غربالها و صافیها اجزای حیاتی در فرآیندهای فیلتراسیون صنعتی و مدیریت آب به شمار میروند. این مقاله به بررسی جامع انواع غربالها و صافیها، اصول عملکرد، کاربردها و معیارهای انتخاب آنها میپردازد. غربالها عموماً دستگاههایی با مدیاهای درشتتر (نظیر صفحات سوراخدار یا سیمهای بافته شده) هستند که علاوه بر محافظت در برابر ذرات درشت، ممکن است نقش طبقهبندی اندازه را نیز ایفا کنند. انواع غربالهای مورد بحث شامل غربالهای ثابت آبی، خود تمیز شونده پیوسته، نواری متحرک، سیستمهای ورودی، چرخان، چاه و طبقهبندی اندازه میشود. در مقابل، صافیها (پیشفیلترها) عمدتاً با هدف محافظت از تجهیزات پاییندست در برابر آسیب ذرات ناگهانی و درشت به کار گرفته میشوند و در دو دسته کلی موقت و دائمی (از جمله نوع Y و سبدی) قرار میگیرند. روشهای مدرن تمیزکاری پیوسته و خودکار نیز برای حفظ کارایی عملیاتی بررسی شدهاند. درک صحیح تفاوتها و همپوشانیهای این دو تجهیز برای انتخاب سیستم بهینه فیلتراسیون ضروری است.
همانطور که این اصطلاح بیشتر در فناوری فیلتراسیون استفاده میشود، یک غربال دو عملکرد اصلی دارد: بهعنوان یک صافی بزرگ، بهویژه برای ورودیهای آب و در تصفیه فاضلاب. در مورد ورودیهای رودخانه، صافیها ممکن است برای نگه داشتن زبالههای شناور مانند چوب یا حتی موجودات دریایی («کلاگها و قورباغهها») استفاده شوند. کاربردهای غربالگری دیگری در فرآوری مواد معدنی و، برای مثال، کشاورزی وجود دارد که در آن یک غربال ممکن است برای درجهبندی، مانند سنگ خردشده، شن یا بذر بر اساس اندازه نیز عمل کند. مقداری همپوشانی بین «صافیها» و «غربالها» اجتنابناپذیر است اما، بهطور کلی، صافیها دستگاههایی برای محافظت در برابر ذرات بیش از اندازه بزرگ در یک سیستم جاری هستند، در حالی که غربالها ممکن است عملکرد طبقهبندی اندازه را نیز داشته باشند.
در طیف فیلتراسیون، غربالها (و صافیها) با داشتن مدیاهای فیلتر ساخته شده از صفحات سوراخدار، سیم بافته شده یا میلههای سیم گوهای، که معمولاً دارای منافذ نسبتاً درشت هستند، مشخص میشوند، اگرچه مدیاهای مبتنی بر سیم بافته شده تا کمتر از مش ۵۰۰ (منافذ ۲۵ میکرومتری) موجود هستند. جنس غربال معمولاً فلزی است، اگرچه هر شکلی از غربال فلزی را میتوان از جنس پلاستیک نیز تولید کرد، اگرچه معمولاً با مقداری کاهش استحکام همراه است، اما شاید با کاهش هزینه مواد، وزن و در برخی کاربردها، مقاومت در برابر خوردگی بهبود یافته.
صنایع مهم، حجم عظیمی از آب را از رودخانهها، دریاچهها، مخازن یا حتی اقیانوس استخراج میکنند. نمونههایی از این استخراج عبارتند از:
طیف گستردهای از غربالها، هم ثابت و هم متحرک، برای حذف جامدات از آب در سیستمهای مدیریت آب در مقیاس بزرگ استفاده میشوند. زبالهها یا نخالههای موجود در آب استخراج شده میتوانند منجر به مشکلات ناگوار اما به راحتی قابل پیشبینی برای پمپها، شیرها، خطوط لوله، کانالها، مخازن، ناودانها یا حتی فیلترها شوند.
