وسواء في صناعة الأغذية أم الأدوية، الكيمياء أم هندسة العمليات، معالجة المعادن أم صناعة السيارات: تتطلب مختلف عمليات التصنيع في العديد من فروع الصناعة بيئات غاز ذات ضغط أقل بدرجة كبيرة من الضغط الجوي. يعتبر الضغط المقدر بنحو -700 مليبار ( 300 مليبار مطلق) ضغطًا سلبيًا. يبدأ نطاق التفريغ في ظل ضغط مطلق أقل من 300 مليبار ليتشعب إلى التفريغ الأولي والدقيق والعالي والعالي جدًا (انظر المخطط).
في تقنية التفريغ، نعمل باستخدام ضغوط مطلقة بالمليبار (مليبار). تعني كلمة "مطلق" أن القيمة تشير إلى التفريغ المثالي تمامًا. يبلغ الضغط المطلق للتفريغ المثالي 0.0000 مليبار. في تقنية التفريغ، يحدد الضغط المطلق دائمًا، لذا يمكن تجاهل المؤشر “abs” بوجه عام.وفي المحطات، يمكن تحقيق التفريغ الأولي والدقيق والعالي اقتصاديًا في حالة استخدام ما يعرف باسم مجموعات الضخ. تعمل مجموعات الضخ المذكورة والمستخدمة في التفريغ الهوائي على مرحلتين على الأقل. تعمل مضخات التفريغ الأولي ومنافيخ الإزاحة الموجبة معًا. تصنع شركة Aerzener Maschinenfabrik GmbH المصنعة لمنافيخ الإزاحة الموجبة منذ عام 1868، منافيخ خاصة من نفس النوع لتوليد التفريغ الهوائي منذ عام 1940. لذا، فإن AERZEN ليس مجرد شركة من الشركات الرائدة في هذه التقنية. واليوم، تعتبر من الشركات المصنعة الرائدة على مستوى العالم بمجموعة واسعة من منافيخ الضغط السلبي والتفريغ الهوائي. يستند هذا النجاح إلى الكفاءة الفنية والتصنيع عالي الدقة والتطورات الدائمة والموظفين ذوي الخبرة والحوار المتواصل والمكثف مع العملاء. لتوليد الضغط السلبي حتى 500 مليبار مطلق. تورد AERZEN منافيخ الإزاحة الموجبة سلسلة Delta Blower G5. تولد ضواغط شحمة العضو الدوار سلسلة Delta Hybrid المطورة حديثًا الضغط السلبي حتى 300 مليبار مطلق. يتم الوصول إلى ضغط سلبي حتى 500 أو 300 مليبار مطلق في مرحلة واحدة بالفعل.
ولكن يمكن الوصول إلى ضغط سلبي أقل من 300 مليبار مطلق فقط على مرحلتين باستخدام ما يعرف بمجموعة الضخ وذلك بالجمع بين استخدام مضخة تفريغ أولي مع منفاخ إزاحة موجبة مستخدم في التفريغ. لذا، يتم تحقيق التدفق الحجمي المطلوب من المشغل، ما يعرف بنقطة التشغيل. في المرحلة الأولى، تقلل مضخة التفريغ الأولي ضغط الوسيط المتاح في خزان أو غرفة ما إلى تفريغ أولي قيمته على سبيل المثال 200 مليبار مطلق. ثم كمرحلة ثانية، يبدأ منفاخ الإزاحة الموجبة المستخدم في التفريغ ويحقق التفريغ النهائي المطلوب أو التدفق الحجمي المطلوب بفضل التشغيل المستمر المشترك مع مضخة التفريغ الأولي. يزود المشغل المستقبلي لمحطة التفريغ (مثلا مصانع الصلب في الصين) الشركة المصنعة لمجموعة الضخ (مثلاً إحدى الشركات الالمانية المصنعة للمحطات) كافة المعلمات الأساسية للمحطة المطلوبة:
وبناء على ذلك، تحدد الشركة المصنعة لمجموعة الضخ مضخة التفريغ الأولي المناسبة ومنفاخ التفريغ المناسب مع AERZEN.
