پمپ وکیوم leybold (TRIVAC D8C – D60C)

پمپ وکیوم leybold سری TRIVAC® C ، شامل مدل‌های D8C، D16C، D30C، D40C، و D60C، به عنوان پمپ‌های پره‌ای دوار روغنی دو مرحله‌ای طراحی شده‌اند که قادر به دستیابی به سطوح خلاء بالا هستند. این سری پمپ ها بصورت اختصاصی در کارخانه چین برند Leybold تولید می گردد.

۱. اصول کارکرد پمپ وکیوم leybold

پمپ‌های سری TRIVAC® C از یک طراحی مهندسی قوی برای تضمین عملکرد بهینه خلاء و طول عمر بالا بهره می‌برند. عملکرد این پمپ‌ها به شدت به مکانیزم پره‌ای دوار (Rotary Vane) و سیستم‌های آب‌بندی پیشرفته متکی است.

۱.۱. ساختار مکانیکی و مکانیزم عملیاتی

پمپ وکیوم leybold سری TRIVAC® C به دلیل طراحی دو مرحله‌ای، برای رسیدن به خلاء نهایی بسیار پایین مناسب هستند. این پمپ‌ها دارای یک موتور محرک هستند که به صورت مستقیم و فلنجی به بدنه پمپ متصل شده است. محور پمپ و موتور توسط یک کوپلینگ الاستیک به هم متصل می‌شوند و یک فن خنک‌کننده روی کوپلینگ نصب شده است تا دمای اطراف آن را حتی در شرایط عملیاتی دشوار پایین نگه دارد. یاتاقان‌های داخلی از نوع کشویی بوده و با روغن روانکاری می‌شوند.

بدنه پمپ از قطعاتی تشکیل شده که توسط حلقه‌های آب‌بندی مونتاژ شده‌اند و برای تسهیل در جداسازی و تعمیرات، از پین‌های موقعیت‌یابی استفاده می‌شود. استفاده از اتصال مستقیم موتور و پمپ با کوپلینگ الاستیک، در مقایسه با سیستم‌های انتقال قدرت تسمه‌ای، نیاز به تنظیمات دوره‌ای مانند تنظیم کشش تسمه را حذف می‌کند و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد. همچنین، این طراحی ماژولار با امکان جداسازی آسان قطعات بدون نیاز به ابزار تخصصی، فواصل نگهداری مکانیکی و پیچیدگی‌های تعمیر را به حداقل می‌رساند.

روتور (2) به صورت خارج از مرکز در داخل حفره پمپ (1) نصب شده و سه پره شعاعی کشویی (16) حفره را به چندین فضا تقسیم می‌کنند. گاز از طریق ورودی (7)، فیلتر (6) و سوپاپ ضد برگشت روغن (5) وارد شده، منتقل و فشرده می‌شود. پس از فشرده‌سازی، گاز از طریق سوپاپ تخلیه (12) به محفظه روغن و فیلتر مه روغن (11) هدایت می‌شود. فیلتر مه روغن علاوه بر جداسازی روغن، وظیفه فیلتر کردن ناخالصی‌های مکانیکی را نیز بر عهده دارد.

۱.۲. نقش حیاتی روغن، آب‌بندی و سیستم‌های کنترلی

روغن وکیوم در این پمپ‌ها نقشی چندگانه دارد: هم برای روانکاری یاتاقان‌ها و پره‌ها استفاده می‌شود و هم برای ایجاد آب‌بندی بین پره‌ها و دیواره‌ها، که برای دستیابی به خلاء عمیق حیاتی است.

۱.۲.۱. سوپاپ ضد برگشت روغن و مکانیزم حفاظتی

سوپاپ ضد برگشت روغن (5) یک مکانیزم حفاظتی کلیدی است. هنگام توقف پمپ وکیوم leybold، یک کلید گریز از مرکز روی محور پمپ، لوله تخلیه هوا را باز می‌کند. این عمل باعث می‌شود هوای اتمسفر به زیر پیستون سوپاپ ضد برگشت روغن تزریق شود تا ورودی پمپ فوراً بسته شده و ورودی سیستم خلاء آب‌بندی شود.

