Filtracja liniowa i wylotowa do pomp próżniowych

Dlaczego pompy próżniowe wymagają filtracji?

W świecie coraz bardziej zależnym od technologii próżniowej konsekwencje braku ochrony systemu próżniowego lub jego otoczenia mogą być kosztowne. Przez dziesięciolecia pompy próżniowe umożliwiały ewolucję nowych technologii i procesów w szybko rozwijających się gałęziach przemysłu, takich jak przetwórstwo spożywcze, farmaceutyka, elektronika, energia słoneczna, półprzewodniki i wiele innych. Procesy te generują różne zanieczyszczenia, które mogą spowodować katastrofalną awarię pompy próżniowej. Ponadto toksyczne zanieczyszczenia procesowe nie mogą przedostawać się do otaczającej atmosfery ze względów zdrowotnych i bezpieczeństwa.

W tym artykule wyjaśniono rolę, jaką odgrywa filtracja w kompletowaniu systemu próżniowego i jej wpływ na utrzymanie produktywności w procesach technologii próżniowej.

Technologia próżniowa i filtracja

Aby określić poziom filtracji próżniowej wymagany dla danego systemu, należy najpierw rozpoznać związek pomiędzy zmiennymi procesowymi. Pompa próżniowa służy do wyciągania powietrza z procesu lub układu zamkniętego i często napotyka zanieczyszczenia z procesu. Gdy pompa wyciąga powietrze z układu, wypuszcza tą samą ilość powietrza do atmosfery. Zasady próżni pokazują, że wraz ze wzrostem poziomu próżni w procesie maleje przepływ masowy przez pompę.

Natężenie przepływu procesu, poziom próżni, temperatura i ciśnienie pary – wszystkie te czynniki współdziałają ze sobą, tworząc ogromne wyzwanie przy opracowywaniu rozwiązań w zakresie filtracji próżniowej. Poziom próżni może również wpływać na właściwości fizyczne zanieczyszczenia, takie jak temperatura wrzenia. Zmiana temperatury wrzenia może spowodować przejście fazowe z cieczy w parę; dalszy wzrost złożoności procesu selekcji filtracji i separacji. Zrozumienie krytycznych interakcji między wszystkimi zmiennymi jest niezbędne do powodzenia lub niepowodzenia filtra lub separatora.

Przy projektowaniu skutecznego systemu próżniowego istnieją dwa konkurencyjne priorytety. Pierwszym z nich jest odpowiednie zabezpieczenie pompy próżniowej przed zanieczyszczeniami z procesu. Drugim jest optymalizacja wydajności systemu w dłuższym okresie czasu. Projektując system próżniowy, najważniejszym elementem procesu projektowania powinna być filtracja, aby zminimalizować problemy w terenie. Właściwa identyfikacja rodzaju zanieczyszczenia i ładunku na początku zapewnia zastosowanie właściwej technologii filtracji. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalizacji systemu.

 

Pompy próżniowe – filtracja wlotowa i wylotowa

Filtracja i separacja próżniowa to zarówno sztuka, jak i nauka. Koncepcja filtracji i separacji jest dość prosta: usuń wszelkie zanieczyszczenia ze strumienia powietrza lub gazu, zanim zanieczyszczenia przedostaną się do urządzenia. Jednakże usuwanie zanieczyszczeń staje się niezwykle złożone, gdy istnieją warunki próżniowe i wiele zmiennych procesowych. Zrozumienie celu filtracji wlotowej i wylotowej jest konieczne w celu określenia, gdzie w danej aplikacji wymagana jest filtracja.

Filtracja wlotowa

Ostatecznym celem wlotowego filtra próżniowego jest ochrona pompy przed zanieczyszczeniami z procesu. Typowy filtr cząstek stałych składa się z materiału takiego jak papier, przez który musi przejść powietrze, aby zostało oczyszczone. Istnieje wiele rodzajów środków do usuwania cząstek stałych, z których każdy ma różną liczbę mikronów i skuteczność usuwania. Mają różne właściwości fizyczne i chemiczne, dzięki czemu nadają się do różnych warunków pracy i zastosowań. Powszechnie stosowanymi mediami filtracyjnymi są papier, poliester, polipropylen, HEPA, ULPA i PTFE. Inne rodzaje mediów mogą obejmować adsorbenty, takie jak węgiel aktywny i aktywowany tlenek glinu, lub media koalescencyjne, które zwykle zawierają włókno szklane i są zastrzeżone.

