كيف يؤثر دوران المروحة على تدفق الغاز في مضخة تفريغ ذات تدوير مائي؟ دليل لمبدأ الحلقة السائلة

في مضخة تفريغ ذات تدوير مائي، لا يقوم دوران المروحة بتحريك الغاز مباشرة. بدلاً من ذلك، يخلق دورانها سلسلة من الحجرات محكمة الغلق بالماء تتوسع وتنكمش. تتوسع هذه الحجرات أولاً لسحب الغاز من المدخل ثم تنكمش لضغط وطرد هذا الغاز، مما يخلق تأثير تفريغ مستمر.

المبدأ الأساسي بسيط ولكنه عبقري: يتم تركيب المروحة خارج المركز داخل غلاف المضخة. أثناء دورانها، تجبر الماء على تشكيل حلقة ضد الجدار الخارجي، مما يخلق حجرات محكمة الإغلاق بين شفرات المروحة يتغير حجمها باستمرار، وهذا ما يدفع عملية الضخ بأكملها.

الآلية الأساسية: من الدوران إلى التفريغ

لفهم كيفية عمل المضخة، يجب أن نتصور رحلة جيب واحد من الغاز عندما تكمل المروحة دورة واحدة. تعتمد العملية على تآزر بين المروحة، والغلاف، وسائل الختم (عادة الماء).

تشكيل الحلقة السائلة

عند تشغيل المضخة، تدور المروحة بسرعة عالية. تقذف قوة الطرد المركزي الماء إلى الخارج، مما يجبره على تشكيل حلقة سائلة متحدة المركز تتبع الشكل الداخلي الدائري لغلاف المضخة. حلقة السائل هذه هي وسيط الختم الرئيسي.

المفتاح هو اللامركزية

يتم إزاحة محور دوران المروحة عمداً عن المركز الهندسي للغلاف. هذا التركيب اللامركزي هو العنصر التصميمي الأكثر أهمية.

بسبب هذا الإزاحة، فإن المسافة بين المحور المركزي للمروحة والسطح الداخلي للحلقة السائلة ليست ثابتة. إنها صغيرة من جانب وكبيرة من الجانب الآخر.

مرحلة الشفط (توسع الحجم)

عندما تدور مجموعة من شفرات المروحة عبر المنطقة التي يتحرك فيها المحور بعيدًا عن الحلقة السائلة، يزداد حجم الحجرة المغلقة بينهما.

يؤدي هذا التوسع إلى انخفاض في الضغط، مما يحول الحجرة إلى منطقة ضغط منخفض. هذه هي مرحلة "الشفط"، حيث يتم سحب الغاز إلى المضخة من منفذ المدخل.

مرحلة الضغط والطرد (انكماش الحجم)

عندما تستمر نفس الشفرات في الدوران إلى الجانب المقابل، فإنها تتحرك إلى المنطقة التي يتحرك فيها محور المروحة نحو الحلقة السائلة.

هنا، ينخفض حجم الحجرة، مما يضغط الغاز الذي تم سحبه للتو. تتراكم هذه الضغوط حتى تتجاوز الضغط عند منفذ الطرد، مما يجبر الغاز المضغوط وكمية صغيرة من الماء على الخروج من المضخة. تتكرر هذه الدورة مع كل دورة لكل حجرة، مما يخلق تفريغًا سلسًا ومستمرًا.

فهم المفاضلات

تُقدَّر مضخات التفريغ ذات الحلقة السائلة لقوتها، ولكن تصميمها يأتي مع مزايا وقيود متأصلة من المهم ملاحظتها.

فوائد التصميم الرطب

وجود الحلقة المائية يوفر العديد من المزايا الفريدة. إنها تبرد المضخة باستمرار، وتسمح لها بالتعامل مع الأبخرة القابلة للتكثف (مثل بخار الماء)، ويمكنها حتى ابتلاع كميات صغيرة من السوائل أو المواد الصلبة اللينة دون ضرر، على عكس العديد من تصميمات مضخات التفريغ الأخرى.

القيد الأساسي: ضغط البخار

يتم تحديد أقصى مستوى تفريغ يمكن لمضخة الحلقة المائية تحقيقه من خلال ضغط بخار سائل الختم.

سيبدأ الماء في الغليان والتحول إلى بخار عند الضغوط المنخفضة. بالنسبة للماء عند 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت)، يحدث هذا عند حوالي 25 ملي بار (18.75 تور). لا يمكن للمضخة إنشاء فراغ أعمق من النقطة التي يبدأ فيها سائل الختم الخاص بها بالغليان، لأن هذا سيؤدي ببساطة إلى ملء المضخة بمزيد من البخار. الماء الأكثر دفئًا له ضغط بخار أعلى، مما يؤدي إلى تفريغ نهائي أضعف.

اتخاذ الخيار الصحيح لهدفك

يساعد فهم مبدأ التشغيل هذا في استخدام المضخة بفعالية واختيار الأداة المناسبة للمهمة.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو تفريغ قوي ومنخفض الصيانة للتطبيقات العامة: تعد هذه المضخة خيارًا ممتازًا لمهام مثل التبخير الدوار، أو إزالة الغازات، أو الترشيح بالتفريغ حيث لا يكون التفريغ الشديد مطلوبًا.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحقيق تفريغ عميق أو عالٍ: مضخة الحلقة السائلة غير مناسبة بمفردها. من الأفضل استخدامها كمضخة "تخشين" لتقليل ضغط النظام إلى مستوى منخفض أولي قبل أن تتولى مضخة التفريغ العالي (مثل المضخة التوربينية الجزيئية أو مضخة الانتشار) المهمة.

إن استيعاب كيفية عمل الدوران واللامركزية والحلقة السائلة معًا يمكّنك من تشغيل نظام التفريغ الخاص بك واستكشاف أخطائه وإصلاحها بثقة.

جدول الملخص:

مرحلة دوران المروحة	التأثير على حجم الحجرة	الإجراء على الغاز
مرحلة الشفط	يتوسع	يسحب الغاز من المدخل
مرحلة الضغط/الطرد	ينكمش	يضغط الغاز ويطرده

هل تحتاج إلى حل تفريغ موثوق لعمليات المختبر الخاصة بك مثل التبخير الدوار أو الترشيح؟ تتخصص KINTEK في معدات المختبرات المتينة، بما في ذلك مضخات التفريغ ذات التدوير المائي المثالية للتعامل مع الأبخرة القابلة للتكثف وتقديم أداء قوي ومنخفض الصيانة. دع خبرائنا يساعدونك في اختيار المضخة المثالية لتطبيقك. اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجات مختبرك!