کوره اتوکلاو معمولاً برای اهداف خاصی مانند فرآوری مواد و فرایندهای شیمیایی استفاده می‌شوند. این اتوکلاها قادر به ایجاد هوای داغ تحت فشار بالا هستند و می‌توانند در برخی از موارد به عنوان یک نوع کوره هوای داغ تحت فشار استفاده شوند. با این حال، برای استفاده از اتوکلا به عنوان کوره هوای داغ تحت فشار، نیاز به سازوکارها و تنظیمات خاصی دارید. همچنین، مواد قابلیت تحمل دما و فشار بالای اتوکلا را باید داشته باشند. برای هر استفاده خاصی، باید به مشخصات فنی و قابلیت‌های اتوکلا هدفمند شده و اطمینان حاصل شود که میتواند نیازهای کوره هوای داغ تحت فشار را برآورده کند.
اتوکلاهای هوای داغ تحت فشار می‌توانند به عنوان یک نوع کوره استفاده شوند. این نوع اتوکلاها قادر به ایجاد فشار و دمای بالا در محفظه داخلی خود هستند و می‌توانند مواد را در دماهای بسیار بالا و تحت فشار عمل کنند. با استفاده از حرارت خشک، این اتوکلاها قادر به پخت، احیا، اکسیداسیون و سایر فرآیندهای حرارتی در شرایط تحت فشار هستند. اتوکلاوهای صنعتی بزرگ ساخته شده از آلیاژهای فولادی مانند A516 و استنلس استیل 304 معمولاً دارای دیواره‌های ضخیمی هستند و قابلیت تحمل فشار و دمای بالا را دارند. اما فشار و دمایی را که می‌توانند تحمل کنند، بستگی به طراحی و مشخصات اتوکلاو دارد. به طور کلی، اتوکلاوهای تحت فشار قادر به تحمل فشارهای بالا تا چند صد اتمسفر (بار یا PSI) هستند. همچنین، این اتوکلاوها قادر به ایجاد دماهای بالا تا چند صد درجه سانتیگراد (در حدود 400-500 درجه سانتیگراد) هستند.
سیستم تأمین حرارت کوره اتوکلاو
برای رسیدن به دمای بالا تا 500 درجه سانتیگراد در محفظه کوره اتوکلاو، معمولاً از المنت‌های گرمایی الکتریکی مانند سیم‌های نیکروم استفاده می‌شود تا حرارت را به محفظه انتقال داده و دما را افزایش دهند. این المنت‌ها داخل دیواره یا در داخل محفظه اتوکلاو قرار می‌گیرند و توسط سیستم کنترل دما مدیریت می‌شوند. می‌توان از منابع نوری با طیف مشخصی مانند لامپ‌های هالوژن استفاده کرده و از تابش حرارتی آنها برای گرم کردن محفظه استفاده نمود. سیستم گرمایش با استفاده از اشتعال پلاسما از قوس القایی برای ایجاد پلاسما و تولید حرارت بالا استفاده می‌کند. در این روش، جریان الکتریکی بین دو الکترود ایجاد شده و در نتیجه پلاسما و حرارت تولید می‌شود.
برای دستیابی به دمای بالا، مهم است که سیستم کنترل دما و فشار محفظه اتوکلاو به طور دقیق و قابل اطمینان عمل کند تا دمای مطلوب حفظ شود و احتمال هرگونه خطراتی مانند افزایش بیش از حد فشار را کاهش دهد. همچنین، مشخصات تجهیزات و قابلیت‌های آنها باید با متریال‌ها و فرآیندهای مورد استفاده همخوانی داشته باشند تا از دوام و عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود.
مکانیزم تأمین فشار کوره اتوکلاو
برای رسیدن به فشار بالا تا چند صد اتمسفر (Bar) در محفظه کوره اتوکلاو، معمولاً از یک پیستون یا کمپرسور قرقره‌ای استفاده می‌شود تا فشار را در محفظه ایجاد کند. این پیستون به صورت تکراری حرکت کرده و حجم محفظه را کاهش می‌دهد، این باعث افزایش فشار در داخل محفظه می‌شود. یک مکانیزم نوار و چرخ نیز استفاده می‌شود تا انرژی مکانیکی را به فشار تبدیل کند. نوار و چرخ باعث حرکت پیستون یا سیلندر می‌شود و فشار را در محفظه ایجاد می‌کند.
