ‌های پشتیبان به کار می‌روند
- بوستر پمپ یا پمپ‌های با فشار متوسط که برای مدیریت فشارهای کم و متوسط استفاده می‌شوند.
- پمپ وکیوم فشار بالا، بسیار زیاد و ثانویه (خلأ بالا) که برای کنترل فشارهای خلأ فوق‌العاده بالا کاربرد دارند.
از نظر نحوه طراحی و شیوه عملکرد نیز این پمپ‌ها می‌توانند تنوع بالایی داشته باشند اما به صورت کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند که به شرح زیر هستند:
پمپ خلا روغنی از نوع پره گردشی Rotary-Vane Type
این نوع از پمپ‌های خلا روغنی دارای دو پره روی روتور (قسمت‌های چرخان) داخل سیلندر هستند و پره داخل سیلندر را به 3 بخش تقسیم می‌شود. روتور گاز را در فضاهای تقسیم شده متراکم می‌کند و از طریق دریچه اگزوز به بیرون تخلیه می‌شود در حالی به صورت متناوب تغییر می‌کند. روغن باعث خشک شدن یاتاقان‌ها شده و پره و سیلندر را آب‌بندی می‌کند تا هوابندی افزایش یابد. این پمپ‌ها هم به صورت تک مرحله و هم به صورت دومرحله‌ای تولید می‌شوند که فشرده‌سازی گاز در آن‌ها متفاوت خواهد بود.
پمپ خلا روغنی از نوع بادامک Cam Type
در این پمپ وکیوم روتور در مرکز یک استاتور (قسمت‌های ثابت) استوانه‌ای قرار خواهد گرفت و روتور زمانی به چرخش در می‌آید که بخش از آن با استاتور در تماس است. تیغه یا پره بالا و پایین حرکت کرده و طرف ورودی و اگزوز آب‌بندی می‌شود و پمپ خلا فضای بین استاتور و روتور را تخلیه می‌کند.
پمپ خلا روغنی از نوع پیستونی گهواره‌ای Rocking-Piston Type
این پمپ نیز از رایج‌ترین پمپ‌های وکیوم روغنی است که گاز را با حرکت رفت و برگشتی پیستونی که با یک محور چرخان غیرعادی در هم قفل شده است انتقال می‌دهد. در این پمپ یک پیستون و یک سیلندر حجم فضا را محصور کرده و تغییر می‌دهد و این مکانیسم باعث انتقال گاز خواهد شد. فضای داخلی پمپ زمانی در حالی که پیستون روی راهنما می‌لغزد و توسط روتور خارج از مرکز به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند تغییر خواهد کرد. زمانی که بادامک متصل به موتور می‌چرخد، پیستون در حین چرخش در سیلندر بالا و پایین رفته و فضای داخل سیلندر به دلیل حرکت عمودی پیستون تغییر می‌یابد و در نهایت گاز با مکش و متراکم سازی مکرر منتقل خواهد شد.
مزایا و معایب پمپ وکیوم روغنی
هرکدام از انواع پمپ‌های وکیوم روغنی مانند سایر تجهیزات صنعتی و غیر صنعتی می‌توانند از مزیت‌ها و معایب متعددی برخوردار باشند. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های این پمپ‌ها می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- این پمپ‌ها به واسطه استفاده از روغن در زمان عملکردهای سنگین و شدید و یا در دمای بالا پایداری بالایی دارند
- این پمپ‌ها قادر خواهند بود که خلأ با دقت بالایی ایجاد کنند
- از وزن کمی برخوردار بوده و میزان سر و صدای کمی دارند
- میزان راندمان و کارایی این پمپ‌ها در مقایسه با پمپ‌های آبی و پمپ‌های خشک بالاتر است.
- از تنوع بالایی از نظر ابعاد، فشار، قدرت، ظرفیت و … برخوردارند
- دارای قیمت مناسبی بوده و میزان لرزش بسیار کمی دارند.
- هزینه‌های نگهداری این پمپ‌ها بسیار کم است چرا که میزان استهلاک پایینی دارند.
