Керамик дозаторын плунжерийн үйлчилгээний хугацаа итгэл үнэмшилтэй байх шалтгаан нь эдгээр нь ердийн металлуудаас дахин давуу талтай, тусгай материалуудаас хийгдсэнтэй холбоотой. Одоогийн үед хамгийн ихэвчлэн гурван төрлийн дэвшилтэт керамикаш ашигладаг: цирконий (ZrO2 томьёотой), аллюмин (Al2O3), мөн цахиур карбид (товчоор SiC). Эдгээр материалыг яагаад онцлог гэж үзэх вэ гэвэл тэдгээрийн Виккерсын хатуулагийн зэрэг 3.5 ГПа-аас дээш байдаг тул үйл ажиллагааны явцад 50 МПа-аас дээш даралтанд орсон ч боловч хэлбэрээ алдахгүй, муруйхгүй байдаг. Тоогоор хэлбэл, керамик плунжерийг дахин давтагдсан стресст оруулахад нержавейк сталийн хослохоос хэлбэрээ 98 хувиар илүү сайн хадгалдаг. Ийм тэсвэрт чадвар нь цаг хугацааны турш солилт бага шаардах, илүү тогтвортой ажиллагааг шууд хангаж өгдөг.
Дулааны тогтвортой байдал нь найдвартай ажиллагааг илүү ихээр сайжруулдаг. ZrO2 нь -20°C-аас 200°C хүртэлх температурын хооронд бараг тэгийн тэнцүү дулааны хэлбэлзэл (±2 ppm/К) үзүүлдэг бөгөөд энэ нь микротрещинууд үүсэхээс сэргийлж, хэмжээний хувьд <0.1%-иас бага хазайлттай байх боломжийг олгодог. Энэ нь химийн шахалтын систем зэрэг хувьсах орчны нөхцөлд давталттай тунгаар хийх шаардлагатай үед маш чухал.
Нарийн механикжуулалт эдгээр давуу талуудыг нэмж ихэсгэдэг. Алмазан шлифовкалын багажийг ашиглан, производерүүд ±1 мкм нарийвчлалд хүрч, плунжерын диаметр 10,000 цагаас дээш хугацаанд техникийн шаардлагаас 0.003%-аас хэтрэхгүй байдалд баталгаажуулдаг. Энэ микрон түвшний нарийвчлал нь хэмжих нарийвчлалтай шууд холбоотой бөгөөд индустрийн урьдчилан ялагч судалгаанд тэмдэглэсэнчлэн хатуу химийн нөхцөлд жилдэх визуаль хазайлтыг <0.5%-иас бага болгоно.
Керамик дозаторын насосны плунжерүүд нь хатуу чанар ба хэмжээний тогтвортой байдлыг хангахын тулд цирконийн (ZrO2), аллюминийн исэл (Al2O3) болон цахиур карбид (SiC)-ийг ашигладаг. Эдгээр дэвшилтэт керамик материалууд Виккерсын хатуулагийн утгыг 1,500 HV-с хэтрүүлдэг бөгөөд 500 бар-аас дээш даралтанд ч шингэнийг нарийвчлан удирдах боломжийг олгодог.
Аллюминийн исэлийн (380 ГПа) болон цахиур карбидын (420 ГПа) өндөр харимхайн модуль нь ажиллагааны үед радиал тэлэлтийг хамгийн бага байлгадаг. Энэ нь плунжер ба цилиндрийн хоорондын зай ±2 мкм дотор байхыг хангаж, 10,000 циклд 0.5%-с доош дозлолын хазайлтыг шууд хангасан байна.
ZrO2 нь 800°C температурт өрөөний температур дахь хүч чадлынхаа 95%-ийг хадгалж чадах бөгөөд 400°C-с дээш температурт 40–60% хүч чадлыг алддаг металл материалыг илүүдүүлэн давуу талтай. Энэхүү дулааны тэсвэрт чадвар нь эмийн үйлдвэрлэлд уурт сарних зэрэг их халуун хэрэглээнүүдэд геометр өөрчлөлтийг саатуулдаг.
