پمپ وکیوم اسکرول

پمپ وکیوم اسکرول یکی از پیشرفته ترین و تمیزترین انواع پمپ های وکیوم خشک (Dry Vacuum Pumps) محسوب می شود که بر پایه مکانیزم حرکت مداری دو اسکرول حلزونی شکل عمل می کند. این پمپ ها به گونه ای طراحی شده اند که بدون استفاده از روغن یا هرگونه سیال روانکار در محفظه تراکم، قادر به ایجاد خلاء پایدار، یکنواخت و عاری از آلودگی باشند. به همین دلیل پمپ وکیوم اسکرول جایگاه ویژه ای در صنایع حساس و فرآیندهای دقیق پیدا کرده است.

نحوه عملکرد پمپ وکیوم اسکرول

عملکردپمپ وکیوم اسکرول بر پایه حرکت مداری هماهنگ دو مارپیچ حلزونی شکل (Scrolls) است که یکی ثابت و دیگری متحرک می باشد. این طراحی امکان فشرده سازی تدریجی و پیوسته گاز را بدون نیاز به روغن فراهم می کند و در نتیجه خلائی تمیز، پایدار و بدون آلودگی ایجاد می شود.

در ابتدای فرآیند گاز یا هوای موجود در سیستم از طریق دهانه ورودی (Inlet) وارد نواحی بیرونی اسکرول ها می شود. در این مرحله حجم های جداگانه ای از گاز بین شیارهای اسکرول ثابت و اسکرول متحرک به دام می افتند. طراحی دقیق هندسه اسکرول ها باعث می شود گاز به صورت یکنواخت و بدون ضربه وارد پمپ شود. سپس اسکرول متحرک توسط یک موتور الکتریکی و مکانزیم خارج از مرکز (Eccentric Drive) به حرکت در می آید. این اسکرول حول محور خود نمی چرخد، بلکه یک حرکت مداری دقیق انجام می دهد. این حرکت باعث می شود حجم های گاز به دام افتاده به تدریج از محیط خارجی اسکرول ها به سمت مرکز پمپ هدایت شوند. 

با پیشروی گاز به سمت مرکز، حجم محفظه های بسته شده به طور پیوسته کاهش می یابد. این کاهش حجم منجر به افزایش فشار گاز می شود. فشرده سازی در پمپ وکیوم اسکرول به صورت تدریجی و یکنواخت انجام می گیرد که برخلاف پمپ های رفت و برگشتی، شوک فشاری و نوسان خلاء ایجاد نمی کند. در لبه های اسکرول متحرک، آب بندهای نواری انعطاف پذیری قرار دارند که فاصله بسیار دقیق بین اسکرول ها را حفظ می کنند. این آب بندها از نشت گاز بین محفظه ها جلوگیری کرده و راندمان خلاء را افزایش می دهند. به دلیل عدم تماس مستقیم فلز با فلز، اصطکاک و سایش به حداقل می رسد.

پس از رسیدن گاز فشرده شده به مرکز اسکرول ها، گاز از طریق دهانه خروجی از پمپ خارج می شود. در برخی مدل ها، یک شیر خروجی یا صداگیر برای کاهش نویز و کنترل فشار تعبیه شده است. از آنجا که در محفظه تراکم هیچ روغن یا سیال روانکاری وجود ندارد، پمپ وکیوم اسکرول خلائی کاملا خشک و تمیز تولید می کند. این ویزگی آن را برای کاربرد های حساس مانند تجهیزات آزمایشگاهی، پزشکی، فریز درایر، آنالیز گاز و صنایع نیمه هادی ایده آل می سازد.

