پمپ بوستر پمپ وکیوم وسیلهای است که عملکرد پمپ وکیوم اصلی را تقویت میکند و باعث افزایش سرعت پمپاژ و رسیدن به خلا عمیقتر در سیستمهای وکیوم میشود. انتخاب و استفاده درست از بوستر میتواند عملکرد کلی سیستم وکیوم را به طور قابل توجهی بهبود دهد، زمان تخلیه را کاهش دهد و عمر پمپ اصلی را افزایش دهد. در ادامه در مورد بوستر وکیوم چگونه کار میکند؟، اجزا و ساختار، انواع بوستر پمپ وکیوم،
بوستر پمپ وکیوم
بوستر پمپ وکیوم (Vacuum Booster Pump) برای ایجاد خلا و بهبود عملکرد کل سیستم وکیوم استفاده میشود. در حقیقت، بوستر وکیوم با چرخش روتورها یا لوبهای داخلی، گاز را از ورودی میگیرد و به سمت پمپ اصلی هدایت میکند تا یک مکش قوی صورت گیرد و خلا ایجاد شود.
این دستگاه معمولا به تنهایی عمل نمیکند و همراه با یک پمپ وکیوم اصلی نصب میشود تا بتواند سرعت پمپاژ گازها و شدت وکیوم نهایی را افزایش دهد.این پمپها معمولا به صورت خشک (بدون روغن در مسیر وکیوم) و با لوبهای چرخان طراحی شده است که باعث میشود سرعت خروج هوا یا گاز به شکل قابل توجهی بیشتر شده و عملکرد سیستم وکیوم نیز بهتر شود.
نحوه عملکرد بوستر پمپ وکیوم
بوستر پمپ وکیوم با دو روتور یا لوب داخلی کار میکند که با چرخش همزمان در خلاف جهت هم گاز یا بخار را از ورودی میگیرند و به سمت خروجی هدایت میکنند. حرکت این روتورها باعث میشود در داخل بوستر، فضای خالی ایجاد شود که مکش قویتری نسبت به پمپ اولیه ایجاد کرده و در نتیجه سرعت پمپاژ افزایش مییابد.
تحت تاثیر چرخش روتورها و اختلاف فشار ایجاد شده، گازها از محفظه وکیوم وارد بوستر شده و سپس به پمپ پشتیبان منتقل میشوند تا از سیستم خارج شوند. لازم به ذکر است که بوستر به تنهایی قادر به ایجاد خلا عمیق نیست، اما با کمک پمپ پشتیبان میتواند سطح خلا را به طور قابل توجهی افزایش دهد و سرعت تخلیه را بهتر کند.
مطالعه بیشتر: کاربرد پمپ وکیوم خلا
بوستر وکیوم چگونه کار میکند؟
بوستر وکیوم با همکاری دیگر اجزا، از جمله پمپ اصلی کار ایجاد خلا را انجام میدهد. حال سوال این جا است که بوستر وکیوم چگونه این کار را میکند؟
نقش بوستر در کنار پمپ وکیوم اصلی
بوستر وکیوم یا پمپ بوستر در واقع مکمل پمپ وکیوم اصلی است. این بوستر به تنهایی نمیتواند خلا عمیق ایجاد کند و نیازمند نیروی مکش اولیه از پمپ اصلی است.
وقتی پمپ اصلی فشار داخل سیستم را کاهش داد، بوستر وکیوم گازهای باقیمانده را با سرعت بیشتری از محفظه میگیرد و به سمت خروجی هدایت میکند. به این ترتیب مجموع پمپ اصلی و بوستر میتوانند سرعت پمپاژ و خلا نهایی سیستم را بیشتر از پمپ تنها افزایش دهند. کار کردن این دو در کنار هم زمان تخلیه گاز را کاهش میدهد و سیستم وکیوم عملکرد نیز بهتر عمل خواهد کرد.
مفهوم افزایش دبی و رسیدن به وکیوم بالاتر
دبی یا سرعت پمپاژ به معنای میزان گازی است که در واحد زمان از محیط وکیوم خارج میشود. بوستر وکیوم با استفاده از ساز و کار مکانیکی خود باعث افزایش دبی گاز پمپاژ شده در سیستم میشود.
وقتی بوستر بین پمپ اصلی و محفظه وکیوم قرار میگیرد، جریان گازها به صورت موثرتر و سریعتر منتقل میشود. این انتقال کارآمد باعث میشود فشار داخل محفظه سریعتر کاهش یابد و سطح خلا به مقادیر پایینتری برسد. به بیان دیگر، بوستر باعث میشود پمپ اصلی بتواند به سطح بالاتری از خلا دست یابد که بدون بوستر به سختی به آن سطح میرسد.
