موزع جملة صيني لمضخة تفريغ عالية الجودة لسيارات مرسيدس بنز 91096 000230136580 A000230136580

ما هو مستوى الفراغ وكيف يتم قياسه في مضخات الفراغ؟

يشير مستوى الفراغ إلى درجة انخفاض الضغط عن الضغط الجوي في نظام الفراغ. وهو يدل على مستوى "الفراغ" أو غياب جزيئات الغاز في النظام. إليك شرح مفصل لقياس مستوى الفراغ في مضخات الفراغ:

يُقاس مستوى الفراغ عادةً بوحدات الضغط التي تمثل الفرق بين الضغط داخل نظام الفراغ والضغط الجوي. وحدة القياس الأكثر شيوعًا لمستوى الفراغ هي الباسكال (Pa)، وهي وحدة النظام الدولي للوحدات (SI). تشمل الوحدات الأخرى الشائعة الاستخدام التور، والمليبار (mbar)، وبوصة الزئبق (inHg).

تُجهّز مضخات التفريغ بمستشعرات أو مقاييس ضغط لقياس الضغط داخل نظام التفريغ. صُممت هذه المقاييس خصيصًا لقياس الضغوط المنخفضة التي تُصادف في تطبيقات التفريغ. توجد أنواع عديدة من مقاييس الضغط المستخدمة لقياس مستويات التفريغ:

1. مقياس بيراني: يعمل مقياس بيراني بناءً على التوصيل الحراري للغازات. ويتكون من عنصر تسخين مُعرَّض لبيئة الفراغ. عندما تصطدم جزيئات الغاز بعنصر التسخين، فإنها تنقل الحرارة، مما يُسبب تغيرًا في درجة الحرارة. ومن خلال قياس هذا التغير في درجة الحرارة، يُمكن استنتاج الضغط، مما يسمح بتحديد مستوى الفراغ.

2. مقياس الحرارة المزدوجة: تعتمد مقاييس الحرارة المزدوجة على التوصيل الحراري للغازات، على غرار مقاييس بيراني. تتكون هذه المقاييس من سلكين معدنيين مختلفين موصولين معًا، يشكلان ما يُعرف بالمزدوجة الحرارية. عند اصطدام جزيئات الغاز بالمزدوجة الحرارية، يحدث فرق في درجة الحرارة بين السلكين، مما يُولد فرقًا في الجهد. يتناسب هذا الجهد طرديًا مع الضغط، ويمكن معايرته لقراءة مستوى الفراغ.

3. مقياس الضغط السعوي: يقيس مقياس الضغط السعوي الضغط عن طريق رصد التغير في السعة بين قطبين كهربائيين نتيجة انحراف غشاء مرن. ومع تغير الضغط في نظام التفريغ، يتحرك الغشاء، مما يؤدي إلى تغيير السعة وتوفير قياس لمستوى التفريغ.

4. مقياس التأين: تعمل مقاييس التأين عن طريق تأيين جزيئات الغاز في نظام التفريغ وقياس التيار الكهربائي الناتج. يتناسب تيار التأين طرديًا مع الضغط، مما يسمح بتحديد مستوى التفريغ. توجد أنواع مختلفة من مقاييس التأين، مثل مقاييس الكاثود الساخن، والكاثود البارد، ومقاييس بايار-ألبرت.

5. مقياس باراترون: تعتمد مقاييس باراترون على مبدأ قياس الضغط السعوي، ولكن بتصميم مختلف. تتكون من غشاء حساس للضغط يفصله عن قطب مرجعي مسافة صغيرة. يؤدي فرق الضغط بين نظام التفريغ والقطب المرجعي إلى انحراف الغشاء، مما يغير السعة ويوفر قياسًا لمستوى التفريغ.

من المهم ملاحظة أن أنواع مضخات التفريغ المختلفة قد يكون لها نطاقات ضغط متباينة، وقد تتطلب مقاييس ضغط محددة تتناسب مع ظروف تشغيلها. إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما تُجهز مضخات التفريغ بمقاييس متعددة لتوفير معلومات حول الضغط في مراحل مختلفة من عملية الضخ أو في أجزاء مختلفة من النظام.

