اكتشف

كيف تعمل وحدات تصفية الهواء

تتخلص مجموعة أنظمة تصفية الهواء المقدمة من شركة ULS من الهواء الملوث من داخل أي نظام ليزر وتقوم بتصفية المخلفات (العوالق والأبخرة) التي تنتج عند معالجة المواد باستخدام ليزر.

شكل الجانب الأمامي في نظام تصفية الهواء UAC 4000

ويستخدم كل من UAC 2000 وUAC 4000 نظام تصفية من أربع مراحل (وحدة تصفية مسبق ووحدة تصفية HEPA ووحدات تصفية كربون ثنائي) من أجل التخلص بفاعلية من هذه المخلفات من الهواء العادم. ويراقب وحدات الاستشعار كل مرحلة وتنبه المستخدم عندما تحتاج وسائط وحدات التصفية للاستبدال. وتعمل مرحلة وحدة تصفية الكربون الثنائي الفريدة على زيادة عمر وحدات تصفية الكربون من خلال إتاحة استهلاك الكربون النشط بالكامل. وتحقق وحدات نفخ العادم ذات السرعات المتغايرة معدل تدفق هواء متسق باتساق استهلاك وحدات تصفية الجزيئات. ويتواصل جهاز UAC 2000 وجهاز UAC 4000 مع أنظمة الليزر من ULS من أجل تشغيل وإيقاف تشغيل معالجة المواد بالليزر بالإضافة إلى الإبلاغ عن حالة وحدة التصفية. وتعمل شاشة مضمّنة لأكسيد الكربون على تنبيه المستخدم بمستويات أكسيد الكربون في البيئة المحيطة.

رسم تخطيطي لمسار وحدة التصفية

زيادة مستوى السلامة

تقوم حزمة كاملة من وحدات الاستشعار بمراقبة كل مرحلة من عملية التصفية بالإضافة إلى تدفق الهواء والبيئة المحيطة. ويتم ذلك بهدف ضمان الأداء الصحيح لنظام التصفية للحفاظ على بيئة تشغيل آمنة تناسب معالجة المواد بالليزر.

تصفية العوالق الدقيقة ووحدات استشعار تدفق الهواء

تقوم وحدات استشعار الضغط بمراقبة فروق الضغط عبر وحدات تصفية الجزيئات وتراقب الأداء بفاعلية من خلال قياس الزيادة في الضغط المرتد مع استهلاك كل وحدة تصفية. ويعمل مستشعر لتدفق الهواء بالتزامن مع هذه المستشعرات الخاصة بالضغط المرتد لزيادة تدفق الهواء مع تراكم الضغط المرتد وذلك للحفاظ على أقل مستوى لتدفق الهواء. وإذا أصبحت أي مرحلة في وحدة تصفية الهواء مسدودة لأي سبب، يمكن لمستشعر تدفق الهواء اكتشاف الانخفاض في تدفق الهواء أقل من الحدود الدنيا ووقف المعالجة بالليزر. وتضمن هذه المستشعرات معًا بيئة عمل آمنة من خلال الحفاظ على التدفق الكافي لأنبوب العادم.

وحدات استشعار تصفية العادم

لا يمكن مراقبة مراحل وحدة تصفية الكربون باستخدام وحدات استشعار الضغط نظرًا لأن الضغط المرتد لا يزيد مع عملية الامتصاص التي يلتقط بها الكربون المركبات العضوية المتطايرة (الأبخرة). وهذا يجعل من الصعب مراقبة حالة مراحل وحدة تصفية الكربون. كما أن بعض الشركات المصنعة لأنظمة التصفية لا تحاول مراقبة مراحل وحدة تصفية الكربون، الأمر الذي يترك للمستخدم حرية تحديد موعد استهلاك وحدة تصفية الكربون. ويتم إخبار المستخدمين بتغيير وحدات تصفية الكربون عند اشتمام روائح في المحيط. وهذا الأسلوب قائم على التقييم الذاتي ومن ثم فإنه طريقة غير آمنة.