انتخاب سیستم غربالگری مناسب همچنین میتواند به کاربرد و محل نصب بستگی داشته باشد. به عنوان مثال، نوع پوشش گیاهی دریایی و ساحلی میتواند نوع غربال یا حفاظت لازم را تعیین کند. نیها یا جلبکهای دریایی میتوانند مشکلاتی ایجاد کنند، زیرا یک نمونه ۲ متری از هر کدام به راحتی میتواند از مجموعهای از صافیهای ساده با فاصله ۲۰ میلیمتری عبور کند. حیات دریایی شبیه جلبک، یا کیسهها و ورقههای پلاستیکی، ممکن است مشکل گرفتگی خاصی را ایجاد کنند.
غربالها همچنین برای حذف جامدات غیرآلی بزرگ، “شن”، از فاضلاب و زبالههای صنعتی استفاده میشوند. اصل درگیر در اینجا دقیقاً یکسان است. جامدات روی سطح غربال باقی میمانند، که باید به طور منظم برای جلوگیری از گرفتگی غربال پاک شوند. این کار را میتوان با خراشیدن یا پارو کردن غربال، یا استفاده از غربالهای متحرک انجام داد.
یک غربال ثابت معمولی شامل یک شبکه عمودی یا تقریباً عمودی از میلههای مستطیلی با فاصلههای ۲۵ میلیمتر یا کمتر است. اینها را میتوان با یک چنگک تمیز کرد که دندانههای آن بین فضاهای میلهها قرار میگیرند و به سمت بالا روی سطح شبکه حرکت میکند و جامدات جمع شده را خارج میکند.
این چنگک میتواند تمام عرض غربال را بپوشاند و سپس برای تمیز کردن جلو با خراشیدن سطح شبکه و حمل جامدات به نقطه تخلیه، بالا برده میشود. به طور متناوب، برای غربالهای عریضتر، چنگک زباله ممکن است بسیار باریکتر از عرض غربال باشد و عرض آن را طی کند (اشکال ۱ و ۲ را مشاهده کنید).
در یک غربال متحرک، سطح غربالگری شامل تعدادی پانل یا سبد متصل به لولا است که به صورت عمودی آویزان شده و توسط راهنماها پشتیبانی میشوند. سپس این سبدها توسط یک سیستم درایو زنجیرهای بالا برده میشوند. بنابراین، هر غربال در آرایه به تدریج به سمت انتهای بالایی (head end) بالا میرود و زبالهها را با خود حمل میکند، جایی که توسط اسپری آب تمیز میشود. سپس غربالهای تمیز شده به صورت عمودی به پایین بازگردانده شده و به جلو آورده میشوند تا چرخه عملیات را تکرار کنند و بر اساس اصل تسمه نقاله بینهایت کار کنند.
پیشرفتها در غربالهای خود تمیز شونده پیوسته، بهبود قابل توجهی در فیلتر کردن زبالهها از آب، فاضلاب و حتی لجنها نشان دادهاند.
مزیت غربال پشت-پارویی (back-raked screen) این است که چنگکهای تمیز کننده در سمت مایع تمیز غربال قرار دارند و هنگام عبور از غربال، جامدات را از غربال بلند کرده و از فرو رفتن آنها در شکاف بین میلهها جلوگیری میکنند.
در طول حرکت رو به پایین، پارو در موقعیت جمع شده قرار دارد. در نقطه پایینترین حرکت، نیروی تعادل (counterbalancing) پارو را به داخل فضاهای میله وارد میکند. اگر پارو به دلیل بارگیری سنگین درگیر نشود، حرکت رو به بالای کالسکه، پارو را در موقعیت خود قرار میدهد. چنگکهای تمیز کننده پارو، جامدات را از میلههای غربال جمعآوری کرده و به سمت ناودانی تخلیه بلند میکنند، جایی که یک پاککن متصل به لولا، جامدات را روی آن ناودانی هل میدهد.
یک نوع از غربال ثابت، شامل یک تسمه است که معمولاً به صورت متناوب، و در برخی موارد به طور مداوم حرکت میکند. این تسمه میتواند یک توری بسیار باز از قطعات در هم تنیده، یا بالقوه، یک تسمه پلیمری یا فلزی بسیار باز باشد. هرگونه زباله انباشته شده روی غربال از آب خارج شده و در نقطه جمعآوری در زیر انتهای تسمه تخلیه میشود.