باختصار، يشير مستوى الفراغ إلى الضغط الأقل من الضغط الجوي في نظام الفراغ. ويُقاس باستخدام مقاييس ضغط مصممة خصيصًا للبيئات منخفضة الضغط. ومن أنواع مقاييس الضغط الشائعة المستخدمة في مضخات الفراغ: مقاييس بيراني، ومقاييس الحرارة المزدوجة، ومقاييس الضغط السعوية، ومقاييس التأين، ومقاييس باراترون.

\

ما الفرق بين مضخات التفريغ الجافة والرطبة؟

تُعدّ مضخات التفريغ الجافة والرطبة نوعين متميزين من المضخات، يختلفان في مبادئ تشغيلهما وتطبيقاتهما. إليك شرح مفصل للاختلافات بينهما:

مضخات التفريغ الجافة:

تعمل مضخات التفريغ الجافة دون استخدام أي سائل تشحيم أو ماء مانع للتسرب في حجرة الضخ. وتعتمد على آليات لا تلامسية لتوليد التفريغ. ومن أنواع مضخات التفريغ الجافة الشائعة ما يلي:

1. مضخات الريش الدوارة: تتكون مضخات الريش الدوارة من دوار مزود بريش تنزلق داخل وخارج فتحات فيه. يؤدي دوران الدوار إلى تكوين حجرات تتمدد وتنكمش، مما يسمح بضخ الغاز. صُممت الريش والهيكل معًا لتكوين مانع تسرب يمنع عودة الغاز إلى المضخة. تُستخدم مضخات الريش الدوارة بشكل شائع في المختبرات والتطبيقات الطبية والعمليات الصناعية التي تتطلب مستوى فراغ متوسط.

٢. مضخات البرغي الجافة: تستخدم مضخات البرغي الجافة برغيين أو أكثر متشابكين لضغط الغاز ونقله. عند دوران البرغي، يُحصر الغاز بين أسنانه وينتقل من جانب السحب إلى جانب التفريغ. تتميز مضخات البرغي الجافة بسرعات ضخها العالية، ومستويات الضوضاء المنخفضة، وقدرتها على التعامل مع أنواع مختلفة من الغازات. وتُستخدم في تطبيقات مثل تصنيع أشباه الموصلات، والمعالجة الكيميائية، والتقطير الفراغي.

3. مضخات المخالب: تستخدم مضخات المخالب دوارين بفصوص على شكل مخالب تدور في اتجاهين متعاكسين. يُنشئ الدوران سلسلة من الحجرات المتمددة والمتقلصة، مما يُمكّن من التقاط الغاز وضخه. تُعرف مضخات المخالب بتشغيلها الخالي من الزيت، وسرعات ضخها العالية، وملاءمتها للتعامل مع الغازات الجافة والنظيفة. وهي شائعة الاستخدام في تطبيقات مثل صناعة السيارات، وتغليف المواد الغذائية، والتكنولوجيا البيئية.

مضخات التفريغ الرطبة:

تعمل مضخات التفريغ الرطبة، والمعروفة أيضًا بمضخات الحلقة السائلة، باستخدام سائل، عادةً الماء، لتكوين مانع تسرب وتوليد فراغ. تعمل الحلقة السائلة كوسيط مانع للتسرب وسائل تشغيل في آن واحد. تُستخدم مضخات التفريغ الرطبة عادةً في التطبيقات التي تتطلب مستوى عالٍ من الفراغ أو عند التعامل مع الغازات المسببة للتآكل. من أبرز خصائص مضخات التفريغ الرطبة ما يلي:

1. مضخات الحلقة السائلة: تتميز مضخات الحلقة السائلة بمروحة ذات شفرات تدور بشكل لا مركزي داخل غلاف أسطواني. مع دوران المروحة، يشكل السائل حلقةً ملاصقةً للغلاف بفعل قوة الطرد المركزي. تُحكم هذه الحلقة إغلاق الغلاف، ومع دوران المروحة، يقل حجم حجرة الغاز، مما يؤدي إلى ضغط الغاز وتفريغه. تُعرف مضخات الحلقة السائلة بقدرتها على التعامل مع الغازات الرطبة والمسببة للتآكل، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل المعالجة الكيميائية، وتكرير النفط، ومعالجة مياه الصرف الصحي.