إذا أمكن يستخدم نظام مضخة التفريغ الأولي، حسب الاستخدام، أو مضخات تفريغ حلقات المياه أو مضخات ريشة مروحة الدوار المزيتة أو مضخات مخلبية محكومة للغازات المحايدة. قد تصبح مضخات التفريغ الهوائي اللولبية باهظة الثمن ضرورية في الاستخدامات عالية الجودة في صناعة الكيماويات لتفريغ الغازات الاصطناعية. كشركة متخصصة خبيرة في هذا المجال لسنواتٍ عدة، تنصح AERZEN التي تمتلك مجموعة كبيرة من مستندات أداء كافة أنظمة مضخات التفريغ الأولي، الشركة المصنعة لمجموعة الضخ فيما يتعلق باختيار نظام مضخة التفريغ الأولي الأمثل وتختار معها منفاخ الإزاحة الموجبة المستخدم في التفريغ المثالي من AERZEN. لتلبية المعلمات المطلوبة من مشغل مجموعة الضخ، فإن مضخة التفريغ الأولي ومنافيخ التفريغ من AERZEN متوافقة حراريًا وعلى صعيد الطاقة مع بعضها البعض.
توضح الصورة 1 بالحساب النظري تفاعل مضخة التفريغ الأولي (الخط برتقالي اللون) ومنفاخ التفريغ الهوائي سلسلة GMa من AERZEN (الحط أخضر اللون) كحل مزدوج المرحلة. ولكن لتقليل زمن الضخ، هناك حلول متعددة المراحل ممكنة أيضًا وذلك بالجمع بين مضخة تفريغ أولي واحدة والعديد من منافيخ التفريغ التي تعمل على التوالي. على المحو س تظهر نطاقات ضغط مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ التفريغ، وعلى المحو ص تظهر التدفقات الحجمية. في هذا المثال، أولاً وقبل كل شيء، تبدأ مضخة التفريغ الأولي لوحدها. عند الوصول إلى تفريغ قدره 200 مليبار مطلق، يبدأ منفاخ التفريغ من AERZEN في العمل. يرتفع المنحنى الأخضر بشكل كبير حتى وصول نقطة التشغيل إلى 1 مليبار. وعند نقطة التشغيل، يبلغ معدل التدفق الحجمي للمجموعة حوالي 1,750 م3/س. يمكن تصحيح نطاقي الضغط الحرج الحراريين الظاهرين أولاً في هذا الحساب النظري وذلك بتعديل المعلمات في برنامج التصميم حتى يؤكد الجمع بين مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ التفريغ من AERZEN الذي تم اختياره لهذا المثال، نقطة التشغيل المطلوبة وهي في هذا المثال 1 مليبار ويمكن تشغيلها بنجاح في هذا الجمع. وبناءً على هذا الإجراء، وبمراقبة الحدود الحرارية واستخدام أفضل جمع ممكن بين مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ التفريغ، تلبي الشركة المصنعة لمجموعة الضخ وAERZEN معلمات مجموعة الضخ المحددة من المشغل. توفر AERZEN...
يضمن الاختيار الأمثل للجمع الصحيح بين مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ التفرغي الهوائي مجموعة ضخ فعالة من حيث التكلفة وتشغيل طول الأمد واقتصادي بأعلى كفاءة في استخدام الطاقة.