چنین دستگاههایی ممکن است برای انتقال دقیق و بیخطر ماهی زنده از نقاط برداشت آب و انتقال آنها به کانالی دور از خطر، یا جایی که ممکن است باعث مزاحمت شوند، استفاده شوند. (اصل مشابهی برای انتقال قایقهای کانو به بالای مسیر در مسابقات، به عنوان مثال در دوره Lee Valley المپیک لندن ۲۰۱۲، استفاده میشود.)
ترتیبهای مشابهی ممکن است برای حذف سبزیجات، یا حتی گلولههای پنیر موزارلا از مایعات قبل از انتقال آنها به مرحله بعدی فرآیند تولیدشان، استفاده شود.
نوع متفاوتی از ورودی آب ثابت از منابع آبی سطحی، مانند ورودیهای زیر آب برای صنایع برق، کاغذسازی، یا پتروشیمی، از غربالهای استوانهای در ورودی لوله ورودی، در طرحهای تکی یا چندگانه، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده است، استفاده میکند. اینها میتوانند برای انطباق با انواع شرایط پیکربندی شوند. در سیستمهای رودخانهای، غربالهای استوانهای معمولاً به موازات جریان رودخانه قرار میگیرند تا از جریان برای دور کردن زبالهها از توری غربال استفاده کنند. در مخازن یا جایی که تغییرات فصلی شدید در عمق آب ممکن است رخ دهد، میتوان از مجموعهای از غربالهای ورودی برای امکان برداشت از سطوح انتخابی استفاده کرد.
رشد بیولوژیکی (Biofouling) میتواند در سیستمهای ورودی دریایی یک مشکل باشد، که یکی از راه حلهای آن استفاده از مواد مس-نیکل است.
در برخی مواقع، لازم است غربالها در مکانهایی نصب شوند که دسترسی به آنها دشوار یا محدود است، یا در شرایطی که غلظت بالایی از آلودگیها وجود دارد. در چنین مواردی، تمیز کردن غربالها برای تداوم عملکرد مؤثر سیستم ضروری است.
یکی از روشهای رایج مورد استفاده، شستشو با هوا (air flushing) است. در این روش، جریانی از هوا به داخل غربالها آزاد میشود تا آلودگیهای انباشته شده را از سطح غربال جدا کرده و توسط جریان محیطی اطراف به بیرون منتقل کند.
یک دسته مهم از غربالها شامل غربال درام چرخان است که بهطور پیوسته آلودگیها، زباله و مواد جامد را از بخش زیرآبِ درام برداشت میکند. سپس مواد انباشتهشده روی سطح غربال به بیرون از آب برده میشوند تا به یک ناحیه منتقل گردند؛ جایی که ممکن است از روی سطح غربال شسته شوند و به نوعی جمعآورنده لجن منتقل گردند.
غربال دیسکی یک سازه بزرگِ فریمدار است که دو حلقه از توری سیمدار را حمل میکند و در محیطِ بیرونی خود درزگیری شدهاند و بر روی یک محور توخالیِ مستحکم نصب میگردند. غربال در یک کانال جریان قرار میگیرد، بهطوری که محور آن در سراسر آن کانال قرار داشته و درست بالای محور در زیر آب فرو رفته است. مواد جامد جمعآوریشده روی سطح غربال با چرخش غربال از آب خارج میشوند، در حالی که مواد جامد سنگینتر با سطلهای مناسب بالا برده میشوند. سپس غربال بیرونآمده با پاششِ آب شسته میشود و مواد جامد به یک ناودانِ دریافتکننده برای دفع منتقل میگردند.
غربالهای این نوع ممکن است از ۲ تا ۴.۵ متر قطر داشته باشند و برای نرخهای جریان بالاتر میتوان آنها را بهصورت موازی نصب کرد. نرخهای جریان بالاتر همچنین میتواند با نصب غربال دیسکی با تنها یک حلقه توری در عرض مسیر جریان آب به دست آید. این غربالها از نظر طراحی سادهاند و عمدتاً برای حذف مواد جامد نسبتاً ریز از مسیرهای آبی کمعمق به کار میروند.
