دليل مضخات الملف اللولبي: الأنواع، طريقة العمل، والاختيار

المضخات اللولبية هي مضخات كهروميكانيكية تستخدم القوة الكهرومغناطيسية لتدوير السوائل أو تحريك الغازات في النظام. تقوم المضخة اللولبية بتحويل التيارات الكهربائية إلى حركة خطية عن طريق تنشيط الملف اللولبي. ثم يقوم الملف اللولبي بدوره بتحويل التيارات الكهربائية إلى حركة خطية عن طريق دفع مكبس أو غشاء لخلق فروق ضغط لتدوير السوائل.

تُستخدم المضخات اللولبية على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب معالجة دقيقة للسوائل، مثل التطبيقات التي تتطلب جرعات دقيقة، وحجمًا صغيرًا، واستجابة سريعة. وبفضل حجمها الصغير وموثوقيتها العالية، تُستخدم المضخات اللولبية بكثرة في المعدات الطبية، وأنظمة معالجة المياه، وآلات صنع القهوة، ومعدات المختبرات، وأنظمة الأتمتة.

تُفضل المضخات اللولبية في أنظمة معالجة السوائل الآلية على المضخات الأخرى، مثل المضخات الميكانيكية، لأن المضخات اللولبية دقيقة وصغيرة الحجم وتوفر استجابة سريعة.

تتكون المضخة اللولبية من عدة مكونات رئيسية تعمل بتناغم لنقل السوائل:

 
1. المكونات الأساسية:

ملف لولبي: ملف نحاسي معزول؛ يُولّد مجالًا كهرومغناطيسيًا
المكبس/المحرك: فولاذ مغناطيسي؛ يحول الطاقة الكهرومغناطيسية إلى حركة ميكانيكية
الغشاء/المكبس: مصنوع من مادة PTFE أو EPDM أو Viton أو السيليكون؛ يُنشئ حدود إزاحة مرنة/صلبة.
مجموعة الصمامات: صمامات الفحص (الكروية، أو ذات الغطاء، أو المظلية) للتحكم في المدخل/المخرج
جسم/غلاف المضخة: بولي بروبيلين، بولي فينيليدين فلورايد، فولاذ مقاوم للصدأ 316L، أو ألومنيوم؛ يحتوي على مسار للسائل
زنبرك: مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ يعيد المكبس إلى وضعه الافتراضي
موانع التسرب والحشيات: مواد مطاطية متوافقة كيميائياً؛ تمنع التسرب

2 من التكوينات الشائعة:

نوع الغشاء: غشاء مرن للضخ اللطيف (الأكثر شيوعًا)

نوع المكبس: إزاحة صلبة لضغط أعلى

غشاء مزدوج: مصمم لتخميد النبضات أو ملف لولبي للتثبيت: يستخدم المغناطيس الدائم لتثبيت الوضع، مما يؤدي إلى خفض

شرح الجزء الرئيسي الثالث 

ملف الملف اللولبي

يُعدّ الملف اللولبي جزءًا من النظام الكهرومغناطيسي الذي يحوّل التيارات الكهربائية إلى مغناطيسية عند توصيله بمصدر للتيار الكهربائي. وينجذب المكبس إلى المغناطيس.

المكبس (المحرك)

يوجد داخل الملف اللولبي قضيب معدني متحرك يُعرف بالمكبس. عندما يتم توصيل الملف اللولبي بمصدر تيار كهربائي، فإنه يجذب المكبس.

حجرة المضخة

حجرة المضخة هي المكان الذي يدخل فيه السائل، ويتم ضغطه، ثم يخرج.

مكبس أو غشاء

في بعض المضخات اللولبية، يتم استخدام غشاء أو مكبس لإبقاء السائل منفصلاً عن الأجزاء الكهرومغناطيسية، مع ضغط السائل لدفعه.

صمامات المدخل والمخرج

هذه صمامات فحص تضمن دفع السائل في اتجاه واحد فقط، مما يمنع التدفق العكسي عند استخدام المضخة.