تورد AERZEN منافيخ التفريغ المزودة بنظام التبريد بالدخول المسبق للهواء (المعروفة باسم منافيخ الدخول المسبق) سلسلة mHV متوفرة بـ11 حجمًا لتدفقات حجم السحب الاسمية النظرية من 250 إلى 61,000 م3/س. يتوقف الحد الأقصى لضغطها التفاضلي المقبول على الحمل الحراري. تستخدم منافيخ الدخول المسبق في المقام الأول في التفريغ الأولي ونطاق الضغط السلبي كمضخة تفريغ أولي أو مرحلة ضغط سلبي مقابل الغلاف الجوي، للوصول إلى ضغط تفاضلي عالي في مرحلة واحدة، ولنسب ضغط عالية في نطاق التفريغ الأولي تصل إلى p2/p1 = 5. تستخدم منافيخ الدخول المسبق سلسلة mHV لتحقيق التشغيل المستمر دون مشكلات ارتفاع درجات الحرارة. لهذا الغرض، يتم ضخ الهواء الجوي أو الغاز المعاد تبريده بالفعل في الوحدة المعبأة على جانب التفريغ بدون صمام إضافي، منظمات، إلخ وذلك عن طريق قناة سحب ثالثة. عند استخدام غاز مبرد وهو الغاز الذي أعيد تبريده من قبل في مبرد الغاز/الهواء أو مبرد الغاز/المياه المثبت بين مضخة الطهير ومنفاخ الدخول المسبق. شفاه المبيت في منافيخ الدخول المسبق مزودة بحلقات مانعة للتسرب على شكل حرف O، وتجهيزات تشحيم بالرش لإمداد منافيخ التفريغ المزودة بنظام التبريد بالدخول المسبق للهواء بزيت التشحيم. تدار المنافيخ بواسطة محرك متقارن أو ترس اسطواني، وفي حال كان الضغط التفاضلي محدود، فيكون عن طريق سير ضيق على شكل حرف V. غرفة التوصيل محكمة الغلق بحلقات مكبسية مانعة للتسرب، وعمود الإدارة محكم الغلق بحلقات شعاعية مزدوجة مانعة للتسرب مزودة بحاجز زيتي.
المنافيخ المبردة بالهواء سلسلة HV لنطاق التفريغ 200 إلى 10-3 مليبار متوفرة في 12 حجمًا لتدفقات حجم السحب الاسمية النظرية من 180 إلى 97,000 م3/س (السرعات من 3,000 إلى 3,600 دورة في الدقيقة). تعمل المنافيخ سلسلة GMa باتجاه التدفق الرأسي في حين تعمل المنافيخ سلسلة GLa باتجاه التدفق الأفقي حيث تجعل من التصميم المدمج امرًا ممكنًا. يستخدم كلا النوعين من بين أمور أخرى في عملية التكسية في الهندسة الكيميائية وهندسة العمليات، وفي صناعات التعدين والتعبئة وفي محطات التفريغ المركزية وفي أنظمة الكشف عن ضغط الهيليوم وتسرب الهليوم وفي تصنيع المصابيح والأنابيب ومعدات الطاقة الشمسية وفي صناعة السيارات. لاستخدامات معينة، يمكن استخدام موانع تسرب خاصة في المنافيخ المبردة بالهواء والمُشحمة بالرش وأشكال مادية خاصة مثل القطع المصبوبة والمكابس الدوارة. ونظرًا للإدارة القياسية للمنافيخ سلسلة IE 3 عن طريق محركات، فإنها تعمل بأعلى كفاءة في استخدام الطاقة ويمكن استخدامها في العديد من الأسواق، على سبيل المثال، في الولايات المتحدة وكندا وروسيا. علاوةً على ذلك، هذه المنافيخ مناسبة لتشغيل مغير التردد. المحركات موصلة مباشرة بالمنافيخ. يساعد مانع التسرب المكبس في منع تسرب الزيت من غرف الحمل إلى غرف التوصيل. بالإضافة إلى ذلك، يتم تثبيت غرفة محايدة الابعاد إلى حد كبير بقنوات التكثيف. لزيادة أثر التطهير، يمكن تطهير الغرفة المحايدة بغاز مانع للتسرب. وكميزة فريدة من نوعها، يمكن تصنيع منافيخ التفريغ الهوائي سلسلة HV حسب الطلب وفقًا لتوجيهات أتكس 94/9/EG. توفر المنافيخ مقاومة لمسمار ضغط الانفجار حتى 13 بار، وتعمل بدون تنظيم جانبي وهي منافيخ التفريغ الهوائي الوحيدة المعتمدة في المنطقة 0 (داخليًا) وخارجيًا لفئة درجة الحرارة T4. ولزيادة أمان العمليات، من الممكن غلق خيار المراقبة تحت 50 مليبار.