غربالهای درام چرخان از یک ورق توری سیم ساخته میشوند که در سمت بیرونی یک طبل استوانهای نصب شده و روی یک محور افقی میچرخد. آنها دارای نوعی سیستم شستشو هستند تا مواد جامد جمعشده را از درام به سمت بالای دوران آن خارج کنند. یک آرایش ساده آن است که درام در عرض مسیر جریان آب قرار داده شود؛ در نتیجه آب از داخل غربال عبور کرده و در سمتِ کناریِ درام خارج میگردد. انواع پیچیدهترِ غربالهای درام چرخان شامل میکروصافی هستند که دارای جریانی از داخل درام به سمت بیرون و از میان غربال میباشد و میتواند مواد جامد را تا چند میکرومتر گیر بیندازد، زیرا یک کیک از مواد جامد در داخل غربال تشکیل میشود، قبل از آنکه در بخش بالاییِ دوران شسته شود.
نوع دیگری از غربال چرخان با طرحهای Contra-shear و Roto-plug نشان داده میشود که با یک غربال پر از آب کار نمیکنند، بلکه غلظتدهنده لجن و آبگیرکننده هستند (شکل ۴). دوغاب رقیق داخل درام تغذیه میشود و مایع به سرعت از میان غربال تخلیه میگردد، در حالی که مواد جامد جداشده به کف درام سقوط میکنند و سپس همراه کف، موازی با محور درام، حرکت کرده و همانطور که حرکت میکنند بیشتر تخلیه آب میشوند تا در انتهای درام با سرریز خارج شوند. از آنجا که اینها غربالهای فرآوری لجن هستند، کاربرد گستردهای در تصفیه فاضلاب، فرآوری کاغذسازی و خمیر کاغذ، و جداسازی پالپ میوهها و سبزیجات دارند.
غربالهای چاه واحدهای آستینمانند هستند که بر روی انتهای لولههای ورودی در چاههای آب یا نفت نصب میشوند. این غربالها به خوبی مشکل نامگذاری را که در ابتدای این بخش ترسیم شد، نشان میدهند؛ زیرا نسبتاً کوچک هستند و به وضوح کاملاً از طریق صاف کردن (straining) عمل میکنند، با این حال همیشه غربال نامیده شدهاند و بنابراین در اینجا شرح داده میشوند. در ساختار، ممکن است از لولههای شیاری ساده، با یا بدون غربال احاطهکننده، تا طرحهای کاملاً تخصصی آستینها، همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است، متغیر باشند. آنها شامل یک لوله استوانهای هستند که در یک انتها آببند شده است، با مواد متخلخل از نوعی در بخشی از دیوارهها که بر روی سوراخهای موجود در کنارههای انتهای لوله مکش قرار میگیرد و غربال روی آن محکم میشود. این غربالها برای جلوگیری از ورود ذرات سنگ از محل حفاری به درون آب یا نفتی که استخراج میشود، عمل میکنند.
غربالِ زبانه (lug screen) اساساً یک غربالِ سیمپیچ است که بر روی میلههای عمودی روی یک لوله سوراخدار قرار گرفته و ورود آزاد سیال را بر روی کل سطح نمایانِ غربال تسهیل میکند تا بازدهی آن افزایش یابد. این اصل در نسخه زبانه بهعلاوه (lug plus) بیشتر گسترش یافته است، که در آن میلهها به غربالِ سیمِ گوه (wedge-wire screen) جوش داده شدهاند و کل مجموعه به لوله سوراخدار به صورت حرارتی (shrink-fitted) نصب میشود. غربالِ کشویی (slip-on screen) ساختاری مشابه دارد، اما به صورت کشویی نصب میشود. در غربالِ جوشی (weld screen)، سیمهای گوه به میلههای عمودی جوش داده میشوند.