این مکانیزم ایمنی مضاعف را فراهم می‌کند: اول، از برگشت روغن پمپ (که ممکن است حاوی آلودگی باشد) به داخل محفظه خلاء جلوگیری می‌کند. دوم، با تزریق هوا به داخل پمپ، فضای داخلی به فشار اتمسفر می‌رسد و از ایجاد خلاء جزئی در حفره داخلی جلوگیری می‌کند؛ این خلاء جزئی می‌تواند در راه‌اندازی بعدی تنش مکانیکی اضافی به پمپ وارد کند.

۱.۲.۲. مکانیزم بالاست گاز (Gas Ballast)

برای مقابله با بخارات قابل تقطیر مانند بخار آب، پمپ مجهز به سیستم بالاست گاز (Gas Ballast) است. با چرخاندن کلاهک سوپاپ گاز بالاست (8)، مقدار مشخصی هوای ثانویه (گاز بالاست) در ابتدای فرآیند فشرده‌سازی (14) به حفره پمپ تزریق می‌شود. این گاز، فشار جزئی بخارات را در حین فشرده‌سازی کاهش می‌دهد و مانع از میعان آن‌ها در داخل روغن پمپ می‌شود. علاوه بر این، تزریق مقدار بسیار کمی هوای ثانویه (10) می‌تواند نویز ضربه روغن (Oil Knock) را که معمولاً در هنگام کارکرد پمپ در فشارهای حدی رخ می‌دهد، کاهش دهد.

۲. مشخصات فنی و عملکرد (Technical Data)

مشخصات فنی پمپ وکیوم leybold سری TRIVAC® C نشان‌دهنده عملکردی تخصصی برای کاربردهای خلاء عمیق است.

۲.۱. سرعت پمپاژ حجمی و فشار نهایی

تمام مدل‌های این سری، از D8C تا D60C، قادرند به فشار نهایی (Ultimate Total Pressure) بسیار عمیق ^3-10*3 میلی بار دست یابند (بدون بالاست گاز فعال). فشار حدی جزئی (Ultimate Partial Pressure) برای تمامی مدل‌ها ^4-10*4 میلی بار است. این یکپارچگی در عملکرد خلاء نهایی، نشان‌دهنده دقت بالا و کیفیت ثابت در ساخت Leybold برای تمامی مدل‌ها است.

فعال کردن بالاست گاز (Gas Ballast) به‌طور عمدی فشار حدی نهایی را دقیقاً دو برابر بدتر می‌کند و آن را به ^3-10*6 میلی بار می‌رساند. این کاهش عملکرد، جریمه عملیاتی مورد نیاز برای محافظت از روغن در برابر آلودگی بخار و میعان است. بنابراین، اگر فرآیند کاملاً خشک باشد و هدف دستیابی به عمیق‌ترین خلاء ممکن باشد، بالاست گاز باید خاموش بماند. بالاست تنها زمانی باید فعال شود که هدف اصلی حفاظت از روغن و پمپ در برابر آلودگی بخار باشد.

ابعاد پمپ وکیوم leybld سری TRIVAC D–C برای مدل های D8C، D16C، D30C, D40C و D60C به شرح ذیل می باشد.

۲.۲. نویز، دما، و مدیریت بخار آب

سطح آلودگی صوتی این سری پمپ‌ها نسبتاً پایین بوده و در فاصله ۱ متری بین ۵۴ تا ۶۰ dB(A) متغیر است، که برای محیط‌های آزمایشگاهی و تحقیقاتی مناسب به نظر می‌رسد. محدوده دمای محیط کاری مجاز بین ۱۰ تا ۴۰ درجه سانتی‌گراد است.