ووحدات استشعار المركبات العضوية المتطايرة متوفرة وستضع شركات التصنيع الأخرى واحدة من وحدات الاستشعار هذه بعد فترة تصفية الكربون كي تقوم بعمل المراقب، إلا أن لهذا الحل عيب خطير. وتتفاعل وحدات الاستشعار هذه مع وجود نطاق كبير من المركبات العضوية المتطايرة، ولا يمكنها التمييز بين المركبات المختلفة، وتتفاعل بشكل مختلف مع المركبات المختلفة. ولذلك لا يمكن معايرتها من أجل قياس المستويات الفعلية مجموعة متنوعة من المركبات العضوية المتطايرة التي تنتج خلال معالجة المواد بالليزر.

وقامت شركة ULS بتطوير طريقة جديدة وحصرية بمراقبة مراحل وحدة تصفية الكربون وهي تتناول جميع المشكلات التي ناقشناها أعلاه. مرحلة تصفية الكربون ثنائي حاصل على براءة اختراع ويستخدم اثنين من وحدات تصفية الكربون مع ثلاث مستشعرات للمركبات العضوية المتطايرة: مستشعر مستخدم لتدفق داخل وحدة تصفية الكربون الأول، ومستشعر مستخدم بين وحدة تصفية الكربون الأول والثاني، ومستشعر مستخدم بعد وحدة تصفية الكربون الثاني. ويمكن للمستشعر الأوسط اكتشاف اختراق الأبخرة في المرحلة الأولى من الكربون. أما المستشعر الأوسط فيمكن مقارنته مع المستشعر العلوي من أجل قياس فاعلية مرحلة الكربون الأولى. وعندما يستشعر المستشعر الأعلى والأوسط مستويات متماثلة من الأبخرة، يتم استهلاك المرحلة الأولى بالكامل. ويضمن مستشعر الكربون الأخير أن المرحلة الثانية من التصفية بالكربون ستواصل منع الأبخرة من المرور إلى البيئة المحيطة حتى بعد حدوث الاختراق في مرحلة الكربون الأولى.

وعلى العكس من الحلول الأخرى، يمكن لهذا الترتيب المكون من ثلاثة وحدات تصفية حول المراحل الثنائية للكربون مراقبة فاعلية تصفية الكربون بموثوقية بالإضافة إلى حماية البيئة المحيطة من الأبخرة، ومزيد الأمان في معالجة المواد بالليزر.

مراقبة البيئة

تتميز حلول تصفية الهواء UAC بمستشعر مضمّن لأول أكسيد الكربون من أجل مراقبة البيئة المحيطة. وسيطلق هذا المستشعر إنذارًا مسموعًا لتحذير المستخدم في حالة وصول مستويات أول أكسيد الكربون في البيئة المحيطة لمستويات غير آمنة، وسيوقف معالجة المواد بالليزر من خلال رابط اتصالات مع نظام الليزر. وهذا من شأنه منع إحداث مزيد من أول أكسيد الكربون إلى أن تنخفض المستويات لأقل من الحدود الخطيرة، وبذلك يضمن سلامة المشغل.

عائد أفضل على الاستثمار

تم تصميم أنظمة تصفية الهواء من شركة ULS بمراحل تصفية ذات سعة عالية من أجل معالجة المواد بالليزر ذات الحجم الكبير. وقد يكون من المكلف استبدال وسائط تصفية ذات السعة الكبيرة ومن ثم فإن من اعتبارات التصميم الهامة استخدام وسائط تصفية تكون فعالة وذات كفاءة قدر الإمكان. وتتناول أنظمة تصفية الهواء من ULS هذه المشكلة بطريقتين أساسيتين وهو ما يوفر عائدًا جيدًا على الاستثمار بمرور الوقت.

تصفية الجزيئات

تصفية الجزيئات عبارة عن عملية حاجز ميكانيكي تقوم بالتقاط الجزيئات من خلال تمرير الهواء الملوث عبر وسائط حاجز به ثقوب ذات مقاسات تمنع الجزيئات الأكبر من حجم الثقوب من المرور. وتستهلك وحدات تصفية الجزيئات بالكامل عندما تنسد غالبية الثقوب بسبب الجزيئات ولا تعد للهواء الملوث القدرة بعد ذلك على المرور عبر الوسائط.