غربالهای پیویسی (Polyvinyl chloride screens) در اندازههایی از حدود ۴۰ تا ۲۲۰ میلیمتر، بهویژه در کاربردهای چاه کمعمق، محبوبیت فزایندهای پیدا میکنند. نشان داده شده است که این غربالها مقرون به صرفه هستند و در برابر خوردگی ناشی از نمکها و گازهای موجود در آب شیرین یا شور مقاوماند.
سادهترین شکل طبقهبندی اندازه، الک آزمایشیِ دستی (hand-held test sieve) است که با یک قطعه توری سیمی دقیق مجهز شده و برای طبقهبندی نمونهای از مواد جامد به دو محدوده اندازه ذرات، یعنی بالاتر و پایینتر از دهانه توری، استفاده میشود. این غربالها به صورت خشک استفاده میشوند و برای دستیابی به جداسازی اندازه مورد نیاز، با دقت تکان داده میشوند. به طور معمول، یک مجموعه از این غربالها تشکیل میشود و مقدار مشخصی از ماده برای درجهبندی در الکِ بالایی (درشتترین) قرار داده میشود. پس از تکان دادن برای مدتی، وزن مواد جامد روی هر غربال تعیین میشود و توزیع اندازه ذرات مشخص میگردد. این فرآیند با جزئیات بیشتری در استاندارد ISO 3310-1:2000 “الکهای آزمایشی – الزامات فنی و آزمایش – بخش ۱: الکهای آزمایشی با پارچه توری سیمی” شرح داده شده است.
در سوی دیگر، غربالهای بزرگِ ثابت (grizzlies) قرار دارند که بهصورت افقی یا با شیب ملایم نصب شده و در فرآوری مواد معدنی یا کارخانههای درجهبندی زغالسنگ یا مصالح ساختمانی استفاده میشوند. این غربالها از مجموعهای از میلههای فلزی ضخیم ساخته شدهاند که معمولاً موازی یکدیگر ثابت شدهاند. موادی که باید اندازهبندی شوند، چه به صورت خشک و چه حملشده در جریان مایع (معمولاً آب)، بر روی این میلهها جریان مییابند.
یک طبقهبندیکننده مرطوبِ ثابتِ مهم که میتواند طبقهبندی بسیار دقیقی را انجام دهد، سیو بند (sieve bend) است (که در اصل به نام غربال DSM شناخته میشد، پس از معرفی توسط معادن دولتی هلند). این غربال، مانند بسیاری دیگر از غربالها، از میلههای سیم گوهای (wedge-wire bars) ساخته شده که بر روی میلههای پشتیبان جوش داده شدهاند، به طوری که سطح صافِ پهنِ هر میله به سطوح متناظر میلههای کناری خود مجاور است و دهانه کوچکی بین میلهها باقی میماند. اگر ساختاری شبیه به این در یک استوانه نورد شود، به طوری که میلههای سیمِ گوه موازی محور باشند و دهانههای کنترلشده در داخل منحنی قرار گیرند، یک غربال عالی تشکیل میشود (و به همین ترتیب استفاده میشود، برای مثال، در غربالهای Contra-shear و well screens که در بالا شرح داده شدند، و در فیلترهای گریز از مرکز). سیو بند، بخشی قوسی از این درام را میگیرد، معمولاً کمتر از یک چهارم محیط، و آن را به گونهای نصب میکند که میلهها افقی و بخش بالایی عمودی باشند. در نتیجه، غربال با دور شدن از حالت عمودی، به سمت پایین خم میشود. دوغابی به سمت پایین در داخل بخش بالایی غربال و در نتیجه مماس بر آن جریان مییابد. هنگامی که دوغاب به سمت پایین جریان مییابد، مایع و مواد جامد ریزتر از دهانهها خارج میشوند و مواد جامدِ درشتتر از انتهای غربال سرریز میکنند.
بدون شک، نوعی حرکت مواد جامدِ در حال جداسازی، در جهتی موازی با سطح غربال، برای فرآیند غربالگری مفید است. این امر تا حدی به این دلیل است که تماسِ دقیق با ذرات دیگر، هرگونه توده سستِ موجود در خوراک را شکسته و تا حدی به این دلیل است که یک ذره ریزِ خاص، تمام شانس خود را برای یافتن دهانهای که بتواند از آن عبور کند، به دست میآورد. این حرکت از طریق لرزش (حرکت رفت و برگشتی در یک جهت) و چرخش (حرکت دو بعدی، اساساً دایرهای) به غربالها اعمال میشود.