Warto powtórzyć, że wiele procesów próżniowych jest niezwykle złożonych. Zaangażowanie przeszkolonego eksperta w dziedzinie filtracji na wczesnym etapie procesu projektowania i specyfikacji może zapobiec kosztownym błędom spowodowanym „samodzielnym wyborem” standardowego produktu filtracyjnego do złożonych zastosowań próżniowych.

Filtracja wydechowa

Aby nastąpiła pełna optymalizacja układu próżniowego, należy zająć się także stroną wydechową pompy próżniowej od początku, aby zminimalizować problemy w terenie.

Celem Filtra wylotowego jest ochrona środowiska przed emisją. Właściwe zajęcie się zanieczyszczeniami na wlocie pompy próżniowej to najlepsza strategia minimalizacji problemów na wylocie. Istnieją jednak zastosowania wymagające dodatkowej uwagi w zakresie jakości powietrza wylotowego, takie jak przygotowywanie/pakowanie żywności, medyczne systemy próżniowe, produkcja elektroniki i obiekty badawcze. Zastosowania te mogą wymagać wielu etapów filtracji, aby spełnić rygorystyczne wymagania dotyczące jakości powietrza w środowisku pracy.

Zestaw pomp próżniowych opracowanych przez producenta OEM na ogół zapewnia odpowiednią wydajność w zastosowaniach o lekkich i średnich obciążeniach, w których występuje niski poziom przenoszenia oleju i nieprzyjemny zapach. Jednakże środowiska o zerowej tolerancji dla tych problemów, takie jak laboratoria i szpitale, będą potrzebowały wysokowydajnych filtrów koalescencyjnych oleju, aby środowisko było znacznie czystsze i wolne od nieprzyjemnych zapachów.

Inne przypadki, w których odpowiednia byłaby dodatkowa filtracja gazów wydechowych, obejmują technologie pomp uszczelnionych olejem lub pompy pracujące w wyższych temperaturach. W takich okolicznościach konfiguracja rurociągów i umiejscowienie filtra wylotowego mgły olejowej może mieć znaczący wpływ na wydajność układu podciśnieniowego. Zaangażowanie przeszkolonego eksperta w dziedzinie filtracji na wczesnym etapie procesu projektowania i specyfikacji może zapobiec kosztownym błędom.

 

Filtracja dla pompy próżniowej – rodzaje zanieczyszczeń

Wszystko inne niż czyste powietrze przedostające się do wlotu pompy próżniowej lub wychodzące z wylotu może być szkodliwe. Istnieją trzy główne typy zanieczyszczeń, które wymagają szczegółowego przeglądu, ponieważ każdy z nich może reagować zupełnie inaczej w warunkach próżni.

• Cząstki stałe
• Płyn
• Para

Cząstki stałe są najczęstszym zanieczyszczeniem, które może uszkodzić pompę próżniową. Cząstki mogą mieć właściwości ścierne i występować w wielu postaciach stałych, przy czym najczęstszymi są proszek, pył, piasek lub duża masa. Większość cząstek jest niereaktywna i do tych zastosowań odpowiedni jest standardowy filtr próżniowy. Istnieją jednak zastosowania, w których cząstki mogą być niebezpiecznie reaktywne w przypadku wystawienia na działanie tlenu lub innych reaktywnych środków w zastosowaniach takich jak chemiczne osadzanie z fazy gazowej, metalurgia i hodowla kryształów krzemu. W takich okolicznościach dodanie do systemu standardowego filtra wlotowego próżni może nie zapewnić odpowiedniej ochrony sprzętu lub pracowników. W przypadku obecności lotnych cząstek konieczne są specjalne media i elementy, takie jak porty utleniające, zbiorniki i specjalne media filtracyjne, aby zapewnić odpowiednią ochronę systemów próżniowych i pracowników mających kontakt ze sprzętem.