اجزاء اصلی پمپ وکیوم اسکرول

• اسکرول ثابت (Fixed Scroll) : اسکرول ثابت یکی از دو مارپیچ اصلی پمپ است که به بدنه پمپ متصل بوده و هیچ حرکتی ندارد. این قطعه دارای شیارهای حلزونی با هندسه بسیار دقیق است که مسیر حرکت گاز را تعیین می کند. اسکرول ثابت نقش مرجع هندسی را برای شرده سازی گاز ایفا می کند و کیفیت ماشین کاری آن تاثیر مستقیمی بر فشار نهایی و راندمان پمپ دارد.
• اسکرول متحرک (Orbiting Scroll): اسکرول متحرک قطعه ای هم شکل با اسکرول ثابت است که توسط مکانیزم خارج از مرکز به حرکت مداری در می آید. این اسکرول حول محور خود نمی چرخد و تنها حرکت اوربیتالی انجام می دهد. حرکت دقیق این قطعه باعث تشکیل محفظه های بسته گاز و هدایت تدریجی آنها به سمت مرکز پمپ می شود. بالانس دینامیکی این قطعه نقش مهمی در کاهش لرزش و صدای پمپ دارد.
• آب بند نواری یا تیپ سیل (Tip Seal): تیپ سیل ها نوارهای آب بندی هستند که معمولا از مواد پلیمری مقاوم در برابر سایش و دما ساخته می شوند و در لبه های اسکرول متحرک قرار می گیرند. وظیفه اصلی آن ها جلوگیری از نشتی گاز بین محفظه های فشرده سازی و حفظ خلاء است. این قطعه مصرفی بوده و در سرویس های دوره ای باید بررسی و در صورت نیاز تعویض شود.
• مکانیزم خارج از مرکز (Mechanism Eccentric Drive): این مکانیزم نیروی چرخشی موتور الکتریکی را به حرکت مداری اسکرول متحرک تبدیل می کند. طراحی دقیق این بخش باعث می شود اسکرول بدون چرخش و با دامنه حرکتی ثابت حرکت بدهد. هرگونه لقی یا عدم هم محوری در این بخش می تواند منجر به کاهش راندمان یا آسیب به اسکرول ها شود.
• یاتاقان یا و بلبرینگ (Bearings): یاتاقان ها وظیفه تحمل بارهای شعاعی و محوری ناشی لز حرکت اسکرول متحرک را برعهده دارند. این قطعات معمولا در محفظه ای جدا از مسیر گاز قرار دارند و با گریس یا روغن دائمی روانکاری می شوند. کیفیت بلبرینگ ها تاثیر مستقیمی بر طول عمر و سطح صدای پمپ دارد.
• موتور الکتریکی (Electric Motor): موتور الکتریکی نیروی محرکه اصلی پمپ وکیوم اسکرول است. این موتور معمولا از نوع القایی بوده و با توان متناسب با ظرفیت پمپ انتخاب می شود. کنترل سرعت موتور در برخی مدل ها امکان بهینه سازی مصرف انرژی و کنترل دقیق خلاء را فراهم می کند.
• بدنه و محفظه پمپ: بدنه پمپ ساختار اصلی نگهدارنده اجزای داخلی است و معمولا از آلومینیوم یا آلیاژهای مقاوم ساخته می شود. طراحی بدنه به گونه اس است که انتقال حرارت به خوبی انجام شده و ارتعاشات مکانیکی به حداقل برسد.
• ورودی و خروجی گاز: دهانه ورودی مسیر ورود گاز از سیستم خلاء به پمپ را فراهم می کند. در حالی که دهانه خروجی گاز فشرده شده را به محیط یا سیستم تخلیه هدایت می کند. در برخی مدل ها، فیلتر یا صداگیر در مسیر خروجی نصب می شود تا نویز و ذرات احتمالی کاهش یابد.
• سیستم خنک کاری (Cooling System): پمپ های وکیوم اسکرول برای حفظ دمای کاری مناسب از سیستم های خنک کاری هواخنک یا آب خنک استفاده می کنند. کنترل دما نقش مهمی در افزایش عمر تیپ سیل ها و جلوگیری از افت عملکرد پمپ دارد.

مشخصات فنی پمپ وکیوم اسکرول

مشخصات فنی پمپ وکیوم اسکرول مجموعه ای از پارامترهای عملکردی و مکانیکی است که توانایی پمپ در ایجاد خلاء پایدار، دبی مکش، مصرف نرژی و سازگاری با کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی را مشخص می کند.