بوستر روتس (Roots Vacuum Booster) چیست؟
هنگامی که بوستر پمپ وکیوم در حالت دمندگی و کاربرد های فشار مثبت به کار برود به آن بوستر روتس یا Roots Vacuum Booster گفته میشود. بوسترهای روتس معمولا به پمپهای پشتیبان مانند پمپهای روتاری یا اسکرو متصل میشوند و در فشار متوسط تا بالا بیشترین کاربرد را دارند. برخلاف پمپهای روغنی، در بوستر روتس مسیر وکیوم بدون روغن است و انتقال گاز مکانیکی انجام میشود.
تفاوت بوستر پمپ وکیوم با پمپ وکیوم معمولی
پمپ وکیوم معمولی دستگاهی است که با ایجاد فشار منفی هوا یا گازها را از یک محفظه بسته خارج میکند تا خلا ایجاد شود. این پمپها به تنهایی وظیفه کاهش فشار را انجام میدهند و برای رسیدن به سطوح مختلف خلا طراحی شدهاند. در مقابل، بوستر پمپ وکیوم کنار پمپ وکیوم اصلی نصب میشود تا به آن کمک کند عملکرد بهتری داشته باشد.
تفاوت بوستر پمپ وکیوم با پمپ وکیوم روغنی و خشک در چیست؟
پمپهای وکیوم معمولی بر اساس استفاده از روغن در مسیر پمپاژ یا عدم استفاده از آن، به دو دسته روغنی و خشک تقسیم میشوند.
پمپ وکیوم روغنی برای ایجاد خلا از روغن استفاده میکند که این کار باعث میشود به سطوح خلا بالا دست یابد. با این حال لازم است مدام روغن آن را تعویض کنید. پمپ وکیوم خشک برای پمپاژ هوا بدون روغن کار میکند. این پمپها معمولا قیمت اولیه بالاتری دارند و در برخی موارد خلا نهایی کمتری نسبت به مدلهای روغنی ایجاد میکنند.
بوستر وکیوم در کنار پمپ روغنی یا خشک به کار میرود تا سرعت تخلیه گاز را افزایش دهد و خلا بهتری ایجاد کند. توجه داشته باشید که بوستر وکیوم جایگزین پمپها نمیشود و فقط به آنها کمک میکند.
چه زمانی به جای افزایش تعداد پمپ، از بوستر وکیوم استفاده کنیم؟
وقتی یک پمپ وکیوم به تنهایی قادر به کاهش فشار تا سطح موردنظر نیست یا اگر بخواهید حجم بزرگی از گاز را سریعتر از محفظه خارج کنید، افزودن چند پمپ به صورت موازی کار را سخت، پرهزینه و پیچیده میکند. در این صورت بهتر است از بوستر پمپ وکیوم استفاده کنید.
از سویی دیگر پمپهای وکیوم معمولی هرچند در محدوده خاصی، خلا و دبی خوبی دارند اما در فشار پایین یا برای حجمهای زیاد گازی به آستانه عملکرد خود میرسند. بنابراین اضافه کردن چند پمپ عاقلانه نیست و بهتر است از بوستر وکیوم استفاده کنید.
اجزا و ساختار بوستر پمپ وکیوم
بوستر پمپ وکیوم از اجزای زیر تشکیل شده است:
بدنه و روتورهای روتس
بوستر پمپ وکیوم دارای بدنه اصلی است که تمام اجزای داخلی در آن قرار میگیرند. این بدنه محفظهای محکم و دقیق است که فضای پمپ را از محیط بیرون جدا میکند و مسیر گاز را هدایت میکند.
در داخل بدنه، روتورهای روتس قرار دارند که معمولا شبیه به عدد هشت طراحی شدهاند. این روتورها بدون تماس با یکدیگر یا بدنه با فاصله بسیار کم میچرخند و با چرخش خود گاز را از ورودی به خروجی هدایت میکنند. یکی از روتورها مستقیم توسط موتور هدایت میشود و دیگری از طریق چرخ دنده به صورت همزمان و متقارن حرکت میکند تا فاصله و زمان بندی دقیق بین آنها حفظ شود.
سیستم درایو (الکتروموتور و کوپلینگ)
اجزای مکانیکی بوستر وکیوم شامل الکتروموتور و سیستم انتقال نیرو است. الکتروموتور نیروی چرخشی لازم را برای حرکت روتورها فراهم میکند. این نیرو از طریق کوپلینگ به شفت و چرخ دندهها منتقل میشود تا روتورها بچرخند.
شیر بای پس (Bypass Valve) و نقش آن در حفاظت از بوستر
شیر بای پس برای حفاظت از پمپ بوستر در شرایطی که فشار یا حجم گاز ورودی بیش از حد شود طراحی شده است. زمانی که حجم گاز ورودی به طور ناگهانی افزایش یابد یا فشار خروجی به سطح نامناسب برسد، شیر بای پس باز میشود و مسیر گاز را به طور مستقیم از ورودی به خروجی هدایت میکند تا فشار روی روتورها و الکتروموتور بیش از حد بالا نرود.
