پمپهای وکیوم در شاخههای مختلف صنعت نقش حیاتی دارد، اما آنچه بیش از همه اهمیت دارد درک دقیق عملکرد پمپ وکیوم است؛ اینکه چطور هوا یا گاز را از یک سیستم خارج میکند، چگونه فشار را کاهش میدهد و چه تفاوتهایی در شیوه ایجاد خلا دارد. به صورت کلی آشنایی با روش کارکرد پمپ وکیوم به شما کمک میکند تا انتخاب بهتری داشته باشید و در فرآیند خرید پمپ وکیوم، عملکرد بهتری نشان دهید.
تمرکز این مقاله بر دو مدل پرکاربرد یعنی پمپ وکیوم روغنی (Rotary Vane) و پمپ وکیوم رینگ مایع (Liquid Ring) است؛ دو گروهی که از نظر مکانیزم داخلی تفاوتهای مهمی دارند و همین موضوع آنها را برای شرایط مختلف مناسب میکند.
نحوه عملکرد پمپ وکیوم روغنی (Rotary Vane)
وقتی موتور روشن میشود، روتور که بهصورت خارج از مرکز (Eccentric) درون سیلندر قرار گرفته، شروع به چرخش میکند. برخلاف تصور رایج، تیغهها از دیواره دور نمیشوند؛ بلکه بر اثر نیروی گریز از مرکز (Centrifugal Force) از شیارهای خود بیرون آمده و با فشار به دیواره داخلی سیلندر میچسبند تا آببندی کامل ایجاد شود.
1. ورود هوا به داخل محفظه
بهدلیل موقعیت خارج از مرکز روتور، در نیمدور اول چرخش، فضای خالی بین سطح روتور و دیواره سیلندر (که شکلی شبیه به هلال ماه دارد) بهتدریج باز و منبسط میشود. تیغهها با حرکت خود این حجم در حال انبساط را جارو میکنند. طبق قوانین فیزیک، افزایش حجم باعث افت فشار میشود و همین خلا ایجاد شده، هوا یا گاز را با قدرت از دهانه ورودی به داخل محفظه میکشد.
2. فشردهسازی هوا
با ادامه چرخش روتور، تیغهها توسط نیروی گریز از مرکز باز میشوند و به دیواره محفظه میچسبند. در این مرحله:
- هوا در یک فضای در حال کوچک شدن گیر میافتد،
- حجم کاهش مییابد،
- فشار افزایش پیدا میکند و هوا آماده خروج میشود.
این فرایند کاملا پیوسته است و باعث میشود جریان یکنواخت خلا ایجاد شود.
3. نقش روغن در عملکرد پمپ روغنی
روغن یکی از اصلیترین عناصر عملکرد این پمپ است. وظایف روغن اینهاست:
- آببندی بین تیغهها و محفظه
- کاهش اصطکاک
- خنککاری قطعات داغ
- جلوگیری از برگشت هوا
در واقع بدون روغن، تیغهها نمیتوانند بهدرستی آببندی کنند و پمپ قادر به ایجاد خلا موثر نخواهد بود.
4. خروج گاز و جداسازی روغن
در مرحله نهایی، هوای فشردهشده از خروجی به بیرون هدایت میشود. روغن همراه گاز نیز در یک واحد جداکننده (Oil Separator) تفکیک شده و دوباره به مدار پمپ برمیگردد. ن
تیجه نهایی
پمپ روغنی بهدلیل هندسه دقیق و کمک روغن، خلا بسیار عمیقتری نسبت به بسیاری از پمپها ایجاد میکند و در صنایع حساس مانند بستهبندی و آزمایشگاهی استفاده میشود.
نحوه عملکرد پمپ وکیوم رینگ مایع (Liquid Ring)
پمپ رینگ مایع، برخلاف مدل روغنی، با استفاده از یک مایع کاری (معمولا آب) عمل میکند. این پمپها برای شرایطی مناسباند که گازهای مرطوب، بخار یا آلودگیهای خورنده وجود داشته باشد. مکانیزم حرکت در این نوع پمپ کاملا متفاوت است.