آلية الربيع

هذا ما يعيد ضبط المضخة، لتكون جاهزة للاستخدام التالي، بعد إيقاف تشغيل الملف.

إن استخدام الحث الكهرومغناطيسي والحركة ذهابًا وإيابًا هو ما يُشغل مضخة الملف اللولبي.

الخطوة 1: تشغيل الملف

يستخدم الملف اللولبي الحث الكهرومغناطيسي باستخدام تيار كهربائي.

الخطوة الثانية: تحريك المكبس

يؤدي الحث الكهرومغناطيسي إلى سحب المكبس نحو المركز.

الخطوة الثالثة: شرب السوائل

عند دفع المكبس، يسحب الفراغ المتولد في حجرة المضخة السائل.

الخطوة الرابعة: إخراج السائل

يدفع الزنبرك المكبس إلى وضعه الأصلي، مما يؤدي إلى ضغط السائل ودفعه للخارج.

تُستخدم مضخات الملف اللولبي المختلفة لأغراض مختلفة. ومن أكثرها شيوعًا ما يلي:

1. مضخة مزودة بصمام لولبي غشائي

يحرك السوائل بواسطة غشاء مرن.

تستخدم الكثير من المعدات الطبية وأنظمة الجرعات هذه التقنية.

2. مضخة بمكبس لولبي

يستخدم مكبسًا لزيادة الضغط.

يُستخدم غالباً في مختلف الأنظمة الصناعية المستخدمة لنقل السوائل.

3. مضخة مزودة بصمام لولبي صغير

مضخات صغيرة تستخدم في الأجهزة الصغيرة مثل الأجهزة المحمولة وأجهزة التحليل المختبرية.

4. مضخة الملف اللولبي التي تتحرك ذهابًا وإيابًا

يستخدم التيار المتردد لخلق تذبذب مستمر، مما يؤدي إلى تدفق سلس للسوائل.

5. ورقة بيانات نموذجية لمضخة الملف اللولبي (مثال)

قيمة المعامل التي هي طبيعية

الجهد المقنن: 12 فولت أو 24 فولت تيار مستمر

استهلاك الطاقة: من 5 واط إلى 30 واط

معدل التدفق من 0.1 إلى 3 لتر/دقيقة

نطاق الضغط من 0.1 إلى 0.8 ميجا باسكال

طول الشوط: من 1 إلى 10 مم

تردد التشغيل: من 1 إلى 50 هرتز

درجة حرارة السائل: من 0 إلى 80 درجة مئوية. العمر الافتراضي: من 1 إلى 10 ملايين دورة.

المزايا

تصميم بسيط: عدد أقل من الأجزاء المتحركة = موثوقية عالية واحتياجات صيانة منخفضة

التحضير الذاتي: يرفع السائل عادةً من أسفل المضخة

قياس دقيق: مثالي لمهام الجرعات بدقة ±1

مكونات أجهزة FireRescue هي:

صغير الحجم وخفيف الوزن: سهل الاستخدام

إمكانية التشغيل الجاف: ممكن في الغالب دون إلحاق الضرر بها (من النوع الغشائي)

انخفاض استهلاك الطاقة:

تتميز بنى التثبيت بقوة كبيرة

تحكم مرن: ضبط إلكتروني سهل باستخدام تقنية تعديل عرض النبضة (PWM).

فعال من حيث التكلفة: غير مكلف نسبياً مقارنة بأساليب تكنولوجيا المضخات الأخرى

 مساوئ

التدفق النبضي: يُولّد نبضات ضغط تتطلب مخمدات لضمان تدفق سلس

تدفق وضغط محدودان: عادةً ما يصل إلى 10-15 لترًا في الدقيقة و5-8 بار

اعتماد صمام الفحص: شديد الحساسية لأداء الصمام وحالة الصمام ولزوجة السائل

الضوضاء: قد تُسمع نقرات مسموعة

عمر الدورة: عمر الإجهاد الميكانيكي للحجاب الحاجز (عادةً ما بين 50-100)

نطاق درجة حرارة السائل: بشكل عام من أقل من 80 إلى 100 درجة مئوية بسبب المواد المستخدمة.