٢. مضخات نفث الماء: تستخدم مضخات نفث الماء تيارًا من الماء عالي السرعة لخلق فراغ. يسحب تيار الماء الغازات، ثم يُفصل الخليط في قسم فنتوري، حيث يُعاد تدوير الماء وتُطرد الغازات. تُستخدم مضخات نفث الماء بشكل شائع في المختبرات والتطبيقات التي تتطلب مستوى فراغ متوسطًا.

يمكن تلخيص الاختلافات الرئيسية بين مضخات التفريغ الجافة والرطبة على النحو التالي:

1. مبدأ التشغيل: تعمل مضخات التفريغ الجافة دون الحاجة إلى أي سائل مانع للتسرب، بينما تستخدم مضخات التفريغ الرطبة حلقة سائلة أو الماء كوسيط مانع للتسرب ووسيط تشغيل.

2. التشحيم: لا تتطلب مضخات التفريغ الجافة التشحيم لأنه لا يوجد اتصال بين الأجزاء المتحركة، في حين أن مضخات التفريغ الرطبة تتطلب وجود سائل للتسريب والتشحيم.

3. التطبيقات: تُناسب مضخات التفريغ الجافة التطبيقات التي تتطلب مستوى تفريغ متوسطًا، وتُفضّل فيها التشغيل بدون زيت. وهي شائعة الاستخدام في المختبرات، والمرافق الطبية، والعديد من العمليات الصناعية. أما مضخات التفريغ الرطبة، فتُستخدم عند الحاجة إلى مستوى تفريغ أعلى أو عند التعامل مع الغازات المسببة للتآكل. وتجد هذه المضخات تطبيقات في المعالجة الكيميائية، وتكرير النفط، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وغيرها.

من المهم ملاحظة أن اختيار مضخة التفريغ يعتمد على متطلبات محددة مثل مستوى التفريغ المطلوب، وتوافق الغاز، وظروف التشغيل، وطبيعة التطبيق.

باختصار، يكمن الفرق الأساسي بين مضخات التفريغ الجافة والرطبة في مبادئ تشغيلها، ومتطلبات التشحيم، وتطبيقاتها. تعمل مضخات التفريغ الجافة دون أي سائل تشحيم، بينما تعتمد مضخات التفريغ الرطبة على حلقة سائلة أو الماء للتشحيم والتسريب. ويعتمد اختيار نوع مضخة التفريغ على الاحتياجات المحددة للتطبيق ومستوى التفريغ المطلوب.

ما هي مضخة التفريغ، وكيف تعمل؟

مضخة التفريغ هي جهاز ميكانيكي يُستخدم لإنشاء بيئة تفريغ أو ضغط منخفض والحفاظ عليها داخل نظام مغلق. إليك شرح مفصل:

تعمل مضخة التفريغ على مبدأ إزالة جزيئات الغاز من حجرة مغلقة، مما يقلل الضغط داخلها لتكوين فراغ. وتُنجز المضخة ذلك عبر آليات وتقنيات مختلفة، بحسب نوعها. فيما يلي الخطوات الأساسية لتشغيل مضخة التفريغ:

1. حجرة مغلقة:

تتصل مضخة التفريغ بحجرة أو نظام مغلق، حيث يلزم إخلاء جزيئات الهواء أو الغاز منه. ويمكن أن تكون هذه الحجرة عبارة عن حاوية أو أنبوب أو أي حيز مغلق آخر.

