غرفة تفريغ
غرفة التفريغ عبارة عن حاوية صلبة تُسحب منها الهواء والغازات الأخرى بواسطة مضخة تفريغ . ينتج عن ذلك بيئة منخفضة الضغط داخل الغرفة، تُعرف عادةً باسم الفراغ . تُمكّن بيئة الفراغ الباحثين من إجراء تجارب فيزيائية أو اختبار أجهزة ميكانيكية يجب أن تعمل في الفضاء الخارجي (على سبيل المثال)، أو لعمليات مثل التجفيف بالتفريغ أو الطلاء بالتفريغ . تُصنع الغرف عادةً من معادن قد تحجب أو لا تحجب المجالات المغناطيسية الخارجية المُطبقة، وذلك اعتمادًا على سُمك الجدار والتردد والمقاومة والنفاذية للمادة المستخدمة. بعض المواد فقط مناسبة للاستخدام في بيئة الفراغ.
تحتوي الحجرات عادةً على منافذ متعددة، مغطاة بحواف تفريغ ، للسماح بتركيب الأجهزة أو النوافذ في جدران الحجرة. في تطبيقات التفريغ المنخفض إلى المتوسط، تُغلق هذه المنافذ بحلقات مطاطية دائرية . أما في تطبيقات التفريغ العالي، فتُصنع الحواف على شكل شفرات حادة، تقطع حشية نحاسية عند تثبيت الحافة بالمسامير.
يُعد نوع من غرف الفراغ المستخدمة بشكل متكرر في مجال هندسة المركبات الفضائية هو غرفة الفراغ الحراري ، والتي توفر بيئة حرارية تمثل ما قد تتعرض له المركبة الفضائية في الفضاء.
مواد غرفة التفريغ
يمكن تصنيع غرف التفريغ من مواد عديدة. "تُعدّ المعادن من أكثر مواد غرف التفريغ شيوعًا." [ 1 ] وتُؤخذ في الاعتبار عوامل القوة والضغط والنفاذية عند اختيار مادة الغرفة. ومن المواد الشائعة:
- الفولاذ المقاوم للصدأ
- الألومنيوم
- الفولاذ الطري
- النحاس
- سيراميك عالي الكثافة
- زجاج
- أكريليك
- الفولاذ المقوى
إزالة الغازات بالتفريغ
إزالة الغازات بالتفريغ هي عملية إزالة الغازات المحتبسة في الخليط أثناء مزج المكونات باستخدام التفريغ. [ 2 ] ولضمان الحصول على قالب خالٍ من الفقاعات عند مزج الراتنج والمطاط السيليكوني والراتنجات الصلبة بطيئة التصلب، يلزم استخدام حجرة تفريغ. تُستخدم حجرة تفريغ صغيرة لإزالة الهواء (فقاعات الهواء) من المواد قبل تصلبها. العملية بسيطة نسبيًا، حيث تُخلط مادة الصب أو القولبة وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة.
عملية
بما أن المادة قد تتمدد من 4 إلى 5 أضعاف حجمها الأصلي تحت الفراغ، يجب أن يكون وعاء الخلط كبيرًا بما يكفي لاستيعاب حجم يعادل أربعة إلى خمسة أضعاف كمية المادة الأصلية المراد تفريغها، وذلك للسماح بالتمدد؛ وإلا، فسوف تفيض المادة من أعلى الوعاء، مما يستدعي تنظيفًا يمكن تجنبه. يُوضع وعاء المادة بعد ذلك في حجرة التفريغ، ويتم توصيل مضخة التفريغ وتشغيلها. بمجرد أن يصل الفراغ إلى 29 بوصة زئبقية (عند مستوى سطح البحر)، ستبدأ المادة بالارتفاع (مما يشبه الرغوة ). وعندما تنخفض المادة، ستستقر وتتوقف عن الارتفاع. يستمر التفريغ لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق أخرى للتأكد من إزالة كل الهواء من المادة. بمجرد انقضاء هذه المدة، تُطفأ مضخة التفريغ ويُفتح صمام تحرير حجرة التفريغ لمعادلة ضغط الهواء. تُفتح حجرة التفريغ، وتُزال المادة، وتصبح جاهزة للصب في القالب.