• محدوده فشار نهایی: پمپ های وکیوم اسکرول به خلاء متوسط تا نسبتا بالا دست می یابند. فشار نهایی این پمپ ها بسته به طراحی، تعداد اسکرول ها و کیفیت آب بندی معمولا در بازه 0.01 تا 0.001 میلی بار قرار می گیرد. این سطح خلاء برای کاربردهای حساس و تمیز بسیار مناسب است.
• دبی: دبی نشان دهنده حجم گازی است که پمپ در واحد زمان تخلیه می کند. محدوده دبی در پمپ های اسکرول معمولا 3 تا 500 متر مکعب بر ساعت متغیر است و مستقیما به اندازه اسکرول ها و توان موتور وابسته می باشد.
• توان موتور: توان مصرفی موتور الکتریکی پمپ وکیوم اسکرول معمولا در بازه 0.2 تا 15 کیلووات قرار دارد. طراحی بهینه اسکرول ها باعث می شود این پمپ ها در مقایسه با پمپ های روغنی با ظرفیت مشابه، مصرف انرژی کنترل شده تری داشته باشند.
• جنس: اسکرول ها از آلومینیوم آلیاژی یا فولاد ماشین کاری شده ساخته شده اند. جنس تیپ سیل ها از پلیمرهای مقاوم به سایش و حرارت، و جنس بدنه از آلومینیوم یا چدن سبک صنعتی است.
• نوع عملکرد : پمپ های اسکرول به صورت کاملا خشک و بدون روغن در محفظه تراکم کار می کنند. بنابراین در خروجی بخارات روغن وجود ندارد و مناسب محیط های تمیز و استریل هستند.
• سطح صدا : به دلیل فشرده سازی تدریجی و عدم تماس فلزی قطعات سطح صدای کاری معمولا بین 45 تا 65 دسی بل است. که آن را برای محیط های ازمایشگاهی و پزشکی ایده آل می کند.
• دمای کاری: دمای کاری مجاز پمپ های اسکرول معمولا در محدوده 5 تا 40 درجه سانتی گراد است.دمای داخلی اسکرول ها بسته به بار کاری می تواند بالاتر باشد. وجود سیستم خنک کاری مناسب برای حفظ عملکرد پایدار ضروری است.
• سیستم خنک کاری: پمپ های وکیوم اسکرول از سیستم هواخنک یا آب خنک در مدل های صنعتی سنگین استفاده می کنند. و به بسته به توان موتور، تک فاز با توان 220 ولت و سه فاز با 380 ولت انتخاب می شود.
• وزن و ابعاد:
• نیاز های نگهداری: این پمپ به بررسی بلبرینگ ها، سیستم خنک کاری و تعویض دوره ای تیپ سیل ها احتیاج دارد. از ویژگی های آن عدم نیاز به تعویض روغن می باشد.

کاربردها

پمپ های وکیوم اسکرول به دلیل تولید خلاء تمیز، عملکرد بدون روغن و پایداری بالا در طیف گسترده ای از صنایع حساس و پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند. این پمپ ها به ویژه در کاربردهایی که آلودگی، نوسان فشار و نگهداری پیچیده قابل قبول نیست نقش کلیدی دارند.

• صنایع پزشکی و تجهیزات درمانی

پمپ های وکیوم اسکرول به طور گسترده در تجهیزات پزشکی استفاده می شوند. از جمله دستگاه های تصویر برداری پزشکی، سیستم های ساکشن پزشکی، تجهیزات دندانپزشکی پیشرفته و دتگاه های استریل سازی و اتو کلاو

عدم وجود روغن، این پمپ ها را برای محیط های درمانی ایده ال می سازد.

• آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی

در محیط های آزمایشگاهی، خلا پایدار و بدون آلودگی اهمیت بالایی دارد. کاربردهای این شامل فریز درایرها، سیستم های تقطیر و تبخیر، آنالیز گاز و اسپکتروسکوپی، شبیه سازی خلاء می شود. پمپ اسکرول کیفیت نتایج آزمایشگاهی را تضمین می کند.

• صنایع دارویی و بیوتکنولوژی

در فرآیندهای دارویی، حفظ خلوص مواد حیاتی است. از این پمپ در تولید و بسته بندی دارو، خشک کردن خلاء مواد دارویی، فرآیندهای تخمیر و استخراج و سیستم های انتقال مواد حساس بهره گیری می شود. پمپ های اسکرول با استاندارد های GMPسازگاری بالایی دارند.