حجم عظیمی از مواد جامد توسط غربالهای ارتعاشی پردازش میشود. این غربالها میتوانند افقی یا با شیب ملایم باشند و از موتورها برای دستیابی به ارتعاش مورد نیاز غربال استفاده میکنند. برای ایجاد جریان مواد جامد در حال جداسازی در یک غربال افقی، موتورهای ارتعاشی باید در جهات مخالف یکدیگر کار کنند تا زمانی که همگام شوند، نیروی محرکه خط مستقیم تولید کنند، به طوری که مواد جامد در غربال حرکت کرده و امکان استفاده از آن برای غربالگری، انتقال و آبگیری فراهم شود. هنگامی که غربال با شیب ملایم قرار دارد، عملکرد یک ارتعاش ساده معمولاً برای دستیابی به جریان مورد نیاز مواد جامد در سطح غربال کافی است.
یک غربال ارتعاشی ممکن است به طور محکم بر روی یک سیستم ارتعاشی در زیر غربال نصب شود، یا ممکن است توسط کابلها از مکانیزم ارتعاش بالاسری معلق باشد. این دو آرایش در شکل ۶ نشان داده شدهاند. روشهای ساخت مدرن تمایل به استفاده از المنتهای غربال از فولاد ضد زنگ و مواد پلاستیکی با چگالی بالا برای سایر قسمتها دارند تا جرم کاهش یابد، که امکان استفاده از موتورهای کمتوانتر برای راهاندازی سیستم را فراهم کرده و عملیات را بسیار کارآمدتر از نظر انرژی میسازد.
جداسازهای صفحهگردان (Gyratory screen separators) که حرکتی دایرهای را به ذرات روی صفحه منتقل میکنند، برای جداسازی با ظرفیت بالا بر اساس اندازه مواد خشک و همچنین برای جداسازی مرطوب زمانی که درصد زیادی از مواد مواد بزرگتر است، مورد استفاده قرار میگیرند. نمونهای از این نوع جداساز در شکل ۷ نشان داده شده است.
صفحهگردان، به عنوان یک ابزار فرآوری مفید، قادر است چندین قسمت جامد را با استفاده از نصب چندین سطح یکی پس از دیگری روی یک قاب ارتعاشی، همانند الکهای آزمایشگاهی، جدا کند. این رویکرد باعث شده است که این نوع جداساز در صنعت به عنوان یک ابزار چندمنظوره و قدرتمند شناخته شود.
بسیاری از تأسیسات فیلتراسیون با یک مرحله پیشفیلتراسیون آغاز میشوند. صافیها (Strainers) و پیشفیلترها (Pre-filters) برای گرفتن قطعات بزرگ و ناگهانی آوار یا آلودگی، مانند ذرات فلزی درشت یا رسوب، در جای خود قرار میگیرند. اگرچه چنین آلودگیهایی ممکن است به صورت متناوب رخ دهند، اما با این حال میتوانند به ماشینآلات یا مدیاهای موجود در فرآیند فیلتراسیون ریزتر در پاییندست آسیب برسانند.
یک قاعده کلی این است که صافیها معمولاً ذراتی را حذف میکنند که به صورت جداگانه به وضوح قابل مشاهده هستند، یا دانههای تشکیلدهنده آنها را میتوان بین انگشت شست و اشاره حس کرد. صافیها به طور کلی به دو دسته تقسیم میشوند: صافیهای موقت (temporary strainers) و صافیهای دائمی (permanent strainers).
صافیهای موقت برای دورههای کاربرد کوتاه مدت در نظر گرفته شدهاند، مانند زمانی که در دوره راهاندازی اولیه یک سیستم جدید نصب میشوند، یا هنگام راهاندازی مجدد یک سیستم خط لوله پس از خاموشی و نگهداری، زیرا این دورهها بیشترین احتمال وجود براده یا پاشش جوش را دارند. پس از دوره استفاده مناسب، میتوان آنها را جدا کرد (و تمیز و برای استفاده در آینده ذخیره کرد).