منافيخ المحركات المعبأة سلسلة CM من AERZEN (للغازات العدوانية) وHM (للغازات المحايدة) مناسبة للتشغيل الدائم حيث تجعل من أزمنة الضخ القصيرة أمرًا ممكنًا وتستخدم في تقنية التفريغ الصناعي العالي لنطاق التفريغ 200 إلى 10-5 مليبار. تعمل هذه المنافيخ بإدارة محكمة الغلق وذلك لأن عمود الإدارة محكم الغلق بمحرك معبأ متكامل دون ممر توصيل إلى الغلاف الجوي. ونظرًا لمضاعفة السرعة إلى 6,000 وحتى 7,200 دورة في الدقيقة بنفس الحجم، تنتج دورات ضخ قصيرة للغاية في نطاق الثواني، الأمر الذي يؤدي إلى تسارع كبير في العمليات الإنتاجية للمشغل. وحتى في حالة دمج مضختي تفريغ أولي ومنفاخ محركات معبأة واحد في مجموعة ضخ، لزيادة الأداء، تظل الوحدة بكاملها مميزة بتصميمها المدمج - ميزة خاصة للأنظمة المتعددة في العديد من مجموعات الضخ. منافيخ المحركات المعبأة من AERZEN متوفرة
تستخدم هذه الأنظمة لتوليد التفريغ الصناعي، مثلاً في الهندسة الكيميائية وهندسة العمليات في تكسية الرقائق المعدنية والزجاج وتفريغ الهيدروجين وفي أنظمة الكشف عن تسرب الهيليوم وفي أي حالات يتعين فيها منع أي تسربات. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه المنافيخ في صناعة أشباه الموصلات وفي مجال الإلكترونيات الدقيقة وفي تصنيع الشاشات المسطحة وفي تقنية الليزر وفي تقنية الطاقة الشمسية. يمكن أن تعمل المنافيخ في كلا الاتجاهين، الرأسي والأفقي. ونظرًا للتبريد القياسي للمياه، فإن هذه المنافيخ مناسبة للاستخدام في غرف نظيفة. تقلل المقاومة الميكانيكية الممتازة (حتى 230 مليبار) أزمنة الضخ. يجعل استخدام مغير التردد من نطاق التحكم العالي (1:5) ممكنًا، ولذلك، يتم استخدام منافيخ أصغر حجمًا. بفضل الأشكال المختلفة للمحركات الخاصة بالشبكة، والعمليات الدورية والمستمرة، يمكن دائمًا إيجاد حل فردي حتى للاستخدامات الخاصة.
بالنسبة للتصميم الأمثل لمجموعة الضخ المستخدمة في توليد التفريغ، لا توجد حلول "جاهزة" نظرًا لأن معلمات أداء مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ الإزاحة الموجبة المستخدم في التفريغ يجب أن تتطابق مع بعضها البعض. عندها فقط ستحقق مجموعة الضخ المعلمات المطلوبة من المشغل ونقطة التشغيل المحددة. لذلك، يمكن توفير الحل الأمثل باستشارة AERZEN بصفتها مورد منفاخ التفريغ الهوائي المطلوب جنبًا إلى جنب مع الشركة المصنعة لمجموعة الضخ التي تشتري مضخة التفريغ الأولي وكذلك منفاخ التفريغ الهوائي من موردين خارجيين. وباستخدام البرمجيات واسعة النطاق، تفحص AERZEN مجموعة الضخ المكونة من مضخة التفريغ الأولي ومنفاخ التبريد الهوائي من AERZEN المخطط له أو المحدد من جانب الشركة المصنعة لمجموعة الضخ. "إننا نركز بشكل خاص على تجنب نطاقات الضغط الحرج الحراري وتوفير أفضل نسب التدرج. بالنسبة AERZEN "إننا لا نقدم المشورة للشركة المصنعة لمجموعة الضخ فيما يتعلق بتفريغ العمليات فحسب، ولكن أيضًا بتصميم مجموعة الضخ بأكملها.
المؤلف: نوربرت بالرلميير، صحفي متخصص في تقنية الهواء المضغوط، بيليفيلد.