در کنار تمامی مزیت‌هایی که پمپ‌های وکیوم روغنی دارند می‌توانند ایرادات و معایبی نیز داشته باشند که مهم‌ترین آن‌ها شامل مواردی همچون نیاز به تعویض روغن مستمر و امکان وجود آلودگی به واسطه وجود روغن هستند.
مهم‌ترین کاربرد پمپ وکیوم روغنی
پمپ‌های وکیوم امروزه نقش بسیار بزرگی در بسیاری از صنایع از جمله لوازم خانگی، پزشکی، غذا و دارو، فلزات، چوب، لاستیک و پلاستیک، ریخته‌گری، بسته‌بندی، فرمینگ، کشاورزی، پتروشیمی، نفت و گاز و … دارند و می‌توانند استفاده های متعددی داشته باشند. از مهم‌ترین کاربردها و استفاده های پمپ وکیوم روغنی می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- از این پمپ‌ها می توان در ایجاد خلا برای بسته‌بندی محصولات مختلفی همچون مواد غذایی و دارویی استفاده کرد.
- این پمپ‌ها می‌توانند در ایجاد خلأ برای نوردهی صفحه و پردازش صفحه در صنعت چاپ و گرافیک به کار بروند.
- برای کنترل شرایط فرآیندهایی همچون سرعت واکنش و بازده در صنایع شیمیایی و داروسازی کاربرد دارند.
- این پمپ‌ها می‌توانند برای تقطیر در خلا و کاهش نقطه جوش مایعات و اجزای جداسازی شده استفاده شوند.
- پمپ‌های خلا روغن در کاربردهای پوشش سطحی برای حذف هوا از فرآیند پوشش برای بهبود کیفیت پوشش استفاده می‌شوند.
- پمپ وکیوم روغنی می‌تواند در فیلتراسیون خلا و برای حذف مایعات از جامدات به کار برود
- برای تسریع فرآیند خشک کردن با هوا می‌تواند بسیار کاربردی باشد.
- این پمپ‌ها در آغشته سازی خلأ برای پر کردن تخلخل در موادی مانند چوب و کامپوزیت‌ها با رزین به کار می‌روند.
مهم‌ترین نکات در خرید پمپ‌های وکیوم روغنی
با توجه به اهمیت و کارایی بسیار زیاد پمپ‌های وکیوم روغنی، امروزه برندها و شرکت های متعددی اقدام به تولید آن‌ها می‌کنند به همین دلیل محصولات متعدد و متنوعی در دسترس هستند که هرکدام می‌توانند ویژگی‌ها و مشخصات متفاوتی داشته باشند و لازم است که در خرید این پمپ‌ها به نکات و فاکتورهای مختلفی توجه داشت که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
نوع پمپ
همان‌طور که گفته شد پمپ‌های وکیوم روغنی می‌توانند با توجه به فاکتورهایی همچون تعداد مراحل کار، نحوه طراحی و … انواع مختلفی همچون پمپ‌های پره‌ای چرخشی، پیچی چرخشی، حلقه مایع و پمپ‌های دیافراگمی داشته باشند و باید پمپ وکیوم متناسب با نوع فعالیت و صنعت انتخاب شود.
میزان سطح خلا
پمپ‌های وکیوم می‌توانند سطوح خلأ مختلفی ایجاد کنند (خلأ کم و محدوده فشار از 1 اتمسفر تا 1 میلی بار، خلأ متوسط و محدوده فشار 1 تا 1-3 میلی بار، خلأ بالا و محدوده فشار1-3 تا 1-7 میلی بار، خلا بسیار بالا و محدوده فشار 1-7تا 1-14 میلی بار، خلأ خیلی شدید و محدوده فشار بالاتر از 1-14 میلی بار) و باید متناسب با نوع فعالیت انتخاب شوند.
نرخ جریان
میزان نرخ جریان پمپ وکیوم نیز اهمیت بالایی دارد چرا که نرخ جریان می‌تواند تحت تأثیر سطح خلأ و شرایط عملکرد پمپ باشد و دبی‌های متفاوتی ایجاد کند.