تحلیل پارامترهای فنی نشان می‌دهد که حداکثر فشار مجاز بخار آب به صورت خطی با اندازه پمپ افزایش نمی‌یابد. مدل D30C با تحمل ۴۰ mbar، بالاترین ظرفیت مقابله با بخار آب را در این سری دارد، در حالی که مدل بزرگتر D40C تحمل کمتری (۲۰ mbar) دارد. این ناهمگونی در تحمل بخار نشان‌دهنده آن است که Leybold مدل D30C را به صورت تخصصی برای فرآیندهایی طراحی کرده است که بار رطوبتی بسیار بالایی دارند (مانند خشک‌سازی در خلاء یا پمپاژ اولیه محفظه‌های مرطوب). این موضوع، معیار “ظرفیت مدیریت بخار” را به یک عامل حیاتی در انتخاب مدل برای فرآیندهای مرطوب تبدیل می‌کند، که ممکن است بر اولویت “سرعت پمپاژ” غلبه کند.

۳. دستورالعمل‌های نصب و راه‌اندازی پمپ وکیوم leybold

راه‌اندازی صحیح پمپ نیازمند رعایت دقیق دستورالعمل‌های مکانیکی، الکتریکی و پروتکل‌های ویژه پمپاژ بخارات است.

۳.۱. نصب مکانیکی و سیالاتی

پمپ باید بر روی سطح صاف و تراز نصب شود و نباید بیش از ۱۰ درجه کج شود. همچنین، محل نصب باید دارای گردش هوای کافی برای خنک‌سازی باشد و دمای محیط از ۴۰ درجه سانتی‌گراد تجاوز نکند.

قطر لوله‌های ورودی و خروجی باید حداقل به اندازه پورت‌های پمپ باشد (DN25KF یا DN40KF). استفاده از لوله‌های باریک در ورودی باعث کاهش سرعت پمپاژ می‌شود. برای ایمنی سیستم اگزوز، لوله خروجی باید شیب رو به پایین داشته باشد تا از بازگشت میعانات (Condensate) به داخل پمپ و آلودگی روغن جلوگیری شود. اگر شیب به سمت بالاست، نصب تله میعانات ضروری است. برای جلوگیری از آسیب دیدن پمپ، فشار مطلق در محفظه روغن نباید از ۱.۵ bar تجاوز کند، لذا اطمینان از عدم انسداد خط اگزوز حیاتی است.

۳.۲. الزامات الکتریکی و چک جهت چرخش

کلیه اتصالات الکتریکی باید منحصراً توسط متخصصین و مطابق با مقررات محلی (مانند EN 50110-1) انجام شود. مدار باید مجهز به سوئیچ حفاظت موتور با درجه‌بندی مناسب باشد (توصیه شده ۱.۲ برابر جریان نامی موتور).

بررسی جهت چرخش برای مدل‌های سه‌فاز کاملاً ضروری است. چرخش نادرست باعث پاشش روغن و آسیب جدی به سوپاپ ضد برگشت روغن و قطعات داخلی پمپ می‌شود. این فرآیند بررسی جهت چرخش در مرحله نصب، یک الزام ایمنی مطلق است، زیرا چرخش معکوس باعث افزایش فشار داخلی به شکلی غیرمنتظره شده و خطر پرتاب شدن روغن از پورت‌های پمپ را به شدت افزایش می‌دهد.

نکته مهم دیگر این است که پمپ وکیوم Leybold به گونه‌ای طراحی شده‌اند که پس از قطع و وصل مجدد برق (Power Failure) به طور خودکار راه‌اندازی می‌شوند. برای جلوگیری از خطرات ناشی از راه‌اندازی مجدد غیرمنتظره در محیط‌های صنعتی، توصیه می‌شود پمپ در یک سیستم کنترل ادغام شود تا راه‌اندازی مجدد تنها به صورت دستی امکان‌پذیر باشد.

۳.۳. پروتکل‌های پمپاژ بخارات قابل تقطیر

محدودیت‌های عملیاتی خاصی برای پمپاژ گازها و بخارات وجود دارد. پمپ نباید بیش از ۲۰ دقیقه در فشارهای ورودی بالا (بیش از ۲۵۰ mbar بدون فیلتر اگزوز، یا ۳۵۰ mbar با فیلتر اگزوز) به صورت پیوسته کار کند. این محدودیت زمانی نشان می‌دهد که در این منطقه فشار، فشرده‌سازی بسیار متراکم است و حرارت زیادی تولید می‌شود؛ کارکرد طولانی‌مدت در این محدوده می‌تواند منجر به داغ شدن بیش از حد، تخریب سریع‌تر روغن و آسیب به پمپ شود. این پمپ‌ها برای رسیدن سریع به خلاء طراحی شده‌اند، نه برای پمپاژ انبوه گاز در فشار بالا.