کمپرسورهای گازی از جمله کمپرسورهای پیستونی هستند تا گاز را فشرده کرده و فشار را در محفظه ایجاد کنند. این کمپرسورها قادر به تولید فشارهای بالا هستند و در صنایعی مانند نفت و گاز، پتروشیمی و صنعت فلزات استفاده می‌شوند. در هر صورت، برای دستیابی به فشار بالا، مهم است که تجهیزات و سیستم‌های ایمنی اتوکلاو به طور دقیق و قابل اطمینان عمل کنند تا از هرگونه خطرات ناشی از افزایش غیرمطلوب فشار جلوگیری شود. همچنین، مشخصات تجهیزات و قابلیت‌های آنها باید با محفظه و مواد مورد استفاده همخوانی داشته باشند تا از دوام و عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل شود.
کاربرد های کوره هوای داغ تحت فشار
در صنعت پتروشیمی، کوره های اتوکلاو برای فرآوری و تولید مواد شیمیایی از جمله پلیمرها، رزین‌ها و پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند. اتوکلاوها در این صنعت برای پلیمریزاسیون، تصفیه مواد و تولید محصولات با خواص مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتوکلاوها با توانایی ایجاد دما و فشار بالا، در روش‌های خوردگی‌زدایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش برای حذف آلاینده‌ها و آب‌کشی از قطعات فلزی، شیرآلات، لوله‌ها و ساختارهای فلزی استفاده می‌شود.
در صنعت خمیرکاری و تولید کاغذ، اتوکلاوها جهت پرس کردن خمیرهای سلولزی و ایجاد اتصال محکم بین فیبرها استفاده می‌شوند. این فرآیند بهبود مقاومت مکانیکی و خواص فیزیکی کاغذ را افزایش می‌دهد. اتوکلاوها در صنعت غذایی برای اتصال بسته‌بندی‌ها، پخت و ضدعفونی کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در تولید غذاهای قوطی شده، اتوکلاوها برای ایجاد شرایط حرارتی و فشاری مناسب جهت ایجاد نگهداری طولانی مدت و ایمنی محصول استفاده می‌شوند.
اتوکلاهای صنعتی بزرگ بدون بخار و با حرارت خشک برای فرآوری مواد مانند خمیرهای سرامیکی، پودرهای فلزی، فیبرهای کامپوزیتی و مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اتوکلاها دارای سیستم‌های کنترل دقیق برای تنظیم و نظارت بر دما و فشار هستند و می‌توانند در فرآیندهای صنعتی و آزمایشگاهی به کار گرفته شوند.
مکانیزم آب بندی درب اتوکلاو فشار قوی
واشرها و گسکت‌های سیلیکونی یا پلیمری که برای آب‌بندی درب کوره اتوکلاو استفاده می‌شوند، معمولاً از موادی تولید می‌شوند که مقاومت حرارتی بالا دارند. این مواد معمولاً قادرند دماهای بالاتر از 500 درجه را تحمل کنند و از بین نروند. گسکت‌ها و واشرهای سیلیکونی معمولاً از سیلیکون فرآوری شده ساخته می‌شوند. سیلیکون یک ماده با مقاومت حرارتی بالا است و قادر به تحمل دماهای بالاتر از 500 درجه می‌باشد. بنابراین، در شرایط استاندارد، واشرها و گسکت‌های سیلیکونی به طور عمومی از بین نمی‌روند، آتش نمی‌گیرند و نمی‌سوزند.
در صورتی که دما بسیار بالا رفته و بیشتر از حد مقاومت حرارتی مواد سیلیکونی یا پلیمری باشد، ممکن است موادی مانند سیلیکون آتش بگیرند یا آسیب ببینند. در این موارد، باید از مواد با مقاومت حرارتی بیشتر استفاده کرد، مانند مواد سرامیکی یا فلزی که قادر به تحمل دماهای بسیار بالا هستند. برای اطمینان حاصل کردن از عملکرد واشرها و گسکت‌ها در شرایط دمایی خاص، مهم است که مشخصات فنی و مقاومت حرارتی مواد واشرها و گسکت‌ها را در نظر داشته باشید.
