پمپ وکیوم اسکرو چیست؟ آشنایی با انواع پمپ اسکرو

پمپ وکیوم اسکرو چیست

پمپ وکیوم اسکرو (Screw Vacuum pump) نوعی پمپ جابجایی مثبت است که در ساختار آن از دو روتور مارپیچی مشابه استفاده شده است. این روتورهای مارپیچی در جهت مخالف یکدیگر می‌چرخند. روتورهای این پمپ در داخل یک محفظه استوانه‌ای شکل قرار گرفته و بدون تماس فیزیکی با یکدیگر و تنها با تکیه بر کم و زیاد شدن محفظه میان آنها، قابلیت مکش سیال از یک سمت و افزایش تراکم تا خروجی سیال تحت فشار از سمت دیگر پمپ را دارند.

انواع پمپ وکیوم اسکرو توانایی خوبی برای ایجاد خلاء متوسط تا بالا در حدود 0.01 بار را دارند. این پمپ وکیوم کاملاً تمیز و بدون روغن کار می‌کند. همچنین تحمل بخار آب و یا حضور مایعات در گاز را دارد و به علت طراحی ساده و عدم تماس روتورها استهلاک آن ناچیز و تعمیرات آنها کم هزینه است. برای همین معمولاً طول عمر مفید بالایی دارند و با عملکرد کاملاً بی‌صدا و بدون لرزش کار میکنند. اگر قصد خرید پمپ وکیوم اسکرو دارید، جهت مشاوره فنی با کارشناس پارس وکیوم تماس بگیرید. برای اطلاعات فنی بیشتر نیز ادامه این مطلب را مطالعه فرمایید.

نحوه کار پمپ وکیوم اسکرو

پمپ‌های وکیوم اسکرو دارای روتورهای مارپیچی هستند که بدون تماس فیزیکی با سرعت بالا کنار هم اما در جهات مختلف می‌چرخند. یکی از این روتورها به منبع موتور الکتریکی متصل است و روتور دیگر به شکل هرزگرد کار می‌کند. با این حال از بهترین نمونه پمپ‌های قدرتمند دائم کار از نوع پمپ خلاء خشک هستند.

نحوه کار پمپ خلا خشک اسکرو در تراکم میان فضای خالی روتورها استوار است. گاز از طریق دریچه ورودی به فضای بین روتورها و محفظه وارد می‌شود. سپس مرحله انتقال و فشرده سازی انجام می‌شود. در این مرحله با چرخش روتورها فضای بسته‌ای به مانند حرکت یک پیستون ایجاد می‌شود که در امتداد محور روتورها به سمت خروجی پمپ حرکت می‌کند. در هنگام این حرکت نیز حجم فضای محبوس شده میان روتورها به تدریج کاهش یافته و گاز متراکم می‌شود. گاز فشرده شده در نهایت به انتهای پمپ وکیوم اسکرو رسیده و از طریق دریچه خروجی به بیرون رانده خواهد شد. 

انواع پمپ وکیوم اسکرو از نظر تکنیک‌های فشرده سازی

مکانیزم انواع پمپ‌های وکیوم اسکرو یکسان و بر مبنای روتورهای مارپیچی است. اما ساختار عملکرد روتورها و در کل مسیر متراکم سازی گاز در مدل‌های مختلف این نوع پمپ متفاوت است که از این منظر به دو گروه پمپ وکیوم اسکرو تک مرحله‌ای و یا دو مرحله‌ای تفکیک می‌شوند. در واقع تفاوت اصلی انواع پمپ خلا خشک اسکرو در تعداد مراحل فشرده سازی گاز تا قبل از تخلیه به بیرون از پمپ است. این تفاوت تاثیر چشمگیر بر حد نهایی تولید خلاء، کارایی و مقدار مصرف انرژی پمپ دارد. این دسته‌بندی به قرار زیر است:

پمپ وکیوم اسکرو تک مرحله‌ای

ساختار این پمپ‌ها خیلی ساده و تنها از یک جفت روتور اسکرو مارپیچی تشکیل شده است که گاز را در یک مرحله طولانی از ورودی تا خروجی پمپ متراکم می‌کند. در این صورت گاز تنها یک بار در طول محفظه فشرده سازی پمپ متراکم می‌شود. پمپ‌های اسکرو تک مرحله‌ای قدرت وکیوم متوسط در حدود 0.1 پاسکال دارند. از این پمپ‌ها در صنایع نه چندان حساس به خلاء کامل مانند تجهیزات بسته‌بندی خلاء در صنایع غذایی، برخی سیستم‌های خشک کن صنعتی و یا ماشین آلات انتقال مواد استفاده می‌کنند.

پمپ وکیوم اسکرو دو مرحله‌ای

این پمپ‌ها دارای دو مجموعه روتور اسکرو هستند که به شکل سری در یک محفظه واحد قرار گرفته‌اند. هر کدام از سری روتورها برای متراکم سازی یک مرحله مستقل هستند و فضای عملیاتی آنها توسط یک دیواره داخلی از هم جدا شده است. نحوه کار این پمپ‌ها در دو مرحله پی در پی انجام می‌شود. در مرحله اول ابتدا گاز وارد محفظه روتورهای مقدماتی شده و تا یک فشار میانی متراکم می‌شود. اما همین گاز متراکم شده مستقیم وارد مرحله دوم شده تا توسط روتورهای ثانویه مجدداً متراکم‌تر گردد. نتیجه قابلیت رسیدن به خلاء بسیار عمیق‌تر در حدود 0.01 پاسکال است. از این نوع پمپ‌های وکیوم اسکرو دو مرحله‌ای برای صنایع و فرایندهای حساس و کاملاً پیشرفته که به خلاء عمیقی نیاز دارند، استفاده می‌کنند. صنایع نیمه رسانا، فعالیت‌های تحقیقاتی، تکنیک‌های رسوب دهی در خلاء (PVD) و برخی مکانیزم‌های اپتیک از این نمونه فضاهای کاربردی هستند.

مقایسه پمپ وکیوم اسکرو تک و دو مرحله‌ای

پمپ وکیوم اسکرو دو مرحله‌ای اساسا یک پمپ قدرتمندتر از نظر رسیدن به خلاء بالاتر است. در پمپ‌های دو مرحله‌ای با تقسیم کار فشرده سازی بین دو مجموعه اسکرو بار وارد شده در هر مرحله کمتر است و راندمان کلی پمپ نیز به طور قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند.

انواع پمپ وکیوم اسکرو از نظر سیستم کاری

در فرایند متراکم سازی گاز اصطکاک بالایی میان جریان گاز تحت فشار و قطعات پمپ وکیوم اسکرو ایجاد شده و حرارت بالایی تولید می‌شود. همین نکته کافی است تا انواع پمپ وکیوم اسکرو را در دو مدل خشک (هوا خنک) و آب خنک طراحی کنند. این دو نوع مکانیزم خنک‌کاری را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم.

پمپ وکیوم اسکرو خشک (Air-Cooled)

برای خنک کاری بدنه این پمپ‌ها از یک فن دمنده بر روی شفت موتور الکتریکی دستگاه استفاده شده است. این فن جریان هوا را از روی بدنه پمپ عبور می‌دهد تا با تکیه بر قانون همرفتی دمای بدنه پمپ را جذب کرده و از آن دور می‌کند. پمپ‌های هوا خنک اسکرو مکانیزم طراحی ساده و قیمت نسبتاً ارزان‌تری دارند و معمولاً در محیط‌های آزمایشگاهی، صنایع غذایی و بسته‌بندی، ماشین‌آلات صنعتی و یا مکان‌هایی با محدودیت دسترسی به آب کارایی دارند. پمپ‌های وکیوم اسکرو خشک با سرعت بسیار بالا کار کرده اما در عوض سر و صدای خیلی بلندی هم تولید می‌کنند.

پمپ وکیوم اسکرو آب خنک (Water-Cooled)

برای طراحی بدنه این پمپ‌ها از یک ژاکت آب در اطراف محفظه و موتور استفاده شده است. آب داخل این ژاکت معمولاً به یک سیستم برج خنک کننده (Colling Tower) متصل است و آب از طریق همان برج خنک کننده نیز در یک سیکل بسته می‌چرخد. این پمپ‌ها راندمان خنک‌کاری بالایی دارند و عملکرد کاملاً پایدار حتی در خلاء کامل ایجاد می‌کنند. تقریباً آلودگی صوتی ندارند، اما در نهایت با سرعت کمتری کار می‌کنند. لذا در مدت زمان طولانی با قابلیت کار 24 ساعته حداکثر خلاء را در اختیار شما قرار می‌دهند. از این نوع پمپ خلا خشک اسکرو در صنایع سنگین مانند فولاد و یا متالوژی، صنایع نیمه رسانا و کارخانه‌های شیمیایی استفاده می‌کنند. 

مقایسه پمپ وکیوم اسکرو خشک و آب خنک

پمپ‌های آب خنک در شرایط کاری سخت و پیوسته طول عمر بیشتری دارند. این پمپ‌ها به نسبت از مدل‌های خشک در دمای پایین‌تر و شرایط پایدارتری کار می‌کنند. اگرچه هزینه و قیمت پمپ وکیوم اسکرو آب خنک بالاتر است، با این حال برای طراحی سیستم‌های پایدار و کارکرد مداوم چاره‌ای ندارید جز اینکه از همین مدل‌های آب خنک تهیه کنید. در نظر داشته باشید که اگر پمپ وکیوم اسکرو آب خنک تهیه می‌کنید، باید فکری هم برای گردش جریان آب کرده باشید. لذا به سیستم کولینگ تاور هم نیاز دارید.