Εκτύπωση  Αποστολή TΟ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ ΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ
ΤΕΥΧΟΣ ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ
Κυκλοφορεί
ΤΕΥΧΟΣ ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ
Αρχείο περιοδικών
 
 
 Αρχική Σελίδα
 Επικαιρότητα
Τεχνικά Άρθρα
 Γραμμή Παραγωγής
 Θέσεις
 Ατζέντα
 Ταυτότητα
 Χρήσιμα links
 Επικοινωνία
   
Γίνε συνδρομητής!  
 

στο διαδίκτυο
στο site
 
 
 
Αντλίες κενού
 
Εγκατάσταση αντλίας κενού.
Εγκατάσταση αντλίας κενού.

TOY ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ*

Τα συστήματα παραγωγής κενού είναι πολύ σημαντικά για πολλές ειδικές εφαρμογές στη βιομηχανία, στη μεταφορά και συσκευασία υλικών, αλλά και σε ερευνητικά προγράμματα.. Η παραγωγή κενού συνιστά μια διαδικασία ανάλογη αλλά αντίστροφη με αυτήν της παραγωγής πεπιεσμένου αέρα. Ενώ λοιπόν οι αεροσυμπιεστές προσθέτουν ενέργεια σε ένα θάλαμο αέρος διατηρώντας την πίεση του αέρα μέσα σε αυτόν σε ένα επιθυμητό επίπεδο, οι διατάξεις παραγωγής κενού αφαιρούν τον αέρα από ένα θάλαμο κενού κατεβάζοντας την πίεση μέσα σε αυτόν σε πολύ χαμηλά επίπεδα.

Πρέπει να διασαφηνιστεί ότι η παραγωγή του απόλυτου κενού συνιστά μια θεωρητική κατάσταση και ότι τα συστήματα πολύ υψηλού κενού αφορούν κατά κύριο λόγο ερευνητικά εργαστήρια. Η παραγωγή κενού γίνεται με μηχανήματα που η αρχή λειτουργίας τους προσομοιάζει με αυτή των βασικών τύπων αντλιών ή συμπιεστών. Οι βασικότεροι τύποι αντλιών κενού συνιστούν περιστροφικά μηχανήματα, στα οποία τα στοιχεία ώθησης του αέρα έχουν την κατάλληλη διαμόρφωση (π.χ πτερυγιοφόρα ή κοχλιοφόρα μηχανήματα).

Τεχνολογία παραγωγής κενού

Για να αντιληφθεί κανείς τη φιλοσοφία των συστημάτων παραγωγής κενού χρειάζεται να υπενθυμίσουμε ποια είναι η κατάσταση του ατμοσφαιρικού αέρα, ο οποίος πρέπει να αφαιρεθεί από ένα θάλαμο ώστε να παραχθεί κενό. Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει κατά 78% άζωτο, κατά 21% οξυγόνο και τα υπόλοιπα συστατικά του είναι διοξείδιο του άνθρακα, ατμοί νερού κ.α. Το άχρωμο, άοσμο και αβαρές υλικό που είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει μέσα σε ένα μόλις κυβικό εκατοστό του περίπου 10 εκατομμύρια τρισεκατομμυρίων γραμμομορίων των παραπάνω συστατικών όταν βρίσκεται στη συνήθη κατάσταση της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Είναι λοιπόν σαφές ότι η άντληση ενός τεράστιου πλήθους γραμμομορίων από ένα θάλαμο (προκειμένου να επιτευχθεί το απόλυτο κενό) συνιστά μια πρόκληση για τα μηχανήματα παραγωγής κενού. Η τεχνολογία των διατάξεων παραγωγής κενού στοχεύει στην αφαίρεση του μέγιστου δυνατού πλήθους γραμμομορίων από ένα θάλαμο, ώστε η πίεση μέσα σε αυτόν να καταστεί ένα πάρα πολύ μικρό κλάσμα της ατμοσφαιρικής πίεσης .

Η τεχνολογία παραγωγής κενού έχει διαμορφώσει επτά κλάσεις διατάξεων κενού. Οι κλάσεις αυτές χαρακτηρίζονται φυσικά από το μέγεθος της πίεσης που αέρα στις αντίστοιχες διατάξεις. Ως μονάδα μέτρησης χρησιμοποιείται το Torr (η ατμοσφαιρική πίεση είναι 1 bar = 760 Torr). Οι βασικότερες κλάσεις διατάξεων κενού είναι τρεις. Η πρώτη αφορά συστήματα με πίεση από 100 Torr μέχρι 0,01 Torr. Η δεύτερη κλάση αφορά συστήματα με χαμηλότερη πίεση και συγκεκριμένα από 10(-2) Torr μέχρι 10(-8) Torr, ενώ η τρίτη κλάση που αναφέρεται σε πολύ υψηλά επίπεδα κενού αφορά συστήματα με πίεση από 10(-9) Torr μέχρι 10(-11) Torr.