برای پمپاژ بخارات (مانند بخار آب):

1. گرمایش اولیه: قبل از شروع پمپاژ بخار، پمپ باید به مدت حدود ۳۰ دقیقه با ورودی بسته و بالاست گاز فعال کار کند تا به دمای عملیاتی خود برسد.
2. پاکسازی پس از فرآیند (De-gassing): پس از اتمام فرآیند پمپاژ بخارات، پمپ نباید فوراً متوقف شود. بلکه باید با ورودی بسته و بالاست گاز فعال، حدود ۳۰ دقیقه دیگر به کار ادامه دهد. این مرحله حیاتی است تا بخاراتی که در روغن حل شده‌اند، کاملاً خارج و روغن پاکسازی شود. عدم انجام این پاکسازی منجر به میعان، آلودگی سریع روغن و در نهایت خوردگی قطعات داخلی پمپ می‌شود.

۴. مدیریت چرخه عمر، نگهداری و عیب‌یابی (Life Cycle Management)

نگهداری پیشگیرانه در پمپ وکیوم TRIVAC® C برای حفظ عملکرد در خلاء نهایی و جلوگیری از خوردگی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

۴.۱. فواصل نگهداری و بازرسی‌ها

Leybold یک برنامه نگهداری پیشگیرانه را برای کاربردهای عادی توصیه می‌کند. در شرایط محیطی سخت یا هنگام پمپاژ مواد فعال/خورنده، فواصل نگهداری باید کوتاه‌تر شود.

۴.۲. مدیریت و تعویض روغن وکیوم

استفاده از روغن وکیوم توصیه‌شده LVO 100 یا روغن خلا Molyvacuum 3000 برای دستیابی به مشخصات فنی تضمین‌شده توسط Leybold ضروری است. روغن در حالت نرمال باید تمیز و شفاف باشد. روغن تیره یا شیری (امولسیون شده) نشان‌دهنده آلودگی با بخارات یا ذرات است و نیاز به تعویض فوری دارد.

پارامترهای فنی تعویض روغن عبارتند از:

• اگر ویسکوزیته در ۲۵ درجه سانتی‌گراد از ۰.۳ پاسکال ثانیه بیشتر شود.
• اگر عدد خنثی (Neutral Value) بر اساس DIN 51558 به ۲ برسد.

Leybold توصیه می‌کند تعویض روغن زمانی انجام شود که پمپ هنوز گرم است (البته پس از قطع برق)، زیرا روغن گرم راحت‌تر تخلیه می‌شود. پس از تخلیه روغن کارکرده، Leybold یک پروتکل شستشوی حفره را توصیه می‌کند: تزریق حدود ۱۰۰ میلی‌لیتر روغن جدید به ورودی و روشن کردن پمپ برای چند ثانیه. این فرآیند باید تا زمانی که روغن تخلیه‌شده تمیز باشد، تکرار شود. این مرحله شستشو برای حذف رسوبات شیمیایی یا آلاینده‌های با ویسکوزیته بالا که به کناره‌های حفره پمپ چسبیده‌اند، حیاتی است و به طور قابل توجهی عمر مفید و کیفیت عملکرد روغن جدید را افزایش می‌دهد.

۴.۳. لوازم جانبی و استراتژی عملیاتی

برای افزایش دوام پمپ و مدیریت محیط‌های سخت، Leybold لوازم جانبی تخصصی را ارائه می‌دهد: روغن اصلی LVO 100، فیلترهای اگزوز (مانند AF16-25 و AF40-65)، جداکننده‌های میعانات (AK16-25 و AK40-65) برای فرآیندهای مرطوب، و فیلترهای گرد و غبار (AS8-16 و AS30-60).

