بوستر وکیوم

بوستر وکیوم پمپ(روتس ، توربومولوکولار، دیافراگمی و اسکرو)  تجهیز جابجایی مثبت(Positive displacement) است که به عنوان یک تقویت‌کننده خلأ در سیستم‌های وکیوم صنعتی به کار می‌رود.  فناوری بوستر وکیوم از دهه‌های میانی قرن بیستم در صنایع شیمیایی و فلزی معرفی شد. دلیل توسعه این فناوری نیاز صنایع به کاهش زمان فرایند‌های تخلیه و پایداری فشار نهایی خلاء در سیستم‌های تولیدی بود. امروزه تقریباً تمام خطوط صنعتی پیشرفته از بوستر وکیوم در کنار پمپ‌های اولیه استفاده می‌کنند، چرا که نبود آن عملاً باعث کاهش بهره‌وری می‌شود.

🤔بوستر وکیوم پمپ چیست؟

بوستر وکیوم پمپ، یکی از کلیدی‌ترین تجهیزات در سیستم‌های خلأ صنعتی است که به‌عنوان پمپ وکیوم ثانویه در کنار یک پمپ اولیه (Backing Pump) به کار می‌رود. این پمپ به‌تنهایی قادر به ایجاد خلأ از فشار اتمسفریک نیست، اما با افزایش دبی جرمی گاز (Mass Flow) و می‌تواند بسته به طراحی سیستم، زمان تخلیه و رسیدن به فشار خلاء نهایی را تا 60–70٪ کاهش دهد. این ویژگی در خطوط تولید پیوسته، یک مزیت رقابتی جدی محسوب می‌شود. در عمل، بوستر وکیوم پمپ مانند یک «تقویت‌کننده هوشمند» عمل می‌کند که بهره‌وری کل سیستم وکیوم را به سطح صنعتی پیشرفته می‌رساند. بوستر وکیوم پمپ یک «پمپ قوی‌تر» نیست؛ بلکه پمپ مکمل است. وظیفه اصلی آن افزایش جرم جریان گاز (Mass Flow)   یا دبی (جرم جریان گاز گزرنده  از سطح در واحد زمان) در فشارهای پایین است؛ جایی که اغلب پمپ‌های اولیه به‌تنهایی راندمان مطلوبی ندارند.

به بیان ساده:

• پمپ اولیه خلأ ایجاد می‌کند
• بوستر وکیوم پمپ خلأ را سریع‌تر و پایدارتر می‌کند

این تفکیک نقش، نکته‌ای بسیار مهم در انتخاب صحیح بوستر وکیوم پمپ است.

🔍انواع بوستر وکیوم پمپ Booster Vacuum Pump

1️⃣بوستر وکیوم روتس Roots Vacuum Booster

🔸 ساختارروتس وکیوم پمپ:

• شامل دو روتور لوب‌دار (معمولاً دو یا سه لوب) که به‌صورت کاملاً هم‌زمان می‌چرخند.
• روتورها هیچ تماس فیزیکی با هم یا با بدنه ندارند.
• هم‌زمانی روتورها توسط چرخ‌دنده‌های تایمینگ در خارج از محفظه وکیوم تأمین می‌شود.
• محفظه کاملاً خشک است (بدون روغن در ناحیه وکیوم).

🔸 عملکرد وکیوم روتس :

گاز در حجم‌های مشخص به دام افتاده و از ورودی به خروجی منتقل می‌شود.تراکم داخلی انجام نمی‌شود؛ به همین دلیل نیاز به پمپ پشتی (Backing Pump) دارد.

🔸 ویژگی‌های روتس وکیوم :

• فشار: از حدود 300 mbar تا 10⁻³ mbar
• دبی: بسیار بالا
• حساس به اختلاف فشار زیاد
• رایج‌ترین نوع بوستر صنعتی

🔸 تفاوت روتس وکیوم پمپ‌ها دو لوب و سه لوب:

روتورهای دو لوب به دلیل سرعت چرخش بالاتر، امکان پمپاژ گاز با ظرفیت بیشتر را فراهم می‌کنند.روتورهای سه لوب به‌دلیل طراحی بهینه‌تر، راندمان بالاتر و نشتی گاز کمتر دارند.

