بالنسبة للمستخدمين الذين يحتاجون إلى مستويات تفريغ عالية، تُعدّ مضخات روتس بلا شك معدات مألوفة. غالبًا ما تُدمج هذه المضخات مع مضخات تفريغ ميكانيكية أخرى لتشكيل أنظمة ضخ تُساعد مضخات الدعم على تحقيق مستويات تفريغ أعلى. وبصفتها أجهزة قادرة على تحسين أداء التفريغ، عادةً ما تتميز مضخات روتس بسرعات ضخ أعلى بكثير مُقارنةً بمضخات الدعم. على سبيل المثال، عادةً ما تُقترن مضخة تفريغ ميكانيكية بسرعة ضخ تبلغ 70 لترًا في الثانية بمضخة روتس مُصنّفة بسرعة 300 لتر في الثانية. اليوم، سنستكشف سبب استخدام مضخات عالية الدقة.مرشحات المدخللا يُنصح باستخدامها عمومًا في تطبيقات مضخات الجذور.
لفهم هذه التوصية، يجب أولاً دراسة آلية عمل أنظمة مضخات روتس. يبدأ نظام الضخ بمضخة التفريغ الميكانيكية التي تبدأ عملية التفريغ. عندما يصل ضغط المضخة الميكانيكية إلى حوالي 1 كيلو باسكال وتبدأ سرعتها بالانخفاض، تُفعّل مضخة روتس لتعزيز مستوى التفريغ الأقصى. يضمن هذا التشغيل المنسق خفضًا فعالًا للضغط طوال دورة التفريغ.
تكمن المشكلة الأساسية في المرشحات عالية الدقة في خصائص تصميمها المتأصلة. تتميز هذه المرشحات بمسام أصغر ووسائط ترشيح أكثر كثافة، مما يُنتج مقاومة كبيرة لتدفق الهواء. بالنسبة لمضخات روتس، التي تعتمد على الحفاظ على معدل تدفق غاز مرتفع لتحقيق أدائها المُصنّف، فإن هذه المقاومة الإضافية قد تُقلل بشكل كبير من سرعة الضخ الفعالة. قد يصل انخفاض الضغط عبر مرشح عالي الدقة إلى 10-20 ملي بار أو أكثر، مما يؤثر بشكل مباشر على قدرة المضخة على الوصول إلى مستوى الفراغ المستهدف.
عندما يُصرّ مصممو الأنظمة على استخدام الترشيح لمعالجة جزيئات الغبار الدقيقة، تتوفّر حلول بديلة. ويُمثّل استخدام مرشح أكبر حجمًا أحد الحلول العملية. فعند زيادة مساحة سطح عنصر المرشح، يتمدد مسار التدفق المتاح لجزيئات الغاز تبعًا لذلك. يُساعد هذا التعديل في التصميم على تخفيف انخفاض سرعة الضخ الناتج عن مقاومة التدفق المفرطة. عادةً ما يُقلّل المرشح ذو مساحة السطح الأكبر بنسبة 30-50% انخفاض الضغط بنسبة 25-40% مقارنةً بالوحدات ذات الحجم القياسي بنفس دقة الترشيح.
مع ذلك، لهذا الحل حدوده. فضيق المساحة داخل النظام قد لا يستوعب أغلفة مرشحات أكبر. إضافةً إلى ذلك، فبينما تُقلل المرشحات الأكبر من انخفاض الضغط الأولي، فإنها تحافظ على نفس دقة الترشيح، مما قد يؤدي في النهاية إلى الانسداد وزيادة المقاومة تدريجيًا مع مرور الوقت. أما في التطبيقات التي تنطوي على كميات كبيرة من الغبار، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة وتيرة الصيانة، وربما ارتفاع تكاليف التشغيل على المدى الطويل.
النهج الأمثليتطلب ذلك دراسة متأنية لمتطلبات التطبيقات المحددة. في العمليات التي تتطلب مستويات فراغ عالية وترشيحًا للجسيمات، قد يفكر المهندسون في تطبيق استراتيجية ترشيح متعددة المراحل. قد يشمل ذلك استخدام مرشح أولي منخفض الدقة قبل مضخة روتس، مع مرشح عالي الدقة عند مدخل مضخة الدعم. يضمن هذا التكوين حماية كافية لكلا نوعي المضخات مع الحفاظ على أداء النظام.
تُعدّ المراقبة المنتظمة لحالة المرشح أمرًا بالغ الأهمية في هذه التطبيقات. يتيح تركيب مقاييس ضغط تفاضلية عبر غلاف المرشح للمشغلين تتبع تراكم المقاومة وجدولة الصيانة قبل أن يؤثر انخفاض الضغط بشكل كبير على أداء النظام. كما تتضمن تصميمات المرشحات الحديثة عناصر قابلة للتنظيف أو إعادة الاستخدام، مما يُسهم في خفض تكاليف التشغيل على المدى الطويل مع الحفاظ على حماية كافية لنظام التفريغ.
وقت النشر: ١٥ أكتوبر ٢٠٢٥