۱. ایجاد رینگ مایع
وقتی ایمپلر داخل محفظه میچرخد، مایع کاری تحت نیروی گریز از مرکز به شکل یک حلقه یکنواخت به دیواره داخلی محفظه میچسبد. این رینگ مایع:
- سطح تماس سیلندر را آببندی میکند،
- فضاهای محصور بین پرهها را تشکیل میدهد،
- و نقش اصلی را در مکش و فشردهسازی به عهده دارد.
2. ایجاد حجمهای متغیر بین پرهها
بهدلیل خارج از مرکز بودن ایمپلر، هنگام چرخش، حجم فضای بین پرهها و رینگ مایع دائما تغییر میکند. در بخشی از مسیر چرخش، این فضا بزرگتر میشود و هوا به داخل مکیده میشود؛ اما در ادامه، همین فضا کوچکتر میشود و هوا تحت فشار قرار میگیرد. این تغییر پیوسته حجم است که فرایند ایجاد خلا را شکل میدهد.
3. مکش هوا
در بخشی از مسیر چرخش که حجم داخلی بزرگتر میشود، فشار افت میکند و هوا از دهانه ورودی به داخل محفظه کشیده میشود. ماهیت نرم و پُر آب این نوع پمپ باعث میشود ورود ذرات، بخار یا رطوبت به سیستم، به آن آسیب جدی وارد نکند.
4. فشردهسازی و خروج گاز
با ادامه چرخش ایمپلر، حجم بین پرهها کوچک شده و هوا فشرده میشود. در نهایت هوا همراه مقدار کمی از مایع کاری از خروجی خارج میشود. این مایع باید:
- در یک جداکننده از هوا تفکیک شود،
- دوباره به سیستم برگردد یا تخلیه شود.
5. نقش حیاتی مایع
مایع کاری در این پمپها تنها وظیفه خنککردن را بر عهده ندارد؛ بلکه همزمان موجب ایجاد آببندی دقیق، انتقال موثر حرارت و مقاومت بیشتر در برابر عوامل خورنده، رطوبت و بخار نسبت به سیستمهای روغنی میشود.
مقایسه نحوه عملکرد پمپ روغنی و آبی
تمام پمپهای وکیوم یک اصل اساسی مشابه دارند: آنها با ایجاد حجمهای متغیر، هوا را به داخل میکشند. با این حال مکانیسم و ابزار این کار بسیار متفاوت است. این تفاوت، مزایا و معایب مشخصی ایجاد میکند.
| ویژگی | پمپ روغنی | پمپ رینگ مایع |
| محیط کاری | مناسب برای گازهای خشک و محیطهای تمیز | مناسب برای بخار، رطوبت، گازهای خورنده و شرایط سخت |
| میزان خلا نهایی | خلا عمیقتر (Low Pressure / High Vacuum) | معمولا خلا متوسط (Rough Vacuum) |
| نیاز به نگهداری | حساستر، نیازمند تعویض روغن | سادهتر، فقط باید مایع کاری تامین شود |
| صدای کارکرد و لرزش | کمصدا | لرزش و صدای بیشتر به دلیل جریان مایع |
| تحمل ورود ذرات | آسیبپذیر | مقاومتر و مناسب برای گازهای آلوده |
جمعبندی
درک نحوه عملکرد پمپهای وکیوم نقش کلیدی در انتخاب صحیح، بهینهسازی سیستم و جلوگیری از خرابی دارد.
- پمپ وکیوم روغنی با استفاده از تیغههای دوار و روغن، خلا عمیق و پایدار تولید میکند و برای کاربردهای دقیق مناسب است.
- پمپ وکیوم رینگ مایع با ایجاد یک رینگ آبی و حجمهای متغیر، برای گازهای مرطوب و شرایط صنعتی سخت بهترین کارکرد را دارد.
هر دو مدل بر پایه یک اصل مشترک کار میکنند، اما به واسطه طراحی متفاوت، ویژگیهای کاملا متمایزی ارائه میدهند.