سنسورها و تجهیزات برقی سازگار با دما و فشار بالا
در دماها و فشارهای بسیار بالا مانند 500 درجه سانتیگراد و چند صد اتمسفر، عملکرد حسگرها و سنسورها بسته به نوع و مشخصات آنها متفاوت است. بیشتر حسگرها و سنسورهای برقی معمولاً برای دماها و فشارهای معمولی طراحی شده‌اند و نمی‌توانند به طور مستقیم در دماها و فشارهای بسیار بالا عمل کنند. در مواردی که نیاز به حسگرها و سنسورهای برقی در دماها و فشارهای بسیار بالا است، معمولاً از تکنولوژی‌های ویژه و مواد مقاوم استفاده می‌شود. برای مثال، حسگرها و سنسورها می‌توانند با استفاده از مواد سرامیکی یا فلزی با مقاومت حرارتی بالا ساخته شوند.
همچنین، الکتروموتورها که وظیفه تهویه و گردش هوای داخل کوره اتوکلاو را بر عهده دارند، نیز باید به طور خاص طراحی شوند تا بتوانند در شرایط دما و فشار بالا عمل کنند. الکتروموتورهایی با بدنه‌های مقاوم در برابر حرارت و موادی با مقاومت بالا به طور عمومی برای این منظور استفاده می‌شوند. برای اطمینان حاصل کردن از عملکرد صحیح حسگرها، سنسورها و الکتروموتورها در شرایط دما و فشار بسیار بالا، مهم است که مشخصات فنی و توصیه‌های موجود در کاتالوگ قطعه را مورد توجه قرار دهید.
سیستم خنک کننده کابل کشی ها و قطعات برقی
برای خنک کردن الکتروموتورها و قطعات الکترونیکی در کوره اتوکلاو، از یک سیستم فن و هوای جریانی استفاده می‌شود تا هوا را در اطراف قطعات الکترونیکی و الکتروموتورها جریان دهد و حرارت را از آنها بردارد. فن‌ها می‌توانند به صورت جاروبی (blower) یا محوری (axial) باشند و هوا را به سمت قطعات هدایت می‌کنند. این روش به عنوان یک روش خنک‌کننده با گردش هوا عمل می‌کند و میتواند در صورت نیاز به خنک‌کنندگی بیشتر، همراه با طراحی سیستم جریان هوا بهینه شده باشد.
سیستم خنک‌کننده مایع (Liquid Cooling System) از یک مبدل حرارتی مانند رادیاتور، پمپ و لوله‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود. مایع خنک‌کننده (معمولاً آب یا مخلوط آب و گلیکول) از طریق لوله‌ها در اطراف قطعات الکترونیکی و الکتروموتورها جریان داده می‌شود و حرارت را از آنها جمع آوری می‌کند. سپس مایع خنک‌شده به رادیاتور یا یک منبع خنک‌کننده دیگر منتقل می‌شود تا حرارت آن را به محیط اطراف منتقل کند.
سامانه های کنترل دما در کوره اتوکلاو
استفاده از ترموستات‌ها و کنترلرها برای کنترل دما در داخل اتوکلاو میتواند به خنک‌کنندگی بهینه کمک کند. با استفاده از این تجهیزات، می‌توان دمای کارکرد الکتروموتورها و قطعات الکترونیکی را در محدوده مطلوب نگه داشت و در صورت افزایش غیرمجاز دما، سیستم خنک‌کننده را فعال کرد. در طراحی کوره اتوکلاو، به تهویه هوا و جریان هوای مناسب در داخل محفظه اهمیت زیادی داده می شود.
ایجاد مسیرهای جریان هوا بهینه و استفاده از کانال های خنک‌کننده و سیستم‌های تهویه هوا میتواند به تنظیم دما و خنک‌کنندگی موثر در اتوکلاو کمک کند. استفاده از عایق‌ها و مواد حرارتی مناسب در قطعات الکترونیکی و الکتروموتورها میتواند از انتقال حرارت غیرمطلوب به آنها جلوگیری کند. عایق‌ها و مواد حرارتی با خواص عایقی و گرمایی مناسب می‌توانند حرارت را به محدوده دیگری از سیستم منتقل کنند و از دمای بالای قطعات محافظت کنند.