2️⃣بوستر روتاری لوب (Rotary Lobe Booster)

🔸 ساختار بوستر روتاری لوب:

• بسیار شبیه بوستر روتس است، اما:
  • طراحی لوب‌ها می‌تواند شکل هندسی متفاوت‌تری داشته باشد.
  • تلرانس‌ها معمولاً کمتر و طراحی برای کاهش ضربان گاز بهینه‌تر است.
• دارای دو روتور لوب‌دار هم‌زمان‌شده با گیربکس.

🔸 عملکرد بوستر روتاری لوب:

انتقال گاز به‌صورت جابه‌جایی مثبت، مشابه روتس است و در برخی برندها به‌عنوان نسخه بهینه‌شده روتس شناخته می‌شود.

🔸 تفاوت بوستر روتاری لوب با  بوستر روتس

• نرم‌تر، صدای کمتر
• در برخی فشارها راندمان بالاتر

🔸 محدوده کاری پمپ بوستر روتاری لوب:

مشابه روتس، ولی پایدارتر در برخی فشارها

3️⃣بوستر اسکرو (Screw Vacuum Booster)

🔸 ساختار پمپ بوستر اسکرو

• شامل دو روتور مارپیچی (نر و ماده) که داخل یک محفظه قرار دارند.
• روتورها ممکن است:
  • خشک (Dry Screw)
  • یا با روغن خنک‌کاری‌شده باشند (بسته به طراحی)
• فاصله روتورها دقیق و کنترل‌شده است.

🔸 عملکرد بوستر پمپ اسکرو:

گاز در امتداد محور مارپیچ حرکت می‌کند. برخلاف روتس، مقداری تراکم داخلی اتفاق می‌افتد.

🔸 ویژگی بوستر اسکرو:

• تحمل بهتر اختلاف فشار
• مناسب برای گازهای آلوده یا خورنده
• مصرف انرژی پایدارتر در برخی کاربردها

🔸 محدوده کاری بوستر اسکرو:

• فشار: از اتمسفر تا حدود 10⁻² یا 10⁻³ mbar
• دبی: بالا تا متوسط

4️⃣بوسترهای چندمرحله‌ای و سیستم‌های ترکیبی

‎ 🔸 ساختار بوسترهای چندمرحله‌ای :

• ترکیبی از:
  • چند مرحله روتس
  • یا روتس + اسکرو
  • یا توربو + پمپ مکانیکی
• ترکیب چند پمپ (مثلاً :روتس + اسکرو + پمپ روغنی یا توربو)
• هر مرحله برای یک بازه فشار خاص طراحی شده است.

🔸 عملکرد بوسترهای چندمرحله‌ای:

افزایش تدریجی سرعت پمپاژ و کاهش فشار در چند مرحله که باعث

کنترل بهتر شوک فشاری و بار مکانیکی می شود.

🔸 ویژگی کلیدی بوستر پمپ‌های چندمرحله‌ای

• سیستم‌های بزرگ و پیچیده
• استفاده در خلأ عمیق یا خطوط تولید پیوسته

🔸 محدوده کاری بوستر پمپ‌های چندمرحله‌ای

• از اتمسفر تا 10⁻⁶ mbar یا پایین‌تر

نوع بوستر	محدوده فشار کاری معمول	دبی نسبی	نیاز به پمپ پشتی	تماس قطعات در محفظه وکیوم	ساختار مکانیکی	تراکم داخلی	کاربردهای مخصوص شاخص	مزیت اصلی	محدودیت اصلی
بوستر روتس (Roots)	300 mbar تا 10⁻³ mbar	بسیار بالا	بله (ضروری)	ندارد	دو روتور لوب‌دار هم‌زمان با گیربکس تایمینگ	ندارد	کوره خلأ، وکیوم فرمینگ، ریخته‌گری تحت خلأ، خشک‌کن صنعتی، سیستم خلأ مرکزی	دبی بسیار بالا، ساختار ساده	حساس به اختلاف فشار، نیاز حتمی به پمپ پشتی
بوستر روتاری لوب	مشابه روتس	بسیار بالا	بله	ندارد	روتورهای لوب‌دار با هندسه بهینه‌شده	ندارد	خطوط تولید پیوسته، بسته‌بندی تحت خلأ، صنایع غذایی	صدای کمتر، دوام بالاتر	قیمت بالاتر نسبت به روتس ساده
بوستر اسکرو (Screw)	اتمسفر تا 10⁻² / 10⁻³ mbar	بالا تا متوسط	معمولاً بله	ندارد	دو روتور مارپیچی (خشک یا روغنی)	دارد (نسبی)	صنایع شیمیایی، پتروشیمی، دارویی، گاز آلوده یا خورنده، فرایندهای بخار‌دار	تحمل فشار بالا، مناسب گاز آلوده	ساختار پیچیده، هزینه بالاتر
بوستر چندمرحله‌ای / ترکیبی	اتمسفر تا 10⁻⁶ mbar و پایین‌تر	بسیار بالا (سیستمی)	وابسته	وابسته به طراحی	ترکیب روتس، اسکرو، توربو یا پمپ روغنی در چند مرحله	دارد	PVD/CVD، نیمه‌هادی، اپتیک، تحقیقاتی، اتاق خلأ بزرگ	کنترل دقیق خلأ، پایداری بالا	هزینه و پیچیدگی زیاد

⚙️ طرز کار بوستر وکیوم پمپ‌‌‌ Booster Vacuum Pump

وظیفه اصلی پمپ بوستر وکیوم افزایش دبی در فشارهای پایین است. اغلب بوستر وکیوم پمپ‌ها به‌تنهایی قادر به ایجاد خلأ از فشار اتمسفریک نیستند و همواره به‌عنوان پمپ ثانویه در کنار یک پمپ اولیه (Backing Pump) استفاده می‌شوند.

• عملکرد مؤثر بوستر تابع دو عامل اصلی است:

1. حجم جابجا شده در هر دور چرخش
2. اختلاف فشار بین ورودی و خروجی (که توسط پمپ پشتیبان تعیین می‌شود)

🧩 راه‌اندازی مرحله‌به‌مرحله (Start-up)بوستر وکیوم پمپ

1️⃣راه‌اندازی پمپ پشتیبان  : (Backing pump)

 ابتدا پمپ اولیه فشار سیستم را کاهش می‌دهد

ابتدا پمپ پشتیبان (مثلاً رینگ آبی یا روغنی) راه‌اندازی می‌شود تا فشار داخل سیستم به محدوده‌ای برسد که بوستر بتواند بار مکانیکی و حرارتی را تحمل کند (معمولاً تا فشار تعیین‌شده توسط سازنده، مثلاً چند ده میلی‌بار).

2️⃣اطمینان از فشار ورودی مناسب‎:  

در فشار مناسب بوستر وارد مدار می‌شود

وقتی پمپ پشتیبان به فشار هدف رسید، مقدار فشار ورودی به بوستر چک می‌شود. فشار ورودی باید در محدوده‌ای باشد که استارت ایمن بوستر را ممکن سازد.

3️⃣شروع حرکت بوستر با بای‌پس باز:  

بوستر معمولاً در ابتدا با بای‌پس ولو باز یا در حالت کم‌بار شروع می‌شود تا از ایجاد اختلاف فشار زیاد بین ورودی و خروجی جلوگیری شود و گشتاور راه‌اندازی پایین بماند.

4️⃣افزایش تدریجی بار (تنظیم تدریجی بای‌پس):

بوستر با افزایش دبی، تخلیه را تسریع می‌کند

  پس از رسیدن بوستر به سرعت کاری تنظیم‌شده، بای‌پس به‌تدریج بسته می‌شود. در این مرحله جریان گاز از مسیر اصلی عبور کرده و بوستر عملاً «درگیر» می‌شود؛ جریان و فشار‌ها با دقت پایش می‌گردد.

5️⃣رسیدن به حالت پایدار:

  گاز به پمپ اولیه منتقل شده و فشرده شده و از سیستم خارج می‌شود

هنگامی که فشار ورودی/خروجی و جریان مطابق با پروفایل عملکرد تعیین‌شده قرار گرفت، سیستم وارد حالت بهره‌برداری پیوسته می‌شود.

• نکته فنی بسیار مهم

عملکرد بوستر به‌شدت به اختلاف فشار ورودی و خروجی وابسته است. در صورت افزایش بیش از حد این اختلاف فشار:

• گشتاور موتور افزایش می‌یابد
• دمای کاری بالا می‌رود
• احتمال آسیب مکانیکی جدی وجود دارد

به همین دلیل، وجود شیر بای‌پس (Bypass Valve) برای محافظت از بوستر کاملاً ضروری است

 

🏭 کاربردهای بوستر وکیوم پمپ

کاربردهای اصلی روتس وکیوم  پمپ در صنایع مختلف:

• دارویی و پزشکی: خشک‌سازی، فریزدرایر، تقطیر
• غذایی و بسته‌بندی: بسته‌بندی وکیوم، افزایش ماندگاری محصولات
• شیمیایی و پتروشیمی: بازیافت حلال‌ها، انتقال گازهای فرآیندی
• فلزی و متالورژی: ریخته‌گری تحت خلأ، ذوب و جوشکاری
• الکترونیک و نیمه‌هادی‌ها: تولید چیپ و قطعات حساس
• پلاستیک و لاستیک: قالب‌گیری تحت خلأ

⭐مزایا و ویژگی‌های بوستر وکیوم پمپ

1. افزایش چشمگیر سرعت تخلیه سیستم:
   با افزایش دبی مؤثر مکش، زمان رسیدن سیستم به خلأ مطلوب به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
2. کاهش بار مکانیکی پمپ اولیه:
   بوستر بخشی از اختلاف فشار را بر عهده گرفته و تنش مکانیکی وارد بر پمپ اولیه را کم می‌کند.
3. بهبود راندمان کلی سیستم وکیوم:
   تقسیم مناسب وظایف بین پمپ‌ها باعث عملکرد پایدارتر و کارآمدتر کل سیستم می‌شود.
4. مصرف انرژی کمتر در مقیاس سیستم:
   کاهش بار کاری پمپ اولیه منجر به کاهش توان مصرفی کل سیستم وکیوم می‌گردد.
5. عملکرد کاملاً خشک و بدون آلودگی:
   در بوسترهای خشک (مانند روتس)، هیچ‌گونه روغن یا سیال کاری وارد فرآیند نمی‌شود.
6. قابلیت کارکرد پیوسته صنعتی (Continuous Duty):
   طراحی بوسترها به‌گونه‌ای است که برای کار مداوم و طولانی‌مدت صنعتی مناسب باشند.

✴️تطابق بوستر وکیوم پمپ با پمپ اولیه؛ مهم‌ترین اصل انتخاب

1️⃣روتس وکیوم (Roots Vacuum Booster)

🔶تطابق با پمپ پشتیبان: کاملاً الزامی و حیاتی

بوستر وکیوم روتس هیچ‌گونه تراکم داخلی ندارد

• فشار خروجی آن تقریباً برابر فشار ورودی پمپ پشتیبان است
• پمپ پشتیبان باید:

• • دبی کافی داشته باشد
  • زودتر از بوستر وارد مدار شود

نتیجه مهندسی: بدون پمپ پشتیبان مناسب، بوستر روتس عملاً غیرقابل استفاده است.

2️⃣بوستر روتاری لوب (Rotary Lobe Booster)

🔶تطابق با پمپ پشتیبان: کاملاً الزامی و حیاتی

• از نظر اصول کاری تفاوت ماهوی با بوستر روتس ندارد
• همان محدودیت اختلاف فشار را دارد
• اغلب برای حفاظت سیستم به بای‌پس و یا اینورتر مجهز می‌شود

نتیجه: تطابق دقیق با پمپ پشتیبان ضروری و اجتناب‌ناپذیر است.

3️⃣بوستر وکیوم اسکرو (Screw Vacuum Booster)

🔶وضعیت تطابق: وابسته به طراحی (شرطی)

• برخی مدل‌ها دارای تراکم داخلی نسبی هستند
• می‌توانند فشار خروجی بالاتری را تحمل کنند
• در بعضی کاربردها نقش پمپ اصلی را ایفا می‌کنند و یا با پمپ پشتیبان کوچک‌تر کار می‌کنند. اما در خلأ عمیق یا دبی‌های بالاهمچنان وجود پمپ پشتیبان توصیه یا الزامی است.

نتیجه: تطابق لازم است، اما الزام مطلق مانند روتس ندارد.

4️⃣بوسترهای چندمرحله‌ای / سیستم‌های ترکیبی

🔶 وضعیت تطابق: کاملاً طراحی‌محور و سیستمی

• در این سیستم‌ها هر مرحله، پمپ پشتیبان مرحله بعدی است
• تطابق بین مراحل بر اساس موارد زیر است:
  • دبی
  • فشار انتقالی
  • زمان و ترتیب راه‌اندازی

نتیجه: تطابق نه‌تنها صادق است، بلکه هسته اصلی طراحی سیستم محسوب می‌شود.