يتم استخدام وسائط وحدة تصفية HEPA في المعتاد في المرحلة الثانية من عملية تصفية الجزيئات من أجل التقاط الجزيئات الدقيق للغاية بحجم يصل إلى 0.3 مايكرومتر. ويتميز هذا النوع من الوسائط بهيكل دقيق للغاية يمكن أن يتعرض للتلوث بسهولة بسبب الجزيئات الأكبر حجمًا. أما وحدات التصفية المسبقة فتستخدم في الغالب من أجل التقاط الجزيئات والجسيمات الأكبر حجمًا وإطالة عمر وحدة تصفية HEPA قدر الإمكان. علمًا بأن وحدات التصفية المسبقة ذات السعة العالية في أنظمة UAC للتصفية غير مكلفة نسبيًا وتستخدم هيكل أكياس مطوية تتميز بمنطقة سطح وافرة من أجل التقاط الجزيئات ذات الحجم الأكبر بفاعلية. بادر باستخدام وحدات التصفية المسبقة هذه لإطالة عمر هذه HEPA، بما يحسن من مستوى فعالية منظومة تصفية الجزيئات.

تصفية الأبخرة

تعد وسائط وحدات تصفية الكربون المستخدمة في مرحلة تصفية الأبخرة الوسائط الأكثر تكلفة في وحدات التصفية في أي حل تصفية نموذجي في هذا القطاع من الأسواق. ولا تلتقط وسائط وحدة تصفية الكربون الأبخرة من خلال استخدام عملية حاجز، ولكن بدلاً من ذلك تستخدم عملية تصفية كمية يطلق عليها اسم الامتصاص والتي يجب فيها تعريض المركبات العضوية المتطايرة لوسائط الكربون لفترة زمنية كي يتم امتصاصها في الكربون. وفي العادة، يتم استخدام وسادة كربون ذات منطقة سطح أكبر بالإضافة إلى ثخانة محددة لإبطاء الهواء الملوث وجعل المركبات العضوية المتطايرة تمكث لفترة زمنية محددة في وسائط الكربون لكي تأخذ عملية الامتصاص مجراها وتكون فعالة. وتبدأ عملية الامتصاص في الحافة الرئيسية من وسادة الكربون، ومع امتصاص وسائط الكربون في الحافة الرئيسية للوسائط للمركبات العضوية المتطايرة، يصبح هذا الكربون مشبعًا وغير قادر على التقاط المزيد من المركبات العضوية المتطايرة. ومع مواصلة العملية، يبدأ الكربون في عمق الوسادة بامتصاص المركبات العضوية المتطايرة. ويتواصل امتصاص الكربون من الحافة الرئيسية إلى الحافة الخلفية بالوسادة. ولسوء الحظ، بسبب التغيرات في تدفق الهواء عبر وسادة الكربون والتغيرات في فعالية وسائط الكربون ذاتها، لا يتم استهلاك الكربون بالتساوي من أعلى إلى أسفل الوسادة. وفي العادة، يكون ثمة اختراق للأبخرة في جزء من الوسادة قبل الاستهلاك الكامل لوسائط الكربون. وفي الاختبارات التي أجراها العلماء في شركة ULS، تبيّن أن نسبة تصل إلى 1/3 من الكربون في أي وسادة تصفية كربون نموذجية لا تُستهلك بالكامل عند حدوث اختراق وفقًا لما هو موضح في الشكل أدناه.