على الرغم من أن أقصى فراغ يمكن تحقيقه نظريًا عند مستوى سطح البحر يبلغ 29.921 بوصة زئبقية (Hg)، إلا أن هذا يختلف اختلافًا كبيرًا مع ازدياد الارتفاع. فعلى سبيل المثال، في دنفر، كولورادو ، على ارتفاع ميل واحد (1.6 كم) فوق مستوى سطح البحر، لا يمكن تحقيق فراغ على مقياس الزئبق إلا بمقدار 24.896 بوصة زئبقية.
للحفاظ على المادة خالية من الهواء، يجب صبها ببطء في تيار عالٍ وضيق بدءًا من زاوية صندوق القالب أو القالب نفسه، مع السماح للمادة بالتدفق بحرية داخل تجويف الصندوق أو القالب. عادةً، لا تُدخل هذه الطريقة أي فقاعات هواء جديدة إلى المادة المفرغة من الهواء. ولضمان خلو المادة تمامًا من فقاعات الهواء، يمكن وضع القالب/صندوق القالب بالكامل في الحجرة لبضع دقائق إضافية؛ مما يُساعد المادة على التدفق إلى المناطق الصعبة في القالب/صندوق القالب.
التجفيف بالتفريغ
قد يتراكم الماء والسوائل الأخرى على المنتج أثناء عملية الإنتاج. "غالباً ما يُستخدم التفريغ الهوائي كطريقة لإزالة الماء الزائد والممتص (أو المذيبات الأخرى) من المنتج. وعند دمجه مع الحرارة، يُمكن أن يكون التفريغ الهوائي طريقة فعالة للتجفيف." [ 3 ] [ 4 ]
أكبر غرفة تفريغ في العالم
يضمّ مرفق الطاقة الفضائية التابع لناسا أكبر غرفة تفريغ في العالم. بُني عام ١٩٦٩، ويبلغ ارتفاعه ٣٧ مترًا (١٢٢ قدمًا) وقطره ٣٠ مترًا (١٠٠ قدم) ، ويُحيط بمساحة على شكل رصاصة . شُغّل في الأصل لإجراء دراسات حول الطاقة النووية الكهربائية في ظروف التفريغ، ولكن أُخرج من الخدمة لاحقًا. أُعيد تشغيله مؤخرًا لاختبار أنظمة دفع المركبات الفضائية . تشمل الاستخدامات الحديثة اختبار أنظمة الهبوط بالوسائد الهوائية لمركبة مارس باثفايندر ومركبتي استكشاف المريخ ، سبيريت وأوبورتيونيتي، في ظروف جوية مُحاكاة للمريخ.
كل ذراع من أذرع كاشفات ليغو في ليفينغستون ، لويزيانا ، وهانفورد ، واشنطن ، عبارة عن غرفة مفرغة يبلغ طولها 4 كيلومترات (2.5 ميل) . أما حلقة مصادم الهادرونات الكبير فهي عبارة عن أنبوب مفرغ من الهواء يبلغ طوله 27 كيلومترًا (17 ميلًا) .
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ دانييلسون، دكتوراه. "اختيار مواد الفراغ المناسبة" (ملف PDF) . مختبر الفراغ. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 24 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2012 .
- ↑ "إزالة الغازات من الإيبوكسي والسيليكون بالتفريغ" (ملف PDF) . شركة LACO Technologies . تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2012 .
- ↑ "التجفيف بالتفريغ" (ملف PDF) . شركة LACO Technologies . تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2012 .
- ↑ دانييلسون، فيل. "إزالة الماء في أنظمة التفريغ: التسخين أم الأشعة فوق البنفسجية؟" (ملف PDF) . مختبر التفريغ. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 16 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2012 .
- أنظمة التفريغ
- معدات المختبر