در مورد کاربردهای خورنده یا تهاجمی، یک استراتژی اقتصادی-فنی توصیه می‌شود: پمپ باید حتی در فواصل غیرکاری طولانی (مانند شب‌ها) روشن بماند (با ورودی بسته و بالاست گاز باز). این کار از میعان و تشکیل اسیدهای خورنده در روغن جلوگیری کرده و پمپ را در دمای عملیاتی گرم و خشک نگه می‌دارد. این استراتژی، هزینه‌های ناشی از خوردگی و تعمیرات زودهنگام را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

۵. ملاحظات ایمنی تخصصی و محدودیت‌های کاربردی (Risk Management)

رعایت دستورالعمل‌های ایمنی برای محافظت از اپراتور و تجهیزات ضروری است. تمامی کارهای نگهداری باید توسط پرسنل آموزش‌دیده انجام شود.

۵.۱. خطرات حرارتی و محیط کار

دمای سطح TRIVAC® C می‌تواند در شرایط خاص عملیاتی از ۷۵ درجه سانتی‌گراد فراتر رود. با وجود اینکه سطح نویز پمپ زیر ۶۰ dB(A) است و برای محیط‌های تحقیقاتی آرام مناسب است ، خطر حرارتی بالا در این محیط‌ها باید جدی گرفته شود. برای هرگونه تعمیر و نگهداری یا کار با پمپ گرم، استفاده از دستکش‌های محافظ حرارتی ضروری است و باید صبر کرد تا پمپ کاملاً خنک شود.

پمپ نباید در حالی که اتصالات ورودی یا درپوش‌ها باز است، روشن شود. همچنین، پمپ برای پمپاژ اکسیژن (O2)، گازهای قابل اشتعال/انفجاری، و پودرهای ساینده یا چسبنده که در پمپ رسوب ایجاد می‌کنند، مناسب نیست.

۵.۲. الزامات رفع آلودگی برای خدمات پس از فروش

در صورت پمپاژ گازهای سمی، شیمیایی، رادیواکتیو یا خورنده، کاربر باید قبل از باز کردن پمپ یا ارسال آن برای تعمیر، آن را با یک گاز خنثی (مانند نیتروژن) پاکسازی (Purge) کند.

جمع‌بندی

پمپ‌های سری TRIVAC® C از Leybold راهکاری با کیفیت بالا برای دستیابی به خلاء عمیق تا ^3-10*3 ارائه می‌دهند. موفقیت در استفاده طولانی‌مدت از این پمپ‌ها به شدت به پیروی دقیق از پروتکل‌های عملیاتی و نگهداری بستگی دارد.

توصیه‌های کلیدی برای بهره‌برداری بهینه:

1. انتخاب مدل مبتنی بر فرآیند: هنگام انتخاب پمپ برای فرآیندهای مرطوب، نباید صرفاً به سرعت پمپاژ حجمی توجه کرد. مدل D30C با بالاترین تحمل بخار آب (۴۰ mbar) در این سری، گزینه فنی مناسبی برای فرآیندهای خشک‌سازی و رطوبت‌زدایی است.
2. پروتکل‌های ۳۰ دقیقه‌ای بخار: اجرای دقیق ۳۰ دقیقه گرمایش قبل از پمپاژ بخارات و ۳۰ دقیقه پاکسازی پس از آن (با بالاست گاز فعال)، برای جلوگیری از میعان و خوردگی روغن، یک الزام عملیاتی غیرقابل چشم‌پوشی است.
3. ایمنی حرارتی و الکتریکی: به دلیل خطر داغ شدن سطح پمپ (بالای ۷۵ درجه سانتی‌گراد) و خطر پاشش روغن در صورت چرخش معکوس موتور سه‌فاز، نصب الکتریکی دقیق توسط متخصصان و استفاده از PPE حرارتی در حین نگهداری از اهمیت بالایی برخوردار است.
4. شستشوی حفره در تعویض روغن: گنجاندن مرحله شستشوی حفره پمپ با روغن جدید در پروتکل تعویض روغن، به عنوان یک عمل نگهداری پیشرفته، عمر مفید روغن و عملکرد پمپ را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد.