ایزوله کردن حجم معینی از گاز و انتقال آن به فضای بسته‌تر و سپس فشرده سازی تمام فرایند کار انواع پمپ وکیوم جابجایی مثبت است. پمپ‌هایی که با به دام انداختن مقدار مشخص از گاز یا هوا در یک محفظه معین و انتقال از سمت ورودی به سمت خروجی توانایی تولید شرایط خلا یا همان وکیوم را دارند.
انواع پمپ خلا جابجایی مثبت از جمله کاربردی‌ترین نوع پمپ وکیوم هستند. این پمپ‌ها نسبت تراکم ثابتی دارند و می‌توانند حد فشار پایین نهایی تا نزدیک به شرایط خلاء را تولید کنند. از طرفی برای ایجاد دبی حجمی ثابت توانمند هستند و مهمترین نکته عدم نیاز به روانکاری است. با این حال در نظر داشته باشید که نسبت به وجود مایعات و یا ذرات ریز در هوا کاملاً حساس است. برای انتخاب پمپ خلا متناسب با فعالیت صنعتی خودتان می‌توانید از مشاوره تخصصی پارس وکیوم بهره‌مند شوید. اما برای کسب اطلاعات کامل و شناخت فنی این نوع پمپ‌ها ادامه این مقاله را از دست ندهید.
اصول طراحی پمپ وکیوم جابجایی مثبت
طراحی این پمپ‌ها براساس روتورهای چرخشی و یا حرکت رفت و برگشتی است که در هر سیکل مقداری از هوا را به دام انداخته و سپس تحت محفظه‌های ایزوله شده متراکم کرده و در سمت خروجی رها میکند. با هر چرخش روتور یا حرکت پیستون پمپ‌های جابجایی مثبت، مقداری از هوا یا گاز داخل سیستم بسته به دام افتاده و همراه محفظه ایزوله شده خارج می‌شود. به این ترتیب آرام آرام شرایط خلا در سمت ورودی پمپ که همان سیستم مورد نظر ما است، ایجاد خواهد شد.
انواع پمپ وکیوم جابجایی مثبت
انواع پمپ‌های جابجایی مثبت را براساس سیستم روانکاری و یا بدون نیاز به روانکاری دسته‌بندی می‌کنند. پمپ‌های روغنی دسته بزرگی از این ماشین‌ها را تشکیل می‌دهد که از روغن پمپ وکیوم برای روانکاری و خنک کاری آنها استفاده شده است. پمپ‌های پیستون دوار از این نوع هستند. در مقابل پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت خشک و بدون نیاز به روانکاری وجود دارند. با این پیش فرض انواع اصلی پمپ وکیوم جابجایی مثبت را به قرار زیر بررسی می‌کنیم:
پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت رفت و برگشتی
در این پمپ‌ها از مکانیزم حرکتی خطی برای ایجاد حالت مکش و تولید خلا استفاده شده است. پمپ‌های پیستونی برجسته‌ترین نمونه از مدل‌های رفت و برگشتی هستند. اما در موارد جزئی و برای طراحی سیستم‌های کوچک نوع دیافراگمی کارایی دارد.
پمپ وکیوم جابجایی مثبت پیستونی
پمپ‌های پیستونی از قدیمی‌ترین و البته ساده‌ترین نوع پمپ خلا است که اساس کار آن شبیه به موتورهای احتراق داخلی است. این پمپ‌ها توانایی ایجاد خلا نسبتاً بالا را دارند و معمولاً با ساختار مستحکم طراحی شده و طول عمر مفید آنها زیاد است. در صورت خراب شدن مراحل تعمیر ساده و هزینه نگهداری کمی دارند و به خوبی در مکان‌های مرطوب کار می‌کنند. از پمپ‌های وکیوم پیستونی در صنایع بسته‌بندی، صنایع چوب و تولید MDF، صنایع شیمیایی و راه‌اندازی سیستم‌های تهویه ساختمانی استفاده می‌کنند.
پمپ وکیوم جابجایی مثبت دیافراگمی
پمپ‌های دیافراگمی از معدود پمپ‌های وکیوم خشک هستند که برای کارکرد نیازی به هیچ نوع روانکاری ندارند. اساس کار این پمپ‌ها در جابجایی رفت و برگشتی یک دیافراگم انعطاف پذیر است و هر بار حرکت دیافراگم باعث مکش و ایجاد خلا داخل سیستم‌های بسته می‌شود. عملکرد کاملاً خشک برترین مزیت پمپ خلا دیافراگمی است. از این پمپ‌ها معمولاً در تجهیزات آزمایشگاهی و صنایع داروسازی و پزشکی استفاده می‌کنند.
پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت دورانی
این پمپ‌ها دارای روتورهای چرخشی هستند. اما مکانیزم طراحی روتور آنها متفاوت است. روتور این پمپ‌ها نوعی پروانه است که هر پره آن قابلیت ایجاد فضای ایزوله شده برای حمل هوای داخل سیستم را دارد. نوع طراحی روتور در انواع پمپ خلا دورانی متفاوت است. بهترین این پمپ‌ها به قرار زیر هستند:
پمپ وکیوم تک محوره
پمپ وکیوم تک محوره یا پمپ مونواسکرو نوعی پمپ جابجایی مثبت دورانی با عملکرد خشک است که هیچ نوع آلودگی روغن را تولید نمی‌کند. این پمپ‌ها دارای یک روتور چرخشی پره‌ای با شیارهای مارپیچی هستند که توسط موتور الکتریکی داخل استاتور می‌چرخند. کارکرد کاملاً خشک، عملکرد آرام و کم صدا، لرزش بسیار کم و قابلیت تحمل رطوبت از جمله ویژگی‌های پمپ‌های تک محوره است. از این نوع پمپ عموماً در صنایع غذایی برای بسته‌بندی و خشک کن انجمادی استفاده می‌کنند.
پمپ وکیوم دو محوره
پمپ‌های دو محوره یا پمپ وکیوم پیچشی دو روتور یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین انواع پمپ وکیوم جابجایی مثبت است که کاملاً خشک کار کرده و عملکرد فوق‌العاده موثر در شرایط سخت دارند. اساس طراحی این پمپ‌ها بر مبنای دو روتور مارپیچی نر و ماده است. پمپ‌های دو محوره عملکرد کاملاً خشک و بدون روغن دارند و در محیط‌های مرطوب و یا بخارات داغ به خوبی کار می‌کنند. برای همین پمپ ایده‌آل صنایع سنگین از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد و کارخانجات شیمیایی است.
پمپ وکیوم رینگ مایع
پمپ‌های رینگ مایع را باید سربازهای زحمت‌کش و خستگی ناپذیر انواع صنایع معرفی کنیم. پمپ‌های رینگ مایع مکانیزم طراحی براساس روتور دورانی دارند. اما از یک مایع که معمولاً آب است، برای ایجاد خلا استفاده میکند. این پمپ‌ها به دلیل طراحی ساده، استحکام فوق‌العاده و توانایی ذاتی در برابر بخارات گزینه شماره یک صنایع سنگین و محیط‌های کار سخت از جمله معادن، کارخانجات فولاد، صنایع بزرگ شیمیایی، صنایع غذایی، طراحی سیستم تصفیه فاضلاب، طراحی توربین‌های بخار نیروگاهی و… هستند.
مقایسه انواع پمپ وکیوم جابجایی مثبت
| مشخصه | پمپ دیافراگمی | پمپ پیستونی | پمپ تک محوره (اسکرو) | پمپ دو محوره | پمپ رینگ مایع |
| مکانیزم کار | حرکت رفت و برگشتی دیافراگم | حرکت پیستون | چرخش یک روتور مارپیچی | چرخش دو روتور مارپیچی | رینگ مایع و چرخش روتور پره‌دار |
| وضعیت روغن | کاملاً خشک | روغن | کاملاً خشک | کاملاً خشک | نیاز به آب |
| محدوده خلا نهایی | 0.1 میلی بار | 0.01 میلی بار | 0.1 میلی بار | 0.001 میلی بار | 0.3 میلی بار |
| تحمل بخارات | ضعیف | نسبتا خوب | نسبتا خوب | عالی | عالی |
| تحمل ذرات | ضعیف | خوب | خوب | عالی | خوب |
| بازده انرژی | خوب | متوسط | خوب | عالی | ضعیف |
| سر و صدا | کم صدا و بدون لرزش | پر سر صدا و پرلرزش | کم صدا | کم صدا | کم صدا |
| هزینه | متوسط | ارزان | متوسط | بسیار بالا | متوسط |
| پیچیدگی فنی | ساده | ساده | متوسط | پیچیده | ساده |
مزایای استفاده از پمپ وکیوم جابجایی مثبت
پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت تبدیل به انتخاب اول در بسیاری از صنایع شده‌اند. استفاده از این پمپ‌ها مزایای قابل توجهی دارد که خرید و راه‌اندازی آنها را در هر صنعتی از کارگاهی کوچک تا یک کارخانه بزرگ توجیه پذیر میکند. مزایایی مانند:
- توانایی ایجاد خلا اولیه قوی و مستقل از فشار
- راندمان حجمی بسیار بالا
- طراحی مستحکم با طول عمر مفید طولانی
- قابلیت کار با طیف گسترده‌ای از گازها و بخارات
- قابلیت اطمینان بالا و شرایط تعمیر و نگهداری نسبتا آسان
- توانایی کار کردن در حالت خشک
معایب استفاده از پمپ وکیوم جابجایی مثبت
اگرچه پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت مزایای قابل توجهی دارند، اما در عمل بدون محدودیت نیستند و گاهاً این محدودیت‌ها آنقدر برجسته است که نمی‌توان در برخی شرایط خاص از آنها استفاده کرد.
محدودیت در دستیابی به خلا بسیار بالا، مهمترین چالش پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت است. عموماً تا زمانیکه صرفاً به یک خلاء نسبی نیاز داشته باشید، می‌توانید بر کارایی این پمپ‌ها حساب باز کنید. اما برای رسیدن به خلا کامل ناتوان هستند. در عین حال هنگام تراکم مقدار قابل توجه حرارت تولید می‌کنند که باعث استهلاک قطعات داخلی خودشان می‌شود. همچنین راندمان چندان ایده‌آلی ندارند و مصرف انرژی آنها قابل توجه است. اما در کل پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت گزینه همیشه قابل اعتماد برای تولید وکیوم‌های نسبی و کار راه‌انداز است.
کاربردهای پمپ وکیوم جابجایی مثبت
انواع پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی مانند توانایی شروع کار از فشار اتمسفر، دبی حجمی بالا در فشارهای متوسط و استحکام فیزیکی و مکانیکی خوب، در صنایع متعدد و متنوعی به کار گرفته شده‌اند. مانند:
-
صنایع غذایی
از پمپ وکیوم جابجایی مثبت برای بسته‌بندی وکیوم در صنایع غذایی برای افزایش ماندگاری مواد غذایی و جلوگیری از فساد استفاده می‌کنند. همچنین پمپ ایده‌آل طراحی سیستم پرکن بطری است. از پمپ‌های وکیوم پیستونی و یا تک محور در چنین سیستم‌هایی استفاده شده است.
-
صنایع پزشکی و داروسازی
مهمترین کاربرد پمپ وکیوم جابجایی مثبت در صنایع پزشکی و داروسازی برای خشک کردن انجمادی مواد حساس به حرارت است. از این تکنولوژی در فرایند تولید واکسن‌ها، پلاسما و آنتی بیوتیک‌ها در خلا استفاده می‌شود. پمپ‌های اسکرو تحت محور و یا رینگ مایع گزینه ایده‌آل برای صنایع پزشکی و داروسازی هستند. همچنین پمپ‌های وکیوم جابجایی مثبت برای طراحی یونیت‌های دندانپزشکی، طراحی سیستم‌های استریلیزاسیون و تقطیر و تغلیظ داروها کارایی دارند.
-
صنایع شیمیایی و پتروشیمی
برای طراحی فرایند تقطیر خلا جهت جداسازی اجزای نفتی با نقطه جوش بالا بدون تجزیه حرارتی از پمپ وکیوم جابجایی مثبت رینگ مایع و یا اسکرو استفاده می‌کنند. همچنین این پمپ‌ها در تکمیل سیستم خشک کن کاتالیست‌ها، پلیمرها و مواد شیمیایی حساس نیز کارایی دارند.
-
صنایع متالوژی و فلزات
در صنایع متالوژی و برای انجام فرایند ریخته‌گری خلا از پمپ وکیوم جابجایی مثبت استفاده می‌کنند. این فرایند برای تزریق فلز مذاب به داخل قالب تحت خلا و تولید قطعات فلزی بدون خلل یا فرج است. علاوه بر این برای طراحی مکانیزم تبلید خلا (خارج کردن گازهای هیدروژن و اکسیژن از فولاد مذاب) و سخت‌کاری خلا مناسب هستند.
-
طراحی و سرویس سیستم‌های سرمایش ساختمانی
در فرایند تزریق گازهای مبرد به داخل سیستم بسته تهویه مطبوع و هر نوع دستگاه سرماساز به خلاء نسبی نیاز داریم و از پمپ وکیوم جابجایی مثبت عموماً پیستونی یا اسکرو برای این کار استفاده می‌کنند.
جمع‌بندی :
به چه نوع پمپ وکیوم جابجایی مثبت نیاز دارید؟ مطالعه این مقاله برای بسیاری از صاحبان کسب و کارهای مختلف سودمند است. از دندانپزشکی تا صنایع سنگین پتروشیمی به انواع پمپ وکیوم جابجایی مثبت نیاز دارند. اما همه این پمپ‌ها که ظرفیت یکسان و شرایط کار مشترکی ندارند. انتخاب پمپ وکیوم کارآمد مناسب با نوع فعالیت شما بحث کاملاً تخصصی است. برای این منظور می‌توانید از خدمات مشاوره تخصصی کارشناسان پارس وکیوم استفاده کنید. در پارس وکیوم با تحلیل دقیق نوع کسب و کار شما و در نظر گرفتن بودجه بهترین نوع پمپ وکیوم جابجایی مثبت را پیشنهاد خواهیم کرد.