Орчин үеийн савлалтын арга техник нь керамик плунжерийн гадаргуугийн ш roughгийн (Ra) утгыг 0.05–0.1 мкм хүртэл хүргэдэг. ISO 22096:2022 насосны үр дүнтэй ажиллагааны стандартын дагуу энэхүү дэд микрон түвшний геометр нарийвчлал нь ердийн зэвэрдэг ган элементүүдтэй харьцуулахад шингэний алдагдлыг 18%-иар бууруулдаг.
Цахиур (ZrO2) болон аллюмин (Al2O3) нь хүчил, шүлт, уусгагчидтай ажиллах үед онцгой коррозийн тэсвэрт чанартай байдаг. Металлуудаас ялгаатай нь ковалент холбоотой атомын бүтэцтэй, чөлөөт электронгүй тул керамикууд электрохимийн задралаас тэсвэртэй байдаг. Эдгээр нь 15% хлорын хүчил, pH 14 шүлттэй натрийн гидроксидтэй холбоотой үед ч идэвхжихгүй, материал алдахгүй.
2024 оны харьцуулалттай судалгаагаар 500 цагийн үйл ажиллагааны туршид шохойн хүчилд нэрэлдсэн тохиолдолд керамик плунжер нержигдэх шингэн сталиас 27–41% илүү үр дүнтэй байсан. Тэдгээрийн инерт шинж чанар нь хольсон материалтай системд гальваник коррозийн эрсдэлийг бүрмөсөн арилгаж, химийн нэмэлтийн процессоор чухал болдог.
Органик уусуурт дээр хавагнадаг полимер материалтай плунжерийн эсрэгээр керамикууд pH 0–14 хүртэлх бүх орчинд хэмжээний тогтвортой байдлыг хадгалдаг. Энэ нь задарсан үед салверийн гэмтэл үүсэхээс сэргийлдэг бөгөөд ацетон эсвэл этанол агуулсан эмийн биетийн системд маш чухал давуу тал болдог. Керамикууд урт хугацаагаар хүчилд нэрэлдэх үед титан сплавт тохиолддог устөрөгчийн хүчилжилтийн асуудлаас зайлсхийдэг.
Химийн шингэний шингээлт болон гадаргын элэгдэлд тэсвэртэй байдлаар керамик плунжер нь анхны геометр болон массыг хадгалдаг. Энэ нь PTFE деталуудад ажиглагдаж буй ±2.5% хазайлттай харьцуулахад, цэвэрлэгчийн шингэнд хийх тунгийн нарийвчлалыг 10,000 циклд дээш ±0.5% хэмжээтэй байлгадаг. Тэдгээрийн тогтвортой гадаргын найрлага нь урсгалын онцлог эсвэл плунжерын жинд нөлөөлж болох идэвхит бодисуудыг шингээхийг саатуулдаг.
500 бар-аас дээш даралтанд орох үед ч микрон түвшинд хэлбэрээ хадгалдаг цирконийн ба аллюминийн керамик плунжерууд нь 200-400 ГПа-ийн Янгины модуль хязгаартай байдаг тул муруйх эсвэл сунгах үзэгдэлд тэсвэртэй бөгөөд 10 сая цикл ажилласны дараа хөдөлгөөний эзлэхүүний хазайлт 1%-иас бага байдаг. Зэвэрдэггүй гангуудтай харьцуулахад керамикууд инженерчлэлийн "пүршний нөлөө" гэж нэрлэдэг шахагдсаны дараа деталь бага зэрэг буцаж тэлэх үзэгдэлд орохгүй. Энэ нь зузаан, наалдамхай шингэнүүдийг боловсруулах үед зэвэрдэггүй ган плунжерууд ихэвчлэн 0.3-0.5% хэмжээний хэмжих алдаа үүсгэдэг учраас чухал болдог. Өнгөрсөн жил Присцижний Инженерчлэлийн Сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаа энэ ололтыг баталж, шийдэлтэй хэрэглээнд керамик шийдлүүд рүү олон үйлдвэрлэгчид шилжиж байгааг онцолсон.