این عملکرد باعث جلوگیری از اورلود شدن بوستر و آسیب به قطعات داخلی میشود. شیر بای پس به طور خودکار عمل میکند و نقش بسیار مهمی در طول عمر بوستر پمپ دارد.
انواع بوستر پمپ وکیوم
از نظر کارکرد، درایو و همچنین طراحی بوستر پمپها در دسته بندیهای متفاوتی قرار میگیرند که به شرح زیر است:
| معیار مقایسه | روغنی | خشک |
| مکانیزم آب بندی | با روغن در مسیر پمپاژ (روان بودن و آب بندی بهتر) | بدون روغن در مسیر خلا (آب بندی مکانیکی) |
| فشار نهایی | معمولا عمیقتر | بسته به طراحی ممکن است کمی کمتر باشد |
| دبی عملیاتی | خوب و پایدار با آب بندی بهتر | پایدار ولی به طراحی دقیق نیاز دارد |
| نگهداری و سرویس | نیاز به تعویض منظم روغن و فیلترها | نگهداری چندانی نمیخواهد ولی قطعات تخصصی آن نیاز به مراقبت دارند |
| هزینه | پایین تر | بالاتر |
| محیطهای مناسب | صنایع عمومی، HVAC، بسته بندی، آزمایشگاههای معمولی | صنایع حساس به آلودگی مثل پزشکی، داروسازی، الکترونیک |
بوستر وکیوم روغنی در برابر بوستر خشک
- بوستر وکیوم روغنی در مسیر خلا از روغن برای روان کردن قطعات داخلی استفاده میکند. وجود روغن باعث میشود تمام اجزای پمپ بهتر کار کنند و خلا نسبتا عمیقتر و یکنواختتری ایجاد شود. در این نوع پمپها قطعات ساییده نمیشوند و خلا بهتری ایجاد میشود. با این حال روغن پس از مدتی آلوده شده و نیاز به تعویض دارد. این میتواند هزینهها را افزایش دهد.
- بوستر وکیوم خشک در طراحی خود از روغن در مسیر خلا استفاده نمیکند. به دلیل استفاده نکردن از روغن در مسیر پمپاژ، خطای آلودگی روغنی حذف میشود و برای شرایطی که نیاز به محیط پاک و بدون آلودگی است، مناسبتر است. این نوع پمپها معمولا هزینه اولیه بالاتری دارند ولی نگهداری کمتری نیاز دارند.
مطالعه بیشتر: آشنایی کامل با انواع پمپ وکیوم
بوستر وکیوم با درایو ثابت و درایو دورمتغیر (اینورتر)
| معیار مقایسه | درایو ثابت | درایو متغیر |
| کنترل سرعت موتور | موتور همیشه با سرعت ثابت کار میکند | موتور میتواند بر اساس نیاز سیستم با سرعتهای مختلف کار کند |
| مصرف انرژی | بالاتر در زمانی که نیاز سیستم کمتر از ظرفیت کامل است | مصرف انرژی در آن پایین تر اشت |
| دبی | کم | قوی |
| سازگاری با نوسان | ضعیف | قوی |
| نگهداری و پیچیدگی سیستم | سادهتر و کم هزینه تر | پیچیده تر |
| هزینه | ارزان تر است اما به دلیل هدر دادن انرژی هزینه بیشتری را سبب میشود | گرانتر است اما انرژی کمتری مصرف میکند |
| طول عمر تجهیزات | متوسط، به دلیل استارت و استاپ با سرعت ثابت | بیشتر به دلیل استارت نرم و کاهش تنشهای مکانیکی |
بوستر وکیوم با درایو ثابت به این صورت کار میکند که الکتروموتور همیشه با سرعت ثابت و فرکانس برق شبکه میچرخد و هیچ کنترلی روی سرعت یا دبی خروجی ندارد. در این حالت پمپ در حالت کامل و با حداکثر توان کار میکند و اگر نیاز سیستم کمتر از ظرفیت کامل باشد، انرژی زیادی هدر میرود.
بوستر وکیوم با درایو دورمتغیر مجهز به یک کنترل کننده فرکانس متغیر است که میتواند سرعت موتور را بر اساس نیاز واقعی سیستم تغییر دهد. با استفاده از این فناوری، سرعت پمپ با دبی و فشار مورد نیاز تطابق پیدا میکند و انرژی اضافی مصرف نمیشود.