منبع تغذیه
پمپ‌های وکیوم می‌توانند منابع تغذیه متفاوتی داشته باشند که رایج‌ترین آن‌ها برق، هوای فشرده و بخار هستند و باید به این نکته توجه ویژه‌ای داشت.
دمای کارکرد پمپ
هرکدام از انواع پمپ‌های وکیوم برای محدوده دمایی خاصی طراحی شده‌اند و راندمان آن‌ها در دماهای متفاوت تغییر خواهد کرد به همین دلیل باید به دمای کارکرد آن‌ها توجه ویژه‌ای داشت.
قیمت، تعمیر و نگهداری
اگرچه تعمیر و نگهداری پمپ‌های وکیوم روغنی بسیار ساده‌تر از پمپ‌های آبی و خشک است اما لازم است که شرایط آن در زمان خرید بررسی شود. همچنین قیمت پمپ نیز اهمیت بالایی دارد و باید با توجه به فاکتورها و پارامترهای مختلف بررسی شود.
انتخاب روغن مناسب برای پمپ وکیوم
انتخاب روغن مهم‌ترین و اصلی‌ترین امر در بهبود عملکرد و راندمان پمپ‌های وکیوم روغنی است و انتخاب روغن نامناسب برای آن‌ها می‌تواند مشکلات و معضلاتی همچون آلودگی، سایش و فرسودگی قطعات، افت فشار، کاهش راندمان و … را به دنبال داشته باشد. هرکدام از انواع پمپ‌های وکیوم روغنی نیازهای خاص خود را دارند و باید از روغن‌های مخصوصی استفاده کنند. روغن‌های پمپ وکیوم از نوع هیدروکربن، سیلیکون و … تولید می‌شوند و می‌توانند برای کاربردهای مختلف پمپ وکیوم به کار بروند. در حقیقت روغن نقش اصلی را در خنک کاری، روانکاری و عایق‌کاری دارد و باید از نظر شیمیایی پایداری بالایی داشته باشد و به خوبی بتواند مولکول‌های گاز را به دام بیندازد. روغن مناسب پمپ وکیوم باید برای اکثر گازها و مواد غیرفعال بوده و از فشار بخار کمی برخوردار باشد. مهم‌ترین نکات در انتخاب روغن پمپ وکیوم به شرح زیر هستند:
- روغن باید از فشار مناسبی برخوردار باشد چرا که در معرض گاز پمپ شده از محفظه قرار می‌گیرد و اگر فشار آن بیش‌ازحد باشد بخار شده و محفظه خلا را آلوده خواهد کرد
- روغن باید از ویسکوزیته مناسبی برخوردار باشد تا بتواند در دماهای مختلف عملکرد مناسبی داشته باشد.
- کیفیت روغن باید به گونه‌ای باشد که عاری از آلاینده‌های مختلف باشد و در برابر حملات شیمیایی مقاومت بالایی از خود نشان دهد.
با توجه به موارد گفته‌شده روغن‌های معدنی مقطر که اتم‌های هیدروژن به آن‌ها در هر مولکول سست زنجیره‌ای متصل شده است بهترین روغن برای پمپ‌های وکیوم هستند.
جمع‌بندی نهایی
پمپ وکیوم روغنی یکی از انواع پمپ‌های وکیوم است که در کنار پمپ‌های وکیوم خشک و پمپ‌های رینگ آبی می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد. این پمپ‌ها می‌توانند انواع مختلفی از نظر نحوه طراحی، تعداد مراحل کار، سطح خلا و فشار و … داشته باشند. از مهم‌ترین کاربردهای پمپ وکیوم روغنی می توان به استفاده در صنایع پزشکی، غذا و دارو، کشاورزی، بسته‌بندی، پتروشیمی و … اشاره کرد. این پمپ‌ها از مزایایی همچون قیمت مناسب، تنوع بالا، تعمیر و نگهداری راحت، راندمان عالی، مقاومت در فشارها و دمای مختلف و … برخوردارند.