Цахиур шүргэгч нь 5000 цагийн тасралтгүй ажилласны дараа анхны гадаргуугийн 99,8%-ийг хадгалдаг бол хатууруулсан гангийнх 92% байдаг. Энэ хэмжээний тогтвортой байдал нь тунгаах давталтыг муудуулдаг үрэлтийн хувьсах хэмжээг хамгийн бага болгодог. pH-ийн хяналтын системд цахиур шүргэгчтэй насос 12 сарын турш ±0,25% урсгалын тогтвортой байдлыг хадгалдаг бөгөөд металл хувилбаруудыг 4:1 харьцаагаар давамгайлдаг.
Ангилахуйц цахиурын хумсны хурд бараг тэгтэй ойролцоо байх учир калибрын хазайлт жилд <0,1% байдаг. Судалгааны дагуу цахиур шүргэгчтэй насоснууд 50000 цагийн үйлчилгээний хугацаанд калибрын нарийвчлалыг ±0,5%-иас бага хадгалдаг бөгөөд энэ нь хэвийн материалуудаас гурван дахин илүү. Энэ түвшний тогтвортой байдал нь стерилийн найрлагын үед USP <797> стандартад тунгаж өгөх хэмжээний хувьсах хэмжээ 1%-аас бага байхыг шаарддаг эмийн салбарт чухал ач холбогдолтой.
Керамик дозаторын помпын плунжерүүд нь эмийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, хагас дамжуулагчийн технологи шиг өндөр нарийвчлал шаардсан салбарт чухал ач холбогдолтой. Ус цэвэрлэх үйл явцад антисептик бодисыг хийхэд идэвхтэй шингэнд тэсвэртэй байдал нь 10,000 цагаас дээш хугацаанд ±0.5% нарийвчлалыг хангаж, найдвартай ажиллах боломжийг олгоно. Хагас дамжуулагчийн чийгтэй идээжилтийн үед цирконийн плунжерүүд нанометрийн хэмжээстэй хэлхээний загварын хувьд шаардлагатай <5 мкм-ийн дозлогын давталтыг хангана.
2024 оны плунжер дозатор насосны зах зээлийн хамгийн сүүлийн шинжилгээний дагуу, ариутгах материалуудыг хэрэглэхэд жилд ойролцоогоор 22% өсөлт гарч байна. Энэ нь голдуу эдгээр керамик деталууд металл хэсгүүдийг ихэвчлэн элэгдүүлдэг шатахуун болон хатуу нөхцөлд илүү сайн тэсвэрлэдэг учраас болсон юм. Хооллох боловсруулах үйлдвэрүүд CIP систем гэж мэдэгдэх хатуу цэвэрлэх ажиллагаанд цахиур карбидын плунжер рүү шилжихийг эхэлсэн. Энэ өөрчлөлт нь үйлдвэрлэлтийн явцад хоолны бүтээгдэхүүнд металл жижиг хэсгүүд орохоос сэргийлдэг. Солирдох энергиийн салбарт ч гэсэн устөрөгч үүсгэх тогтолцоонд электролитийг хэмжихэд керамикийг ашиглаж эхэлсэн. Металл хэсгүүд маш хурдан исэлддэг тул тэнд удаан үлдэх боломжгүй. Олон үйлдвэрлэгчид одоо биодизелийн үйл ажиллагаанд шаардагдах маш өндөр температурыг даах зориулалтаар CVD давхаргуудыг аллюминийн суурьтай хольж эхэлсэн. Компаниуд засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулах, үр ашгийг сайжруулах замаар керамик шийдэл рүү шилжих энэхүү чиг хандлага нь олон салбарын үйлдвэрлэлд байнгын байх мэт байна.
EN