لزوجة عالية: الأداء جيد عند لزوجة أقل من 500 سنتي بواز

الطب والمختبر:

أجهزة التشخيص: توزيع الكواشف، ومعالجة العينات

أجهزة التسريب: مضخات الأنسولين المحمولة، مضخات الأنسولين المتنقلة

المعدات التحليلية: جهاز كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC)، وأجهزة تحليل كيميائية

أجهزة التنفس: مضخات البخاخات

معالجة المياه والبيئة:

الجرعات الكيميائية: الكلور، منظمات درجة الحموضة، مواد التلبيد

أنظمة أخذ العينات: مياه الصرف الصحي، الرصد البيئي

أحواض السمك والزراعة المائية: جرعات المغذيات، دوران المياه

الصناعة والتصنيع:

توزيع سائل التبريد/مادة التشحيم: أنظمة أدوات الآلات

قياس المواد اللاصقة/المذيبات: تطبيقات خط التجميع

أنظمة التنظيف: حقن المنظفات والمطهرات

الأطعمة والمشروبات: إضافات النكهة واللون

للمستهلكين والتجاريين:

ماكينات القهوة: قياس المياه في ماكينات الإسبريسو

آلات البيع: توزيع الشراب والحليب

أجهزة ترطيب الجو ومعطرات الجو: أنظمة توزيع السوائل

الاستزراع المائي: الأكسجة، جرعات الأدوية

يُعد اختيار النوع المناسب من المضخة اللولبية ذا أهمية بالغة لأدائها. ولتحقيق هذا الغرض، يجب مراعاة الأمور التالية:

1. معدل التدفق

تحقق من مقدار التدفق المطلوب لتطبيقك.

2. جهد التشغيل

تأكد من توافقه مع نظامك الكهربائي (تيار متردد أو تيار مستمر).

3. الحاجة إلى الضغط

تأكد من قدرته على تحمل الضغط في نظامك.

4. التوافق مع السوائل

تأكد من أن المادة متوافقة مع السوائل التي تستخدمها.

5. واجب دورة

تأكد من أنه مصمم للتشغيل المستمر أو المتقطع

6. المساحة والحجم اللازمين للتركيب

تُعد المضخات الصغيرة مثالية للتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة.

المضخة لا تعمل: لا يوجد مصدر طاقة: تحقق من الجهد الكهربائي والأسلاك
تدفق ضعيف: انسداد في المدخل أو المخرج: نظف الصمامات
ضوضاء مفرطة: تركيب غير محكم: شدّ التركيب
ملف التسخين الزائد: التشغيل المستمر: تقليل دورة التشغيل
تسرب السوائل: غشاء مهترئ: استبدل الغشاء

المضخة اللولبية أداة صغيرة الحجم لكنها فعّالة لإدارة السوائل في أنظمة الضخ. تعمل هذه المضخة باستخدام القوة الكهرومغناطيسية لتحريك السوائل داخل النظام. تُعدّ المضخة اللولبية مثالية للأجهزة الطبية، ومعدات المختبرات، والأجهزة المنزلية، والمعدات الصناعية، نظرًا لسهولة تشغيلها، وسرعة استجابتها، ودقتها العالية.

يستطيع المهندسون أو المشترون اختيار مضخة لولبية لنظام الضخ إذا كانوا على دراية بكيفية عملها، وأنواع المضخات اللولبية المتوفرة في السوق، والبيانات الفنية الخاصة بها، ومزاياها، وكيفية تشخيص أعطالها. كما يمكن للمستخدم ضمان كفاءة تشغيل المضخة اللولبية من خلال دراسة معايير مثل معدل التدفق والضغط المطلوبين لها بعناية.