2. المدخل والمخرج:

تحتوي مضخة التفريغ على مدخل ومخرج. المدخل متصل بالحجرة المغلقة، بينما يمكن تهوية المخرج إلى الغلاف الجوي أو توصيله بنظام تجميع لالتقاط الغاز المفرغ أو إطلاقه.

3. الحركة الميكانيكية:

تُحدث مضخة التفريغ حركة ميكانيكية تُزيل جزيئات الغاز من الحجرة. وتستخدم أنواع مختلفة من مضخات التفريغ آليات متنوعة لهذا الغرض:

– مضخات الإزاحة الموجبة: تقوم هذه المضخات باحتجاز جزيئات الغاز وإخراجها من الحجرة. ومن أمثلتها مضخات الريش الدوارة، ومضخات المكبس، ومضخات الحجاب الحاجز.

– مضخات نقل الزخم: تستخدم هذه المضخات نفاثات عالية السرعة أو شفرات دوارة لنقل الزخم إلى جزيئات الغاز، ودفعها خارج الحجرة. ومن أمثلتها المضخات التوربينية الجزيئية ومضخات الانتشار.

- مضخات الاحتجاز: تعمل هذه المضخات على احتجاز جزيئات الغاز عن طريق امتصاصها أو تكثيفها على الأسطح أو في المواد الموجودة داخل المضخة. وتُعد المضخات المبردة ومضخات الأيونات أمثلة على مضخات الاحتجاز.

4. إخلاء الغاز:

أثناء تشغيل مضخة التفريغ، يحدث فرق في الضغط بين الحجرة والمضخة. ويؤدي هذا الفرق في الضغط إلى انتقال جزيئات الغاز من الحجرة إلى مدخل المضخة.

5. العادم أو التجميع:

بمجرد إزالة جزيئات الغاز من الحجرة، يتم إما إطلاقها في الغلاف الجوي أو جمعها ومعالجتها بشكل أكبر، وذلك حسب التطبيق المحدد.

6. التحكم بالضغط:

تتضمن مضخات التفريغ عادةً آليات للتحكم في الضغط للحفاظ على مستوى التفريغ المطلوب داخل الحجرة. قد تشمل هذه الآليات صمامات أو منظمات ضغط أو أنظمة تغذية راجعة تعمل على ضبط تشغيل المضخة لتحقيق نطاق الضغط المطلوب.

7. المراقبة والسلامة:

قد تتضمن أنظمة مضخات التفريغ أجهزة استشعار أو مقاييس أو مؤشرات لمراقبة مستويات الضغط أو درجة الحرارة أو غيرها من المعايير. كما قد تتضمن ميزات أمان مثل صمامات تخفيف الضغط أو أجهزة التعشيق لحماية النظام والمشغلين من الضغط الزائد أو غيره من الظروف الخطرة.

من المهم ملاحظة أن أنواع مضخات التفريغ المختلفة تتفاوت في مستويات التفريغ التي يمكنها تحقيقها، وهي مناسبة لنطاقات ضغط وتطبيقات مختلفة. يعتمد اختيار مضخة التفريغ على عوامل مثل مستوى التفريغ المطلوب، وتركيب الغاز، وسرعة الضخ، ومتطلبات التطبيق المحدد.

باختصار، مضخة التفريغ هي جهاز يُزيل جزيئات الغاز من حجرة مغلقة، مُحدثًا فراغًا أو بيئة منخفضة الضغط. تُنجز المضخة ذلك من خلال آليات ميكانيكية، مثل الإزاحة الموجبة، أو نقل الزخم، أو الحصر. وبخلق فرق في الضغط، تُفرغ المضخة الغاز من الحجرة، ويتم تصريفه أو جمعه. تلعب مضخات التفريغ دورًا محوريًا في العديد من الصناعات، بما في ذلك التصنيع والبحث والتطبيقات العلمية.

تم التحرير بواسطة CX بتاريخ 24 ديسمبر 2023