صافیهای این نوع معمولاً با سطح فلنج استاندارد طراحی میشوند تا بتوان آنها را در یک اتصال فلنج مناسب در خط لوله نصب کرد. هنگام جدا کردن، میتوان آنها را با یک واشر فاصلهگذار جایگزین کرد. این فیلترها ممکن است به شکل یک دیسک صاف یا یک سبد مخروطی باشند. برخی از انواع سبد صافی در شکل ۸ نشان داده شدهاند. صافیهای دیسک صاف معمولاً صفحات سوراخدار هستند، در حالی که صافیهای سبدی ممکن است از صفحات سوراخدار یا توری سیمی پشتیبانی شده ساخته شده باشند. صافیهای سبدی میتوانند ظرفیت بیشتری برای جمعآوری کثیفی داشته باشند، معمولاً افت فشار کمتری دارند و میتوانند ذرات ریزتری را جذب کنند (معمولاً تا ۱۵۰ میکرومتر). علاوه بر این، چنین صافیهایی حتی اگر تا حدی با جامدات پر شده باشند، میتوانند به کار خود ادامه دهند. اخیراً، صافیها و فیلترهای سبد مخروطی با سوراخهایی توسعه یافتهاند که افت فشار را به حداقل میرسانند و در عین حال اثربخشی جذب را حفظ یا بهینه میکنند.
در مواردی که نصب چنین صافیهایی در یک سیستم خاص دشوار یا غیرعملی است، انواع دیگری از صافیهای موقت برای اتصال به سهراهی کور (blind T-junction fitting) موجود هستند که به راحتی میتوان آنها را نصب و جدا کرد. این صافیها اغلب به شکل ناودان هستند و به عنوان صافیهای «وان حمام» (bathtub strainers) شناخته میشوند.
صافیهای دائمی معمولاً به صورت تجهیز کامل و معمولاً با یک بدنه به شکل Y ساخته میشوند، که حاوی یک عنصر صافی استوانهای (مطابق شکل ۹). این نوع صافیها هم در حالت افقی و هم در حالت عمودی قابل استفاده هستند و برای کاربردهایی طراحی شدهاند که انتظار میرود میزان آلودگی کم باشد.
المنت صافی توسط یک انتهای پلاگمانند نگهداشته میشود، که ممکن است ساده یا مجهز به یک شیر باشد که برای تمیزکاری با فشار بالا قابل باز شدن است. در هر صورت، خود عنصر قابل جدا شدن است، بنابراین این نوع از صافیها میتوانند به عنوان صافیهای موقت نیز مورد استفاده قرار گیرند.
صافیهای سبدی (Basket strainers)، مانند نمونه نشان داده شده در شکل ۱۰، که دارای سطح فیلتراسیون بزرگ هستند، برای جمعآوری ذرات در جریانهای با حجم بالا در خطوط لوله، و همچنین در قسمتهای مکش و دهش پمپها استفاده میشوند. این نوع صافیها ممکن است از چدن، فولاد ریختهگری، فولاد ضد زنگ یا برنز ساخته شوند، بسته به نیاز کاربرد.
کاربردهای این نوع شامل سیستمهای فاضلاب، پمپهای تغذیه دیگ بخار، روغنهای روانکاری و سوخت، تصفیه نفت خام، وظایف محافظتی در برابر حریق، کاربردهای دریایی مختلف، و در صنعت فرآیند برای محافظت از فلومترها، مبدلهای حرارتی و پمپها است.
مزایای اصلی صافیهای سبدی این است که ظرفیت نگهداری آلودگی بیشتری دارند و دسترسی آسانتری برای جدا کردن و تمیز کردن دارند. معمولاً، این نوع صافیها افت فشار بیشتری نسبت به نوع Y دارند، که به دلیل تقسیم بیشتر جریان است.