بوستر وکیوم دو لوب و سه لوب
| معیار مقایسه | دو لوب | سه لوب |
| فشار نهایی قابل پشتیبانی | مناسب در حد متوسط، کمتر از سه لوب | بهتر، توان رسیدن به خلا پایینتر |
| دبی (سرعت پمپاژ) | قابل قبول ولی با نوسانهای بیشتری | پایداری جریان بیشتر و دبی موثر بالاتر |
| نشتی گاز داخلی | نسبتا بیشتر | کم |
| لرزش و صدای کارکرد | نسبتا بیشتر (به خاطر پالس فشار) | کمتر و یکنواختتر |
| مصرف انرژی نسبت به خروجی | مصرف انرژی متوسط | بهره وری انرژی بالاتر به خاطر کاهش نوسان فشار |
| هزینه بهره برداری و نگهداری | هزینه پایینتر | هزینه بالاتر |
| عمر قطعات | استاندارد | طول عمر بیشتر بلبرینگها |
بوستر پمپ وکیوم از نظر طراحی و ساختار به دو دسته دو لوب و سه لوب تقسیم میشود:
- بوستر وکیوم دو لوب: دارای دو لوب است که در داخل محفظه با هم میچرخند و گاز را جابجا میکنند. طراحی این بوستر سادهتر و قدیمیتر است. معمولا در ظرفیتهای کمتر یا کاربردهای معمولیتر استفاده میشود.
- بوستر وکیوم سه لوب: در این نوع سه روتور کوچکتر با طراحی خاص وجود دارد که باعث میشود جریان گاز یکنواختتر منتقل شود. نشتی داخلی گاز در آنها کمتر است و بازدهی بهتری نسبت به دو لوب دارد.
انتخاب ظرفیت مناسب بوستر بر اساس پمپ اصلی
سرعت پمپاژ بوستر باید به نحوی انتخاب شود که با سرعت و ظرفیت واقعی پمپ اصلی هماهنگ باشد. این کار باعث میشود سیستم وکیوم سریعتر به خلا مطلوب برسد، انرژی هدر نرود و پمپها کمتر تحت بارگذاری شدید قرار بگیرند. برای انتخاب ظرفیت مناسب بوستر باید نکات زیر را در نظر بگیریم:
- در سیستمهای وکیوم، ظرفیت پمپ و سرعت پمپاژ باید با میزان گاز ورودی، نشتیها و فشار نهایی مورد نیاز تناسب داشته باشد. پس ابتدا سرعت پمپاژ سیستم را بسنجید.
- سعی کنید ابتدا پمپ اصلی را انتخاب کنید. بعد از آن بوستر را طوری انتخاب کنید که بتواند عملکرد پمپ اصلی را تقویت کند.
- ظرفیت بوستر باید به گونهای انتخاب شود که حداقل برابر یا کمی بالاتر از این سرعت پمپاژ در همان محدوده فشار باشد تا بتواند خلا را تقویت کند.
- اگر فرآیند شامل حجم زیاد گاز، تبخیر یا نشتی بیشتر است، بوستر را با ظرفیتی کمی بالاتر از حد نیاز انتخاب کنید.
مزایا و معایب استفاده از بوستر وکیوم
مزایا و معایب استفاده از بوستر وکیوم را در جدول زیر مشاهده میکنید:
| مزایا | معایب |
| افزایش سرعت پمپاژ و بهبود عملکرد کلی سیستم وکیوم | نیاز به هماهنگی دقیق با پمپ اصلی دارد و اگر انتخاب نامناسب باشد کارایی کاهش مییابد. |
| کاهش بار روی پمپ اصلی که باعث خراب نشدن و افزایش طول عمر آن میشود. | هزینه اولیه نصب و تجهیزات بیشتر نسبت به پمپ تنها |
| کمک به رسیدن به سطح خلا پایینتر نسبت به استفاده از پمپ تنها | در صورت کارکرد اشتباه یا طراحی نادرست میتواند باعث بازگشت گازها به سیستم شود. |
| بهبود راندمان انرژی سیستم با کاهش بار روی پمپ پشتیبان | هر چند وقت یک بار نیاز به نگهداری و سرویس دارد. |
| امکان کار در حوزههای صنعتی مثل پوشش دادن سطوح، بسته بندی و غیره | ممکن است در حضور گازهای کندانس شونده یا بخارات نیاز به طراحی خاص داشته باشد. |
جمع بندی
پمپ بوستر وکیوم نوعی پمپ وکیوم که با استفاده از فشار مثبت، سرعت پمپاژ و عمق خلا در سیستمهای وکیوم را افزایش میدهد. بوستر وکیوم در کنار پمپ اصلی نصب میشود و با تقویت عملکرد آن باعث میشود تا سیستم بتواند به سرعت گاز را تخلیه کرده و به سطح خلا عمیقتر دست پیدا کند. به عبارت دیگر، بوستر به پمپ اصلی کمک میکند تا محدودیتهای خود را پشت سر بگذارد، بار کاری پمپ اصلی کاهش یابد و سرعت و کیفیت وکیوم سیستم افزایش یابد.
