تفاوت پمپ وکیوم تک مرحله ای و دو مرحله ای چیست؟

به گزارش سایت دیده‌بان ایران، پمپ وکیوم دستگاهی است که برای ایجاد فشار پایین‌تر از فشار محیط و ایجاد خلأ با کاهش فشار در یک محیط بسته، استفاده می‌شود. پمپ‌های وکیوم، قلب تپنده بسیاری از صنایع هستند که با ایجاد خلأ، امکان انجام فرآیندهای مختلفی را فراهم می‌کنند. این دستگاه‌ها در صنایع مختلفی از تولید تراشه‌های کامپیوتری گرفته تا خشک کردن مواد دارویی و بسته‌بندی مواد غذایی، نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. در میان انواع مختلف پمپ‌های وکیوم، دو نوع اصلی پمپ‌های وکیوم عبارتند از: تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره تفاوت پمپ وکیوم تک مرحله ای و دو مرحله ای این مقاله را مطالعه کنید.

پمپ‌های وکیوم تک‌مرحله‌ای و دو مرحله‌ای هر دو برای ایجاد خلأ به کار می‌روند، اما تفاوت‌های مهمی دارند. پمپ‌های تک‌مرحله‌ای ساده‌تر هستند و برای ایجاد خلأ متوسط مناسب‌اند. این پمپ‌ها معمولاً در آزمایشگاه‌ها و صنایع سبک استفاده می‌شوند. از سوی دیگر، پمپ‌های دو مرحله‌ای برای ایجاد خلأ بسیار زیاد طراحی شده‌اند و در صنایع حساس مانند نیمه‌رسانا کاربرد دارند.

در این مقاله، به بررسی تفاوت‌های بین این دو نوع پمپ وکیوم خواهیم پرداخت.

<style>.h_iframe-aparat_embed_frame{position:relative;}.h_iframe-aparat_embed_frame .ratio{display:block;width:100%;height:auto;}.h_iframe-aparat_embed_frame iframe{position:absolute;top:0;left:0;width:100%;height:100%;}</style><div class="h_iframe-aparat_embed_frame"><span ></span><iframe src="https://www.aparat.com/video/video/embed/videohash/ljz6351/vt/frame"  allowFullScreen="true" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe></div>

پمپ وکیوم تک مرحله ای چیست؟

پمپ وکیوم تک مرحله ای، ساده‌ترین نوع پمپ وکیوم بوده و کاربرد آن‌ها بیشتر در آزمایشگاه‌ها، سیستم‌های خلاء کوچک و صنایع غذایی است. این پمپ‌ها از یک روتور چرخان و یک محفظه استاتیک تشکیل شده‌اند. با چرخش روتور، هوا از محفظه استاتیک خارج می‌شود و فشار داخل محفظه کاهش می‌یابد. این دستگاه، با ساختاری نسبتا ساده و عملکردی قابل اعتماد، به عنوان کارآمدترین ابزار برای ایجاد خلأ در طیف وسیعی از صنایع و آزمایشگاه‌ها برای ایجاد شرایط خلأ مورد نیاز در فرآیندهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. رایج‌ترین انواع این پمپ، روتاری پره‌ای، دیافراگمی، و پمپ رینگ مایع است و از فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، چدن، سرامیک در ساخت آن استفاده می‌شود.

مزایای اصلی پمپ وکیوم تک مرحله ای شامل ساختار ساده، قیمت پایین و نگهداری آسان است. محدودیت‌های جدی آن هم می‌شود به ظرفیت تخلیه محدود، راندمان پایین در فشارهای وکیوم بالا و تولید صدای زیاد اشاره کرد. ظرفیت ایجاد خلا برای پمپ‌های وکیوم تک‌مرحله‌ای حدوداً ۰.۱ تا ۲ میلی بار است. به یاد داشته باشید که پمپ‌های وکیوم تک‌مرحله‌ای در صورت قطع جریان برق، از کار می‌افتند.

پمپ وکیوم دو مرحله ای چیست؟

برای دستیابی به فشارهای وکیوم بسیار پایین، پمپ‌های دو مرحله‌ای به طور معمول بهترین گزینه هستند. پمپ‌های دو مرحله‌ای از دو مرحله فشرده‌سازی استفاده می‌کنند. در مرحله اول، گاز تا فشار متوسطی فشرده می‌شود و سپس وارد مرحله دوم می‌شود که در آن گاز تا فشار بسیار پایین‌تری فشرده شده و تخلیه می‌شود. این طراحی به پمپ‌های دو مرحله‌ای اجازه می‌دهد تا خلأ بسیار عمیق‌تری نسبت به پمپ‌های تک مرحله‌ای ایجاد کنند.  پمپ‌های وکیوم دومرحله‌ای ابتدا محفظه سیلندر اصلی را به فشار منفی بین ۰.۱ تا ۲ میلی بار می‌رسانند و سپس در مرحله دوم، میزان قدرت و خلا نهایی را به هزارم میلی بار کاهش می‌دهند. این ویژگی به پمپ این امکان را می‌دهد تا در صورت قطع جریان برق، عملیات خلاسازی را ادامه دهد و نیروی مکش را در دو مرحله حفظ کند.

