حبابزدایی به کمک ایجاد خلأ
نویسنده: حمید وثیق زاده انصاری
منبع اختصاصی: راسخون
منبع اختصاصی: راسخون
در هر مایعی که در مجاورت هوا قرار دارد علاوه بر اینکه مقداری هوا به صورت محلول در آن مایع پراکنده است حبابهای ریز و درشتی از هوا نیز در درون مایع پراکنده است. هر کدام از این حبابها مجموعهای از مولکولهای هوا هستند که نه به صورت محلول که در فاز گازی در درون مایع وجود دارند و بالتبع قوانین حاکم بر گاز نیز بر آنها حاکم است. یکی از این قوانین این است که تحت اِعمالِ فشار و با فرض ثبات دما حجم این بستههای گازی کاهش مییابد. این فشار را غالباً فشار وزن هوای روی مایع تأمین میکند و باعث میشود که حجم بعضی از این بستههای گازی آنقدر کوچک شوند که حتی با چشم غیر مسلح به دشواری قابل تشخیص باشند. اما اگر فشار وزن هوای روی مایع به گونهای برداشته شود یا به نحو قابل ملاحظهای کاهش یابد در شرایط ثبات دما حجم این بستهها به نحو قابل ملاحظهای افزایش مییابد و به راحتی حتی فرایند حجیم شدنشان قابل مشاهده میشود و آنقدر بزرگ میشوند که بنا بر قانون ارشمیدس به طرف سطح مایع حرکت کرده و نهایتاً هوای خود را در فضای بالای سطح مایع رها میکنند. آنچه بیان شد خلاصهی فرایند حباب زدایی از مایعات یا مواد ژلهای با ایجاد خلأ در اطراف آنهاست.
حباب زدایی بویل نام متداول تکنیک حباب زدایی شمعهای ژلهای است که از نام رابرت بویل گرفته شده است که شیمیدان و طبیعیدانی بود که در توجه به خواص گازها و علم مواد پیشگام بود. نتایج کارهای او به نظریهی مدرن عناصر شیمی منجر شد. همکاری بویل با رابرت هوک در آکسفورد برای ساخت یک پمپ هوا، که در آن از نتایج و دستاوردهای قبلی بویل استفاده شده بود، منجر به چاپ مقالهای در سال 1662 شد که قانون معروف بویل از آن مقاله شروع به انتشار و معروفیت کرد. بنا بر این قانون در دمای ثابت، حجم گاز با فشار آن نسبت عکس دارد.
وقتی فشار داخل محفظه به حدود 25 میلیمتر جیوه میرسد حجم حبابها تقریباً سی برابر میشود. همانطور که قبلاً گفته شد این رابطه بین فشار و حجم توسط بویل کشف شد. رسیدن به این حداقل فشار در فرایند حباب زدایی بسیار مهم است. پمپهای خلأ ساده مانند آنهایی که برای خارج کردن آب از غذاها استفاده میشوند برای این منظور مناسب نیستند. یک نوع پمپ مناسب برای این منظور پمپ پره گردشی روغنی است.
هنگام حباب زدایی، ژل مذاب را در داخل ظرفی شیشهای میریزند که سپس به طور وارونه در داخل محفظهی حباب زدایی قرار میگیرد. محفظه بسته و پمپ روشن میشود. با کمک یک شیر کنترل اجازه داده میشود که فشار هوای روی ژل آنقدر کاهش یابد که حبابها شروع به پهن شدن و بالا آمدن کنند.
در ابتدا بروز این پدیده نسبتاً شدید است، اما با کاهش حبابها از شدت این فرایند کاسته میشود. در این حال فشار را بیشتر کاهش میدهیم تا حتیالامکان حبابهای ریزتر نیز پهن شده و امکان خروج را پیدا کنند. کل فرایند تنها حدود سه دقیقه طول میکشد.
انجام این تکنیک به مقدمات زیادی احتیاج ندارد، فقط همهی قسمتها باید تمیز باشد و عمل تمیزکاری باید به طور مرتب به وسیلهی پارچهای تمیز و بدون کرک و خشک انجام شود. در صورت لزوم باید از آب گرم و صابون ملایمِ خالص و بدون بو برای تمیزکاری استفاده کرد. استفاده از حلالهایی که ممکن است به واشرها و قسمتهای لاستیکی و پلاستیکی آسیب برسانند مجاز نیست.
اگر برای تمیزکاری از آب استفاده میشود باید اطمینان حاصل شود که همهی سطوح قبل از استفاده در سیستم پمپ خلأ کاملاً خشک شده باشند زیرا آب به دلیل این که سنگینتر از روغن است در زیر روغن در پمپ قرار میگیرد و امکان تبخیر یا خروج از پمپ را پیدا نمیکند و به سرعت روغن پمپ را آلوده و لازم به تعویض میسازد. مهمترین قسمت از اقدامات پیشگیرانه، تمیز نگاه داشتن روغن پمپ در حد مناسب قابل استفاده است.
قبل از آنکه هر حباب زدایی شروع شود باید مطمئن شد که نشانگر سطح روغن در وسط قرار داشته باشد. پیشنهاد میشود که روغن پمپ هر ماه، و یا در صورت سیاه شدن که نشانهی کثیف شدن آن و یا شیری رنگ شدن که نشانهی وجود مقدار زیادی آب در آن است حتی زودتر، تعویض شود.