Cieczy przed dostaniem się do pompy próżniowej może być znacznie trudniejsze, ponieważ może występować w różnych postaciach: śluzu, kropelek lub aerozolu (nie w postaci pary). Skuteczne systemy usuwania cieczy obejmują różne mechanizmy, takie jak przegrody, wkłady odmgławiające i komory rozprężne o niskiej prędkości przepływu, aby skutecznie oddzielać ciecze w różnych postaciach. Jeśli pompa próżniowa pobierze wystarczającą ilość cieczy z procesu, zasadniczo spowoduje to zalanie pompy, powodując bardzo szybko katastrofalną awarię. Zanieczyszczenia płynne obejmują wodę, rozpuszczalniki, oleje i różne chemikalia. Zastosowania, w których występują wyjątkowo duże ilości cieczy, wymagają ciągłej konserwacji filtra usuwającego ciecz. W takich okolicznościach z filtrem można zintegrować automatyczny system opróżniania, aby zminimalizować konserwację i zmaksymalizować czas trwania produkcji.

Para jest najtrudniejszym do wychwycenia spośród trzech zanieczyszczeń. Gdy proces rozpoczyna się w warunkach wyższej próżni, ciecze przechodzą w fazę gazową. Aby uniknąć zassania przez pompę, opary muszą zostać skondensowane z powrotem do stanu ciekłego, aby istniała większa szansa na ich odzyskanie. Aby skroplić pary, należy wprowadzić znaczną redukcję temperatury Delta (ΔT), aby para mogła powrócić do stanu ciekłego. Wymagana ΔT opiera się na ciśnieniu pary cieczy i punkcie rosy systemu. Skuteczną separację można osiągnąć stosując wielostopniową technologię kondensacji i filtracji pary, która zapewnia „zimne” powierzchnie, na których może nastąpić kondensacja. W przypadku śladowych ilości oparów pochodzących z procesu można zastosować technologie adsorbcyjne jako skuteczną alternatywę dla technologii kondensacyjnych.

 

Kompletny system

Jak wspomniano, innowacyjne gałęzie przemysłu w dalszym ciągu wykorzystują technologię próżniową do wzrostu i ewolucji; niezawodne i kompletne systemy próżniowe są niezbędne do ciągłego sukcesu i zrównoważonego rozwoju. Filtrację często podejmuje się później, a gdy pojawia się problem, naprawa awaryjna może być kosztowna i stresująca dla zaangażowanych osób.

System pompy próżniowej jest niekompletny bez odpowiedniego zabezpieczenia filtracji i separacji. Biorąc pod uwagę wszystkie zmienne procesowe i potencjalne opcje filtracji, odpowiednie zabezpieczenie pompy próżniowej może stanowić wyzwanie. Współpraca z ekspertami w dziedzinie filtracji próżniowej na wczesnych etapach projektowania i specyfikacji pozwoli zaoszczędzić pieniądze i zapobiegnie niezliczonym przyszłym godzinom frustracji inżynierów i operatorów. Właściwe rozwiązanie w zakresie filtracji i separacji nie tylko pomoże użytkownikom zaoszczędzić na kosztach konserwacji i zużyciu energii, ale może także pomóc poprawić bezpieczeństwo i morale pracowników dzięki spójnemu czasowi sprawności procesu i wyższej jakości wyników. Niezależnie od tego, czy chodzi o ochronę pompy, czy ochronę środowiska, wdrożenie odpowiednich technologii filtracji i separacji uzupełni system.

Solberg Manufacturing szczyci się elastycznością i wydajnością w przekształcaniu wyzwań związanych z filtracją w rozwiązania filtracyjne. Skontaktuj się z nami aby dowiedzieć się więcej o tym, jak filtracja próżniowa może przyczynić się do ciągłego sukcesu Twojego systemu próżniowego.