یکی از معایب واضح صافیهای دائمی که توضیح داده شد، نیاز به توقف جریان فرآیند برای تمیز کردن یا تعویض آنها است. در مواردی که عملیات مداوم در سرویس خط لوله مورد نیاز است، میتوان از صافیهای دوبلکس (duplex strainers) استفاده کرد. این صافیها به صورت یک واحد یکپارچه طراحی شدهاند و امکان ایزوله کردن یک المنت در هر زمان برای تمیز کردن را فراهم میکنند، یا حتی ممکن است چندین صافی در یک واحد وجود داشته باشد (مانند نمونه در شکل ۱۱). دسترسی به المنتها یا سبدهای صافی به صورت جداگانه از طریق صفحات پوششی با درزبندهای استاتیک (معمولاً اورینگها) امکانپذیر است.
صافیهای دوبلکس یا چند سبدی باید به طور مداوم تحت نظارت باشند تا نیاز به تعویض سبدها بررسی شود. صافیهای خود تمیز شونده (Self-cleaning strainers) میتوانند به عنوان جایگزینی برای صافیهای دوگانه یا چندگانه در مواردی که عملیات مداوم در سیستم فرآیندی حیاتی است، استفاده شوند. دو روش خود تمیز شوندگی در شکل ۴.۱۳ نشان داده شده است: یکی با استفاده از برس و دیگری با استفاده از اسکرپر برای هدایت زبالههای جمعآوری شده به پایین بدنه صافی. زبالهها را میتوان با باز کردن یک شیر در پایین صافی خارج کرد. تمیز کردن با برس برای اکثر کاربردها مناسب است، در حالی که انواع اسکرپر به طور خاص برای محصولات با ویسکوزیته بالا مناسبتر هستند. در طول چرخه تمیز کردن، این احتمال وجود دارد که مقداری زباله جامد از صافی عبور کند، به خصوص اگر ماهیت آن شکننده یا تغییر شکلپذیر باشد.
این صافیها معمولاً فیلتراسیون درشت (یا به طور دقیقتر، جذب زباله) را تا حدود ۱۵۰ میکرومتر فراهم میکنند. برای فیلتراسیون دقیقتر، میتوان از عناصر توری سیمی بافته شده در کنار صفحات سوراخدار یا نوع دیگری از تقویتکننده استفاده کرد، در صورتی که استحکام مکانیکی اضافی لازم باشد. صافیهای توری سیمی معمولاً برای فیلتراسیون تا حدود ۴۰ میکرومتر استفاده میشوند، اما نمونههای ظریفتر، هرچند نادر، نیز ممکن است یافت شوند.
صافیها و غربالها به عنوان نخستین سد دفاعی در سیستمهای فیلتراسیون، نقشی غیرقابل انکار در حفاظت از پمپها، شیرها، مبدلهای حرارتی و سایر تجهیزات حساس ایفا میکنند. همانطور که بررسی شد، اگرچه تمایز دقیق این دو تجهیز گاه دشوار مینماید، اما کارکرد اصلی صافیها بر محافظت در برابر آلودگیهای ناخواسته متمرکز است، حال آنکه غربالها میتوانند وظایفی فراتر از آن، همچون طبقهبندی و جداسازی ذرات را بر عهده گیرند. پیشرفتهای تکنولوژیکی منجر به توسعه سیستمهای خود تمیز شونده و پیوسته شده است که امکان بهرهبرداری بیوقفه از واحدهای صنعتی را حتی در شرایط با بار آلودگی بالا فراهم میآورند. انتخاب جنس مواد (فلزی یا پلیمری)، طراحی مکانیکی (استاتیک، ارتعاشی، گردان) و اندازه مش، همگی بستگی مستقیمی به ماهیت ذرات، دبی سیال و حساسیت فرآیند پاییندستی دارند. در نهایت، یک طراحی موفق در حوزه فیلتراسیون، نیازمند درک عمیق از شرایط عملیاتی و انتخاب هوشمندانه میان طیف گسترده صافیها و غربالهای موجود برای دستیابی به حداکثر بازدهی و حداقل هزینههای نگهداری است.
نویسنده: امین فروزان
ذخیره پست 