Η πρώτη κλάση ενδιαφέρει περισσότερο τις βιομηχανικές εφαρμογές και το κενό επιτυγχάνεται με πτερυγιοφόρες περιστροφικές αντλίες μικρού σχετικά κόστους. Σε αυτόν τον τύπο αντλιών η στεγανοποίηση μεταξύ του κενού και του τμήματος της αντλίας που βρίσκεται σε επαφή με την ατμόσφαιρα είναι το λάδι. Εκ της κατασκευής τους στις αντλίες αυτές ατμοί λαδιού εισέρχονται στην περιοχή του κενού, γεγονός που επιφέρει μια ανεπιθύμητη ρύπανση στο θάλαμο κενού. Στην κλάση αυτή το επιτυγχανόμενο κενό αντιστοιχεί σε 10(15) γραμμομόρια συστατικών αέρα ανά κυβικό εκατοστό. Αυτού του τύπου λοιπόν οι αντλίες μπορούν να αξιοποιήσουν την υποπίεση σε μηχανικές διατάξεις, αλλά δεν μπορούν να διασφαλίσουν τη μέγιστη δυνατή καθαρότητα του θαλάμου κενού σε περίπτωση που αυτό είναι λειτουργικά αναγκαίο σε ειδικές εφαρμογές χημικών βιομηχανιών, βιομηχανιών τροφίμων, φαρμάκων κ.λ.π.

Στη δεύτερη κλάση των συστημάτων κενού χρησιμοποιούνται αντλίες τύπου διάχυσης (diffusion pumps) που χρησιμοποιούν ζεστό λάδι ή υδράργυρο και έχουν το πλεονέκτημα ότι δεν έχουν κινούμενα μέρη μολονότι η συνολική διάταξη υποστηρίζεται από πτερυγιοφόρες περιστροφικές αντλίες. Και οι αντλίες αυτές αφορούν εφαρμογές στις οποίες η απόλυτη καθαριότητα στο σύστημα αέρα-κενού δεν αποτελεί κρίσιμη λειοτυργική παράμετρο. Αν είναι επιθυμητή μια αυξημένη καθαριότητα τότε χρησιμοποιούνται αντλίες στροβιλισμού γραμμομορίων (turbomolecular pumps). Και αυτές οι αντλίες αξιοποιούν μια διάταξη περιστρεφόμενων πτερυγίων, όπου τα πτερύγια είναι τοποθετημένα σε κατάλληλες ποικίλες γωνίες με σκοπό να εξωθούν τα απομένοντα γραμμομόρια του αέρα προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Στη δεύτερη κλάση συστημάτων κενού το επιτυγχανόμενο κενό αντιστοιχεί σε 10(9) γραμμομόρια αέρα ανά κυβικό εκατοστό. Η τρίτη κλάση συστημάτων κενού έχει κυρίως εργαστηριακό και λιγότερο βιομηχανικό ενδιαφέρον.

Εφαρμογές

Τα συστήματα παραγωγής κενού εμφανίζουν πολλές εφαρμογές στη βιομηχανία, είτε αυτές αφορούν τη βιομηχανική παραγωγή, είτε τη βιομηχανική συσκευασία, είτε τα βιομηχανικά έργα. Στη βιομηχανική παραγωγή η συνεισφορά τους σε μεγάλο βαθμό αφορά στη βιομηχανία τροφίμων, φαρμάκων, τη χημική βιομηχανία, αλλά και την τυπογραφία. Σε όλες τις παραπάνω βιομηχανίες η χρήση των αντλιών κενού προσφέρει λειτουργική ασφάλεια και διασφαλίζει τις αναγκαίες υψηλές απαιτήσεις καθαρότητας των διεργασιών αλλά και της υγιεινής.

Πιο συγκεκριμένα αξιοποιούνται σε θαλάμους ξήρανσης υπό κενό, επιστρώσεις υπό κενό, σε ανιχνεύσεις διαρροών, σε εξαχνώσεις κ.α. Ακόμα έχουν καθοριστικό ρόλο σε ειδικών απαιτήσεων βιομηχανικά εργαστήρια καθώς υποστηρίζουν συσκευές φυγοκεντρισμού, διατάξεις εξισορρόπησης στάθμης αερίων, μετρητές κενού αλλά και ηλεκτρονικά μικροσκόπια. Πάντως οι βιομηχανικές εφαρμογές τους δεν περιορίζονται στα προαναφερθέντες κλάδους βιομηχανιών αλλά συναντώνται και στην πυρηνική βιομηχανία, στην παραγωγή σκληρών δίσκων κ.α. Οι διατάξεις κενού αξιοποιούνται παράλληλα σε συστήματα συσκευασίας διαμόρφωσης και μεταφοράς υλικών, αλλά και σε ανυψωτικά συστήματα.. Στα τελευταία αξιοποιούνται μεγάλες γεννήτριες κενού που συνεργάζονται με πλάκες ανύψωσης. Τα συστήματα αυτά μπορεί να υποστηρίζονται από ρομποτικές διατάξεις.



*Ο κ. Μαλιώτης είναι μηχανολόγος μηχανικός.
 
 Τεχνικά Άρθρα / Μάζα & Ενέργεια
Πώς οι αεροσυμπιεστές αυξάνουν την πίεση ρευστών
Υπολογισμός μάζας & όγκου από σύγχρονους μετρητές ροής
DMG MORI: Η νέα σειρά Ecoline εξελίσσεται, με τόρνους, κέντρα κατεργασίας και φρέζες σύγχρονης τεχνολογίας
Κλιματισμός για βιομηχανικούς ηλεκτρολογικούς πίνακες
Βιομηχανικές αντλίες νερού
Φωτοκύτταρα υψηλής απόδοσης
Επαναστατικές τεχνολογίες που βελτιώνουν την απόδοση και την αξιοπιστία των εφαρμογών άντλησης σε όλους τους τομείς.
Εμπρός για διακρίσεις και στο Eco Marathon 2011
Αεροσυμπιεστές: Αρχές, λειτουργίες και τύποι
Σύγχρονα συστήματα ελαιοδιαχωριστών
© ΤΕΧΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ  | Όροι χρήσης  | Πληροφορίες