يعرض الرسم التوضيحي كربون غير مستهلك عند اختراق الأبخرة أعلى وسادة الكربون

عند حدوث اختراق في حل وحدة تصفية كربون أحادي المرحلة الموجود بشكل نموذجي في منتجات شركات تصنيع أخرى، تبدأ الأبخرة في المرور عبر البيئة المحيطة. ويتم توجيه المستخدم في العادة إلى استبدال وحدة تصفية الكربون في هذه الحالة على الرغم من وجود كمية كبيرة من الكربون لم يتم استهلاكها بالكامل. أما وحدة تصفية الكربون ثنائي المرحلة الحاصل على براءة اختراع في أنظمة تصفية الهواء من ULS فيتغلب على هذه المشكلة من خلال وضع وسادة ثانية من الكربون بعد الوسادة الأولى وهو ما يسمح لوسائط وحدة تصفية الكربون في الوسادة الأولى أن تستهلك بالكامل في حين تمنع الوسادة الثانية الأبخرة من الدخول إلى البيئة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نظام وحدة الاستشعار الفريدة المشار إليها في القسم السابق تتيح للنظام قياس الاستهلاك في المرحلة الأولى من أجل التحديد الدقيق لموعد استهلاكها بالكامل.

وتتحقق ميزة أخرى لهذا التصميم الثنائي لمرحلة الكربون عند استخدام نفس العامل لكلتا مرحلتي وحدة تصفية الكربون. وهذا يتيح للمستخدم نقل وحدة التصفية الثانية المستهلكة جزئيًا إلى موقع المرحلة الأولى ووضع مرحلة وحدة تصفية جديدة في قسم المرحلة الثانية من أجل الاستهلاك الكامل للكربون الموجود سابقًا في المرحلة الثانية. ومن خلال استخدام هذه التقنية الحصرية، يكون للمستخدم ثقة عند استبدال وحدات تصفية الكربون في أي وحدة لتصفية الهواء من شركة ULS بأن الوسائط تم استهلاكها بالكامل وبذلك يرتفع العائد على الاستثمار في وسائط الكربون بالنسبة للمستهلك.

تجربة زاخرة للمستخدم

كجزء من منظومة المكونات النمطية التي تمكن شركة ULS من توفير حلول مخصصة لمعالجة المواد بالليزر، فإن وحدات تصفية الهواء من شركة ULS مصممة للتواصل مع أنظمة الليزر المقدمة من شركة ULS. وهذا يتيح لنظام الليزر تشغيل وإيقاف تشغيل التصفية مع المعالجة بالليزر، وهو ما يقلل من الحمولة والتآكل في وحدة التصفية بمرور الوقت. ويتيح رابط الاتصالات خبرة أوفر للمستخدم من خلال إيصال وإبلاغ حالة جميع الجوانب في نظام التصفية إلى نظام الليزر. ويمكن عرض هذه المعلومات بعد ذلك مباشرة داخل واجهة المستخدم بالبرنامج الذي يشغّل نظام الليزر. ويتم عرض رسائل تحذير عندما تقارب وحدات التصفية نهاية العمر الافتراضي لها بما يتيح للمستخدم الوقت لطلب وحدات تصفية بديلة. كما تعرض تحذيرات أيضًا ويتم منع معالجة المواد بالليزر إذا تعذر الحفاظ على بيئة تشغيل آمنة لأي سبب مثل: نقص تدفق الهواء جراء انسداد في نظام وحدة التصفية، أو أن هناك وحدة تصفية وصلت لنهاية عمرها الافتراضي، أو ارتفاع مستويات أول أكسيد الكربون في البيئة المحيطة.

كما تتعزز خبرة وتجربة المستخدم من خلال خاصية خفض الصوت المنبعث الأولى من نوعها. ويجب استخدام وحدات نفخ هواء عالية الأداء من أجل توفير تدفق هواء مناسب للتخلص بفاعلية من شوائب وحدة التصفية في معالجة المواد بالليزر. كما أن مستويات الضوضاء العالية من الشكاوى الشائعة في أنظمة وحدات التصفية الأخرى في الأسواق. وقد أولى مهندسو شركة ULS عناية كبيرة بالتحكم في الضوضاء عند تصميم منتجات تصفية الهواء من ULS، وكانت النتيجة عبارة عن حل هادئ للغاية يمكن وضعه بالقرب من نظام ليزر بما يحقق أقل تأثير يذكر على مستوى الضوضاء المحيطة.