مزایای دیگر آن باید به ظرفیت تخلیه بالا، راندمان بالا در فشارهای وکیوم بالا، و تولید صدای کمتر اشاره کرد. ما این پمپ‌ها ساختار پیچیده و قیمت بالاتر در کنار نگهداری پیچیده‌تر را هم با خود همراه دارند. به همین دلیل فقط برای فشارهای وکیوم بسیار پایین مناسب هستند. این نوع پمپ برای جمع‌آوری ترکیبات قابل اشتعال و قابل انفجار بسیار مناسب هستند.

چرا پمپ‌های دو مرحله‌ای برای فشارهای بسیار پایین مناسب‌ترند؟

• چند مرحله‌ای بودن: با استفاده از چندین مرحله پمپاژ، گازها به تدریج و در مراحل مختلف فشرده می‌شوند و به این ترتیب به فشارهای بسیار پایین‌تری می‌توان دست یافت.
• راندمان بالا: پمپ‌های دو مرحله‌ای به طور معمول راندمان بالاتری نسبت به پمپ‌های تک مرحله‌ای دارند و می‌توانند حجم بیشتری از گاز را در واحد زمان جابجا کنند.
• قابلیت کنترل دقیق: با استفاده از سیستم‌های کنترل پیشرفته، می‌توان فشار خروجی پمپ‌های دو مرحله‌ای را با دقت بسیار بالایی تنظیم کرد.

در یک بررسی مقایسه‌ای انجام شده میان پمپ‌های وکیوم تک‌مرحله‌ای VE115 و دو مرحله‌ای VE215  ولیو، تفاوت قابل‌توجهی در توانایی تخلیه ذرات دیده شده است.. در حالی که پمپ تک‌مرحله‌ای VE115 با قدرت یک‌چهارم اسب بخار قادر به تخلیه ذراتی تا قطر 150 میکرون است، پمپ دو مرحله‌ای VE215 با همان قدرت، توانایی تخلیه ذرات بسیار ریزتر تا قطر 15 میکرون را داراست. این تفاوت در عملکرد به دلیل طراحی چند مرحله‌ای پمپ‌های دو مرحله‌ای است که امکان کاهش فشار در مراحل متعدد و در نتیجه ایجاد خلا عمیق‌تر را فراهم می‌آورد.

مقایسه پمپ وکیوم تک مرحله ای و دو مرحله ای از نظر مکانیزم

• پمپ‌های تک‌مرحله‌ای: بیشتر بر اساس اصل جابه‌جایی مثبت عمل می‌کنند. روتور یا پیستون با ایجاد تغییرات حجمی، گاز را به دام انداخته و سپس آن را تخلیه می‌کند. انواع مختلفی از پمپ‌های تک‌مرحله‌ای وجود دارد، مانند روتاری و پیستونی، که هر کدام مکانیزم خاص خود را دارند.
• پمپ‌های دو مرحله‌ای: معمولاً از دو مرحله متوالی تشکیل شده‌اند. در مرحله اول، گاز به طور جزئی فشرده می‌شود و سپس وارد مرحله دوم می‌شود که در آن فشرده شدن نهایی انجام می‌شود. این طراحی به پمپ‌های دو مرحله‌ای امکان می‌دهد تا به خلا عمیق‌تری دست یابند.

مقایسه پمپ وکیوم تک مرحله ای و دو مرحله ای از نظر جنس بدنه

• مواد مقاوم در برابر خوردگی: از آنجایی که پمپ‌های وکیوم با انواع مختلف گازها و بخارات سروکار دارند، انتخاب مواد ساخت و ساز مناسب بسیار مهم است. موادی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و برخی آلیاژهای خاص، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و سایش، در ساخت این پمپ‌ها استفاده می‌شوند. رای مثال، در پمپ‌هایی که با گازهای خورنده سروکار دارند، از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی مانند استنلس استیل 316L استفاده می‌شود. 
• مواد عایق حرارتی: در برخی کاربردها، پمپ‌های وکیوم در معرض تغییرات دمایی قرار می‌گیرند. بنابراین، استفاده از مواد عایق حرارتی برای جلوگیری از تغییرات دمایی ناگهانی و حفظ عملکرد پمپ، ضروری است.

انتخاب پمپ وکیوم مناسب: پمپ تک مرحله ای بهتر است یا دو مرحله ای؟

یک سیستم خلا به عنوان یک مجموعه یکپارچه عمل می‌کند و پمپ وکیوم تنها یکی از اجزای آن است. برای ایجاد و حفظ خلا در یک سیستم، باید به عوامل مختلفی مانند نشت هوا، جذب گاز توسط دیواره‌های محفظه و دگازی شدن مواد استفاده شده توجه شود. طراحی مناسب سیستم خلا، شامل انتخاب پمپ مناسب، ابعاد لوله‌ها و اتصالات، و استفاده از شیرهای کنترل دقیق، برای دستیابی به عملکرد مطلوب ضروری است انتخاب پمپ وکیوم مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• فشار نهایی مورد نیاز: برای فشارهای پایین، پمپ دو مرحله‌ای مناسب‌تر است.
• ظرفیت پمپاژ: برای حجم‌های بالای گاز، پمپ با ظرفیت بالاتر مورد نیاز است.
• نوع گاز: برای گازهای خورنده، پمپ‌هایی با مواد مقاوم در برابر خوردگی انتخاب می‌شوند.
• شرایط محیطی: دما، رطوبت و وجود ذرات جامد بر انتخاب پمپ تأثیر می‌گذارند.
• بودجه: هزینه پمپ و هزینه‌های جانبی مانند نصب و نگهداری.