 

✅ اصول کلیدی تطابق روتس وکیوم با پمپ اولیه

در انتخاب صحیح سیستم وکیوم، رعایت نکات زیر ضروری است:

• ظرفیت روتس وکیوم نباید بیش از توان تخلیه پمپ اولیه باشد
• ظرفیت پمپ پشتیبان معمولاً باید حدود یک‌سوم تا یک‌چهارم ظرفیت بوستر باشد
• فشار مناسب ورود بوستر وکیوم روتس به مدار باید دقیقاً مشخص شود
• رفتار پمپ اولیه در فشارهای پایین بررسی گردد
• روتس وکیوم نسبت به نشتی‌ها حساس‌تر از پمپ اولیه است
• روتس وکیوم برای کار پیوسته طراحی شده است، نه استارت–استاپ مکرر
  (روشن و خاموش شدن‌های زیاد عمر یاتاقان و گیربکس را کاهش می‌دهد)

نوع بوستر	مثال ظرفیت بوستر	مثال ظرفیت پمپ پشتیبان	نسبت تطابق
روتس	1000 m³/h	250–330 m³/h	1/3 – 1/4
روتاری لوب	600 m³/h	~200 m³/h	~1/3
اسکرو	500 m³/h	0 یا 100 m³/h	وابسته
چندمرحله‌ای	سیستمی	سیستمی	طراحی‌محور

💡 دبی نهایی سیستم وکیوم با کدام پمپ تعیین می‌شود؟

دبی نهایی سیستم همواره توسط پمپی تعیین می‌شود که در فشار کاری موردنظر، کمترین دبی مؤثر را دارد. یعنی در هر فشار مشخص، ضعیف‌ترین لینکِ زنجیره دبی را محدود می‌کند.

دبی نهایی (Effective Pumping Speed) در یک سیستم شامل پمپ اولیه + بوستر روتس، به‌صورت مستقل توسط بوستر تعیین نمی‌شود؛ بلکه نتیجه‌ی تعامل هیدرولیکی–گازی بین هر دو پمپ است. با این حال، نقش هر کدام متفاوت و مشخص است.

• مثال عددی کاربردی

• پمپ اولیه:  300 m³/h
• بوستر روتس:  1500 m³/h

📑 نتیجه: دبی نهایی سیستم  300 m³/h نیست که بوستر آن را 1500 کند. در فشارهای پایین که در پمپ وکیوم پشتیبان کاهش چشمگیر دبی را خواهیم داشت، سیستم در این فشارهای پایین دبی چند برابری را ثبت میکند و سعت رسیدن به خلاء را زیاد می‌کند. اما تخلیه نهایی جرم گاز همچنان به 300 m³/h محدود است

• اگر پمپ اولیه به 600 m³/h  ارتقا یابد:
• دبی مؤثر سیستم افزایش واقعی پیدا می‌کند
• اختلاف فشار روی بوستر کاهش می‌یابد
• راندمان و ایمنی بالا می‌رود

🏢 نمایندگی فروش بوستر وکیوم پمپ | آریا گشتاور مانا

شرکت آریا گشتاور مانا به‌عنوان تأمین‌کننده تخصصی تجهیزات وکیوم صنعتی، خدمات زیر را ارائه می‌دهد:

• مشاوره فنی انتخاب بوستر وکیوم پمپ
• فروش انواع بوستر وکیوم
• تأمین قطعات یدکی
• نصب و سرویس تخصصی

📤جمع‌بندی

بوستر وکیوم پمپ ، یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم‌های وکیوم صنعتی مدرن است که نقش اصلی آن افزایش سرعت ایجاد  خلأ است.
اما ارزش واقعی آن زمانی نمایان می‌شود که درست انتخاب شود.

انتخاب صحیح بوستر وکیوم پمپ:

• سرعت، پایداری و راندمان سیستم را افزایش می‌دهد
• هزینه‌های انرژی و نگهداری را کاهش می‌دهد
• عمر کل سیستم وکیوم را افزایش می‌دهد

اگر سیستم وکیوم شما نیازمند خلأ پایدار، سریع و اقتصادی است، انتخاب آگاهانه بوستر وکیوم پمپ می‌تواند نقطه عطف عملکرد شما باشد