• صنایع نیمه هادی و الکترونیک

در تولید قطعات الکترونیکی و نیمه هادی ها فرآیندهای پوشش دهی یا کوتینگ، لایه نشانی نازک و سیستم های خلاء تمیز در کلین روم از پمپ های وکیوم اسکرول استفاده می شود. پمپ اسکرول به عنوان پمپ پشتیبان یا پمپ اصلی استفاده می شود.

• صنایع غذایی و بسته بندی

در صنایع غذایی که وجود آلودگی غیرقابل قبول است از این پمپ در بسته بندی خلاء مواد غذایی، خشک کردن مواد حساس به حرارتو فرآوری محصولات لبنی و پروتئینی استفاده می شود. عملکرد خشک پمپ اسکرول کیفیت نهایی را حفظ می کند.

• سیستم های فریزدرایر

پمپ وکیوم اسکرول یکی از بهترین گزینه ها برای فریز درایرها است زیرا لاء پایدار و یکنواخت ایجاد می کند. به علاوه بخارات روغن وارد سیستم نمخی شود و عمر مفید تجهیزات افزایش می یابد.

• صنایع شیمیایی و فرآیندهای حساس

در فرآیندهای شیمیایی خاص مثل تخلیه راکتورها، انتقال گازهای خاص و فرآیندهای واکنشی تحت خلاء حضور این پمپ ضروری است. البته باید سازگاری شیمیایی گاز با مواد پمپ بررسی شود.

• صنایع انرژی و فناوری نوین

پمپ وکیوم اسکرول در حوزه انرژی های نو تولید سلول های خورشیدی، سیستم های خلاء در تحقیقات انرزی و فرآیندهای پیشرفته مهندسی مواد به کار برده می شود.در بسیاری از کاربردها پمپ اسکرول به عنوان جایگزین پمپ روتاری روغنی، ارتقای سیستم های قدیمی خلاء، افزایش کیفیت و کاهش هزینه نگهداری مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایا

• عملکرد کاملا خشک و بدون روغن: مهم ترین مزیت پمپ وکیوم اسکرول، عدم استفاده از روغن در محفظه متراکم است. این ویژگی باعث می شود هیچ گونه بخار یا ذرات روغن وارد سیستم خلاء نشود، آۀودگی فرآیند به صفر برسد و نیاز به فیلتر روغن و تعویض روغن حذف شود. این مزیت برای صنایع پزشکی، آزمایشگاهی و دارویی حیاتی است.
• خلاء تمیز و پایدار: به دلیل فشرده سازی تدریجی و پیوسته گاز نوسان فشار به حداقل می رسد و خلاء تولید شده کاملا یکنواخت است. همچنین کیفیت فرآیندهای حساس افزایش می یابد. این پایداری خلاء در تجهیزاتی مانند فریز درایر و آنالیزرهای دقیق اهمیت بالایی دارد.
• صدای کم و لرزش پایین: طراحی اسکرول ها و عدم تماس فیلز با فلز موجب کاهش چشمگیر لرزش مکانیکی، سطح صدای کاری پایین و افزایش آسایش اپراتور می شود. این ویژگی در آزمایشگاه ها و مراکز درمانی بسیار مهم است.
• راندمان انرژی بالا: پمپ های وکیوم اسکرول با اصطکاک پایین، تلفات مکانیکی کم و طراحی بهینه مسیر گاز مصرف انرژی بهینه تری نسبت به بسیاری از پمپ های روغنی با ظرفیت مشابه دارند.
• نگهداری ساده و هزینه سرویس پایین: به دلیل حذف روغن و کاهش قطعات مصرفی هزینه های سرویس دوره ای کاهش می یابد، فرآیند نگهداری ساده تر می شود و تنها قطعه مصرفی اصلی تیپ سیل ها هستند. این موضوع در بلند مدت صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی ایجاد می کند.
• قابلیت کارکرد مداوم: پمپ های اسکرول برای کارکرد طولانی مدت طراحی شده اند. مناسب کارکرد 24 ساعته و پیوسته هستند و در استفاده طولانی مدت افت عملکرد کمتری دارند. پایداری این پمپ در شراطی کاری ثابت بالا است.
• سازگاری با محیط های حساس و استریل: عدم آلودگی روغنی باعث می شود پمپ های وکیوم اسکرول برای محیط های استریل مناسب باشند. و به سیستم های فیلتراسیون پیچیده احتیاج نداشته باشند.
• طراحی فشرده و نصب آسان: پمپ های وکیوم اسکرول معمولا دارای ابعاد فشرده و کوچک هستند. فضای نصب کمتری را اشغال می کنند و امکان نصب نزدیک به تجهیزات حساس را دارند.
• عمر مفید بالای قطعات: عدم تماس مستقیم قطعات فلزی موجب کاهش سایش و خرابی های ناگهانی، افزایش عمر اسکرول و یاتاقان ها می شود.

