مناقشة موجزة حول مضخات التعبئة الخزفية: المبادئ والمزايا والتطبيقات
1. ما هي مضخة التعبئة الخزفية:
مضخة التعبئة الخزفية هي جهاز نقل سوائل دقيق، مصنوع من مواد سيراميكية عالية الأداء (مثل الزركونيا والألومينا). صُممت خصيصًا لنقل السوائل وتوزيعها بكميات كبيرة، مما يتطلب نظافة عالية ومقاومة عالية للتآكل ودقة عالية. بالمقارنة مع المضخات المعدنية أو البلاستيكية التقليدية، تتميز مكوناتها الخزفية بمقاومة عالية للتآكل، وخمول كيميائي، وتعقيم، كما تتحمل الوسائط المسببة للتآكل، ومعلقات الجسيمات، والتعقيم في درجات حرارة عالية.
يعتمد مبدأ عملها عادةً على الحركة الترددية الميكانيكية أو الدفع الهوائي. تتحكم في معدل التدفق من خلال التعاون الدقيق بين المكابس والأكمام الخزفية، وتدمج تغذية راجعة من المستشعر لتحقيق تحكم حلقة مغلقة، مما يضمن دقة التعبئة تصل إلى مستوى الميكرولتر. تسمح صلابة المواد الخزفية (أعلى من HRA88) ومعامل الاحتكاك المنخفض (0.02) لها بالعمل لفترة طويلة دون تزييت، مما يتجنب مشكلة تسرب المضخات المعدنية الناتجة عن التآكل. في الوقت نفسه، تلبي نعومة سطحها (را≤0.1μm) ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية (قادرة على تحمل التعقيم بالبخار فوق 140 درجة مئوية) متطلبات التعقيم في صناعات مثل الأدوية (مثل تعبئة اللقاحات) والأغذية والمشروبات ومستحضرات التجميل. تضمن عدم التلوث والتسرب، ومعدل خطأ منخفض يصل إلى ±0.5٪. وفي الوقت نفسه، فإن عمرها الافتراضي أطول بكثير من عمر المضخات المعدنية التقليدية، وتتوافق مع المعايير الصارمة مثل ممارسات التصنيع الجيدة وFDA.
2. مجالات التطبيق والمواد الخزفية الأساسية لمضخات التعبئة الخزفية:
بفضل دقتها وموثوقيتها، أصبحت مضخات التعبئة الخزفية معدات أساسية للتحكم في السوائل في العديد من الصناعات. في صناعة الأدوية، يُعد إنتاج الحقن المعقمة حساسًا للغاية للأيونات المعدنية، ويمكن لمكابس الزركونيا في المضخات الخزفية ضمان خلو الأدوية السائلة عالية القيمة، مثل اللقاحات والمضادات الحيوية، من التلوث. في مجال الطاقة الجديدةفي البطاريات، يتطلب نقل الإلكتروليتات ترسيب أيونات الحديد أقل من 0.1 جزء في المليار، كما أن مقاومة المضخات الخزفية للتآكل تُحسّن بشكل كبير من عمر دورة البطاريات. في تصنيع أشباه الموصلات، يتطلب طلاء المقاوم الضوئي معدل نبض أقل من 0.5% لتجنب التقشر، لذا يصبح استقرار إنتاج المضخات الخزفية أمرًا بالغ الأهمية. علاوة على ذلك، في عملية التلميع الكيميائي الميكانيكي (سي إم بي)، يمكن لخاصية عدم تساقط الجسيمات أن تقلل من عيوب الرقاقة. تعتمد صناعات الأغذية ومستحضرات التجميل أيضًا على المضخات الخزفية. في إنتاج مسحوق حليب الأطفال، تتجنب مقاومة المضخات الخزفية للتعقيم في درجات الحرارة العالية التلوث الناتج عن المواد القابلة للرشح من المضخات البلاستيكية. بالنسبة لملء الجوهر، تضمن تقنية عدم النبض ثبات المحتوى في كل زجاجة. في مجالي الكيمياء والبترول، يبلغ عمر خدمة المضخات الخزفية عند نقل المحفزات ثلاثة أضعاف عمر المضخات المعدنية التقليدية، كما تتحمل هياكل مضخات كربيد السيليكون ضغطًا عاليًا يصل إلى 30 ميجا باسكال، مما يُلبي متطلبات ظروف العمل القاسية. يجمع هذان المجالان السعي الدؤوب لتحقيق أقصى درجات الدقة والنقاء والاستقرار، وتُعدّ المضخات الخزفية الحل التقني الأمثل لتلبية هذه المتطلبات.
3. الأنواع الهيكلية لمضخات التعبئة الخزفية:
يمكن تقسيم مضخات التعبئة الخزفية إلى أنواع مختلفة وفقًا لمبادئ عملها وتصميماتها الهيكلية، حيث يكون كل نوع مناسبًا لسيناريوهات ذات متطلبات مختلفة من اللزوجة والدقة والنظافة.
(1) نوع المكبس: يعتمد على الحركة الخطية الترددية للمكبس الخزفي في جسم المضخة، ويحقق شفط وتفريغ السائل عن طريق تغيير حجم تجويف المضخة.
(2) نوع الصمام الدوار: يتكون من صمام دوار ومكبس سيراميك وجسم مضخة، ويقوم الصمام الدوار بتبديل حالة الاتصال بين مدخل السائل ومخرج السائل، ويتعاون مع حركة المكبس لإكمال شفط السائل وحقنه.
(3) نوع الحجاب الحاجز: يستخدم الحجاب الحاجز الخزفي كعنصر مرن، ويحقق توصيل السائل عن طريق تغيير حجم تجويف المضخة من خلال التشوه الترددي للحجاب الحاجز.
(4) نوع المسمار: يتكون من برغي سيراميكي وجسم مضخة، عندما يدور المسمار، فإنه يدفع السائل من خلال الخيوط لتحقيق توصيل مستمر وخالٍ من النبضات.
(5) نوع التروس: يتكون من ترسين سيراميكيين متشابكين، عندما تدور التروس، يتم توصيل السائل من خلال تغيير الحجم بين الأسنان.