حباب زدایی بویل نام متداول تکنیک حباب زدایی شمعهای ژلهای است که از نام رابرت بویل گرفته شده است که شیمیدان و طبیعیدانی بود که در توجه به خواص گازها و علم مواد پیشگام بود. نتایج کارهای او به نظریهی مدرن عناصر شیمی منجر شد. همکاری بویل با رابرت هوک در آکسفورد برای ساخت یک پمپ هوا، که در آن از نتایج و دستاوردهای قبلی بویل استفاده شده بود، منجر به چاپ مقالهای در سال 1662 شد که قانون معروف بویل از آن مقاله شروع به انتشار و معروفیت کرد. بنا بر این قانون در دمای ثابت، حجم گاز با فشار آن نسبت عکس دارد.
تکنیک مزبور برای انجام حداکثر حذف حبابها از داخل شمعهای ژلهای به کار میرود. هیچ مکانیسی برای این منظور بهتر و قابل اعتمادتر از این تکنیک نیست. این روش یک تکنیک استاندارد برای رفع حباب به هنگام قالبگیری و شکلگیری شمع در ظرف است. درست در همین مرحله است که وجود حباب میتواند سبب ایجاد مشکل در عملکرد و باعث خرابیهای اساسی شود.
استفادهی گسترده از حباب زدایی تحت خلأ در صنعت گواه تأثیر شگرف این روش است. در حالی که دیگر تکنیکها تنها در شرایطی محدود کار میکنند به تکنیک حباب زدایی تحت خلأ و کاربردی و موفق بودن آن در شرایط گوناگون و ومتنوعی میتوان اطمینان نمود.
در این تکنیک از پمپ خلأ و و محفظهی کار استفاده میشود. محفظه از یک چارچوب آلومینیمی، یک فشار سنج خلأ، شیشهای آنیل شده (پنجرهی شفاف)، شلنگ خلأ، و قطعهی اتصال به پمپ خلأ تشکیل شده است. در خلالِ فرایند آماده سازی ژل شمع مقدار کمی هوا به مخلوط ژل وارد میشود. به علاوه هنگام قالبریزی و محاط شدن ژل نیز مقدار کمی هوا محبوس شده داخل ژل میشود. اصل این تکنیک بر اساس پهن شدن حبابهای هوای به دام افتاده تحت خلأ، که همان برداشتن فشار است، و شناوری آنها به سوی سطح و شکسته شدنشان میباشد. تعداد حبابهای پهن شده مستقیماً به میزان کاهش فشار در داخل محفظه بستگی دارد.استفادهی گسترده از حباب زدایی تحت خلأ در صنعت گواه تأثیر شگرف این روش است. در حالی که دیگر تکنیکها تنها در شرایطی محدود کار میکنند به تکنیک حباب زدایی تحت خلأ و کاربردی و موفق بودن آن در شرایط گوناگون و ومتنوعی میتوان اطمینان نمود.
وقتی فشار داخل محفظه به حدود 25 میلیمتر جیوه میرسد حجم حبابها تقریباً سی برابر میشود. همانطور که قبلاً گفته شد این رابطه بین فشار و حجم توسط بویل کشف شد. رسیدن به این حداقل فشار در فرایند حباب زدایی بسیار مهم است. پمپهای خلأ ساده مانند آنهایی که برای خارج کردن آب از غذاها استفاده میشوند برای این منظور مناسب نیستند. یک نوع پمپ مناسب برای این منظور پمپ پره گردشی روغنی است.
هنگام حباب زدایی، ژل مذاب را در داخل ظرفی شیشهای میریزند که سپس به طور وارونه در داخل محفظهی حباب زدایی قرار میگیرد. محفظه بسته و پمپ روشن میشود. با کمک یک شیر کنترل اجازه داده میشود که فشار هوای روی ژل آنقدر کاهش یابد که حبابها شروع به پهن شدن و بالا آمدن کنند.
در ابتدا بروز این پدیده نسبتاً شدید است، اما با کاهش حبابها از شدت این فرایند کاسته میشود. در این حال فشار را بیشتر کاهش میدهیم تا حتیالامکان حبابهای ریزتر نیز پهن شده و امکان خروج را پیدا کنند. کل فرایند تنها حدود سه دقیقه طول میکشد.
انجام این تکنیک به مقدمات زیادی احتیاج ندارد، فقط همهی قسمتها باید تمیز باشد و عمل تمیزکاری باید به طور مرتب به وسیلهی پارچهای تمیز و بدون کرک و خشک انجام شود. در صورت لزوم باید از آب گرم و صابون ملایمِ خالص و بدون بو برای تمیزکاری استفاده کرد. استفاده از حلالهایی که ممکن است به واشرها و قسمتهای لاستیکی و پلاستیکی آسیب برسانند مجاز نیست.
اگر برای تمیزکاری از آب استفاده میشود باید اطمینان حاصل شود که همهی سطوح قبل از استفاده در سیستم پمپ خلأ کاملاً خشک شده باشند زیرا آب به دلیل این که سنگینتر از روغن است در زیر روغن در پمپ قرار میگیرد و امکان تبخیر یا خروج از پمپ را پیدا نمیکند و به سرعت روغن پمپ را آلوده و لازم به تعویض میسازد. مهمترین قسمت از اقدامات پیشگیرانه، تمیز نگاه داشتن روغن پمپ در حد مناسب قابل استفاده است.
قبل از آنکه هر حباب زدایی شروع شود باید مطمئن شد که نشانگر سطح روغن در وسط قرار داشته باشد. پیشنهاد میشود که روغن پمپ هر ماه، و یا در صورت سیاه شدن که نشانهی کثیف شدن آن و یا شیری رنگ شدن که نشانهی وجود مقدار زیادی آب در آن است حتی زودتر، تعویض شود.
/ج