نکات مهم در خرید پمپ وکیوم اسکرول مناسب

• سطح خلاء مورد نیاز: اولین و مهم ترین معیار انتخاب، فشار نهایی مورد نیاز سیستم است. بنابراین باید مشخص شود چه نوع خلائی مورد نیاز است و فشار کاری فرآیند در چه بازه ای قرار دارد. پمپ اسکرول معمولا برای کاربردهایی با نیاز خلاء تمیز تا حدود 0.01 میلی بار مناسب است.
• دبی: دبی پمپ باید متناسب با حجم محفظه و زمان تخلیه مورد انتظار انتخاب شود. انتخاب دبی کمتر از حد نیاز باعث افزایش زمان رسیدن به خلاء و افزایش استهلاک پمپ می شود. همچنین انتخاب بیش از حد نیز مصرف انرژی را بالا می برد.
• نوع گاز یا بخار موجود در سیستم: باید بررسی شود که گاز خشک است یا دارای بخار و رطوبت می باشد. همچنین گاز خورنده یا واکنش پذیر نباشد. در صورت وجود بخارات شیمیایی یا رطوبت بالا، نیاز به تجهیزات جانبی مانند تله بخار یا فیلتر مناسب وجود دارد.
• نیاز به عملکرد کاملا بدون روغن: اگر فرآیند به خلاء تمیز و بدون آلودگی نیاز دارد پمپ اسکرول انتخاب بسیار مناسبی است. در غیر این صورت ممکن است پمپ های دیگر گزینه اقتصادی تری باشند.
• شرایط کاری و زمان کارکرد: باید مشخص شود پمپ به صورت مداوم یا مقطعی کار می کند. دمای محیط و شرایط تهویه چگونه است. برای کارکرد مداوم مدل هایی با سیستم خنک کاری قوی تر توصیه می شود.
• هزینه های نگهداری و قطعات مصرفی: اگرچه پمپ اسکرول نیاز به تعویض روغن ندارد اما تیپ سیل ها قطعات مصرفی هستند و دسترسی به قطعات یدکی اهمیت بالایی دارد. بررسی هزینه سرویس، در بلند مدت ضروری است.
• برند و خدمات پس از فروش: انتخاب برند معتبر با استاندارد های بین المللی، خدمات فنی و پشتیبانی قوی، دسترسی آسان به قطعات ریسک خرابی ئ توقف خط را به حداقل می رساند.

جمع بندی

پمپ های وکیوم اسکرول قادر به دستیابی به محدوه خلاء متوسط تا نسبتا بالا هستند. این سطح خلاء برای کاربردهایی مانند تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی، سیستم های آنالیز گاز، فریز درایرها، دستگاه های پوشش دهد و فرآیندهای خلاء تمیز ایده آل است.

پمپ وکیوم اسکرول تلفیقی از مهندسی دقیق، عملکرد تمیز و قابلیت اطمینان بالا است که آن را به یکی از بهترین انتخاب ها برای کاربردهای خلاء پیشرفته و حساس تبدیل کرده است. به ویژه در صنایعی که کیفیت خلاء، پاکیزگی سیستم و پایداری عملکرد اهمیت حیاتی دارند.