انخفاض متطلبات التسهيلات

عندما يفكر أحد المستخدمين في اعتماد تقنية معالجة مواد بالليزر، فإنه يجري في العادة استطلاعًا للموقع للتأكد من أن المنشأة الخاصة به مجهزة لدعم معالجة المواد بالليزر. فمن بين التأثيرات الأكثر كلفة هو تركيب أنبوب عادم مكوّن بشكل صحيح. كما يجب الاستعانة بمقاولين من أجل تركيب وحدة نفخ عادم ذات حجم ملائم خارج المنشأة بالإضافة إلى تمديدات توجيه مناسبة داخل نظام الليزر. ويمكن لنظام تصفية الهواء من ULS أن يغنيك على الحاجة لأنبوب عادم خارجي في منطقة عمل جيدة التهوية، وبهذا ينخفض تأثير التسهيلات ويقلل من التكلفة الإجمالية للملكية.

الموثوقية وطول مدة الخدمة

لأجهزة التصفية من ULS العديد من مزايا التصميم التي توفر قدرة تشغيل وموثوقية فائقة.

استبدال وحدة التصفية

يتم إجراء عملية استبدال وحدة التصفية من مقدمة جهاز تصفية الهواء من ULS من خلال أبواب مريحة. وتوضع جميع مراحل وحدة التصفية في مقابل الأقفال الخاصة به من خلال استخدام آليات تحرير يدوية وذلك لا يلزم استخدام أي أدوات. وتم تصميم كل مرحلة في وحدة التصفية من أجل القدرة على استبدالها بمعرفة مشغل واحد مع العمل بأن أثقل وزن للوسائط ووحدة تصفية الكربون أقل من 11.5 كيلوغرام وذلك على النقيض من مراحل وحدة التصفية المقدمة من شركات تصنيع أخرى قد يصل وزنها قائمًا إلى 27.5 كيلوغرام. وهذا يوضح لنا ميزة أخرى لتصميم مرحلة الكربون الثنائي والتي تفصل الكربون إلى وسادتين، وبذلك تقلل من وزن كل وحدة تصفية مع توفير قدرة التصفية الفعالة لكلتا المرحلتين معًا.

التنظيف

تمثل الجزيئات الكبيرة الجزء الأكبر من المخلفات في العديد من تطبيقات معالجة المواد بالليزر كما أنها من مكونات مسار المخلفات التي تجبرنا على القيام بغالبية أعمال التنظيف اللازمة للعناية بنظام التصفية والحفاظ عليه. وتلتقط مرحلة وحدة التصفية المسبقة غالبية هذه الجزيئات الكبيرة. ولهذا السبب، تم إيلاء عناية كبيرة في تصميم مرحلة وحدة التصفية المسبق في أنظمة تصفية الهواء من شركة ULS وذلك لجعل عملية التنظيف أكثر راحة للمستخدم قدر الإمكان. ويتم توصيل وحدات التصفية المسبقة بصندوق قابل للانفصال حيث يمكن نزعه بسهولة من النظام من أجل المساعدة في التنظيف أثناء تركيب وسائط وحدة التصفية المسبقة. ويتم التقاط جميع الجزيئات الثقيلة في هذا الصندوق القابل للانفصال بحيث تظل الأقسام المتبقية في نظام تصفية الهواء نظيفة نسبيًا. وهذا من شأنه تقليل الأعمال اللازمة للحفاظ على النظام بالكامل.

وحدات نفخ الهواء

من بين الوسائل الأكثر تقليلاً للتكلفة في غالبية حلول وحدات التصفية في الأسواق هي استخدام وحدات نفخ هواء مزودة بفرشاة والتي تتطلب استبدال فرشات التبديل الكهربية بعد مرور ساعات عديدة من العمل. وهذا يتطلب في العادة تفكيكًا واسعًا. وفي المقابل، تستخدم أنظمة تصفية الهواء من شركة ULS وحدات نفخ عالية الموثوقية وبدون فرشات من أجل الحصول على تشغيل طويل الأمد بدون أعمال صيانة.