يُعد نظام الترشيح أساسيًا للغاية للآلات لدرجة أن بعضها يأتي مُجهزًا به من المصنع. لكن ظروف العمل تختلف اختلافًا كبيرًا، وفي حالة الآلات الكبيرة، من الشائع جدًا أن ترتبط بظروف قاسية، كأن تكون مغمورة في سحب كثيفة من غبار الصخور.- كما هو الحال في التعدين-والتربة في الآلات الزراعية والحرجية أو مخلفات السخام الناتجة عن احتراق المحرك- كما هو الحال في الشاحنات والحافلات- تُطلب هذه الأصول بطرق لا حصر لها بسبب الأحوال الجوية والعمليات التشغيلية نفسها.
لضمان عمل النظام بكفاءة عالية، من الضروري استخدام أنظمة ترشيح مختلفة. تعرف أدناه على الفرق بين مرشح السطح ومرشح العمق، ودور كل منهما في تحقيق النتائج المرجوة.
ما هو مرشح السطح؟
نعلم مسبقاً أن المرشحات المستخدمة في الآلات الكبيرة هي أجهزة متصلة بأنظمة تدفق السوائل المختلفة: الهواء، ومواد التشحيم، والوقود. لذا، لكي تتم عملية الترشيح بكفاءة، يلزم وجود وسيط ترشيح، أي العنصر الذي سيحتجز الجزيئات الملوثة.
تتكون عناصر الترشيح من عدة أنواع من المواد، منها السليلوز والبوليمرات والألياف الزجاجية، وغيرها. ويعتمد اختيار المادة على الغرض من الترشيح. ففي ترشيح مواد التشحيم في محركات الاحتراق، على سبيل المثال، يشيع استخدام المرشحات الورقية. أما في الترشيح الدقيق، فيُستخدم بكثرة الألياف الزجاجية الدقيقة.
باختصار، الترشيح هو عملية تمرير سائل أو غاز عبر مادة مسامية لإزالة المواد الصلبة العالقة فيها. إذا كان سُمك وسط الترشيح مُقاربًا لحجم الجسيمات المراد استخلاصها، تُسمى العملية بالترشيح السطحي، حيث تُحجز المادة على سطح المرشح. ومن الشائع جدًا إيجاد مرشحات هواء من هذا النوع.
من الأمثلة الشائعة الأخرى على الترشيح السطحي المناخل. في هذه الحالة، تُحجز الجزيئات على السطح، مُشكّلةً طبقةً تسمح بمرور الجزيئات الأصغر عبر شبكة الترشيح. وتوجد عدة أشكال من المرشحات السطحية.
ما هو مرشح العمق؟
في مرشح العمق، على عكس مرشح السطح، يتم فصل الجسيمات الصلبة بشكل رئيسي عن طريق الترسيب داخل مسام وسط الترشيح، والذي يمكن أن يتكون من:
1. طبقة من الحبيبات الخشنة (على سبيل المثال، طبقة من الرمل بعمق 0.3 إلى 5 مم).
2. طبقة من الألياف بسمك بضعة سنتيمترات (مرشحات الخراطيش المغلقة بالراتنجات، على سبيل المثال).
3. يترك طبقة بسمك بضعة ملليمترات (على سبيل المثال، وسائط الترشيح المصنوعة من السليلوز).
4. طبقة دعم حبيبية للمرشح الرئيسي (طبقة الطلاء المسبق، على سبيل المثال).
بهذه الطريقة، يكون سُمك وسط الترشيح أكبر بمئة ضعف على الأقل من حجم الجسيم المراد ترشيحه، وذلك في حالة المرشحات العميقة. ويمكن أن تكون هذه المرشحات عبارة عن خراطيش سلكية، أو تكتلات من الألياف، أو بلاستيك مسامي، أو معادن مُلبّدة. لذا، تتكون المرشحات العميقة من شبكة عشوائية من الألياف الدقيقة ذات حجم حبيبي صغير جدًا، لدرجة أنها تحجز الجسيمات المجهرية. هذه الخاصية هي ما يضمن أن الترشيح لن يقتصر على السطح فحسب، بل سيمتد إلى العمق عبر جميع وسائط الترشيح. ويمكن أن تتكون هذه الوسائط بدورها من بوليمرات، أو سليلوز، أو ألياف زجاجية، منفصلة أو مركبة.
وهكذا، في الترشيح العميق، تنتقل الملوثات عبر ما يشبه "المتاهة" داخل الجهاز، لتتشابك في الألياف الدقيقة المتشابكة التي تُشكل شبكة الترشيح. العديد من مرشحات الترشيح العميق عبارة عن أوراق مطوية بسماكات مختلفة، مما يُتيح مساحة ترشيح أكبر في نفس الحيز، مقارنةً بمرشحات الترشيح السطحي ذات الحجم المماثل.
هذه هي الميزة الرئيسية لمرشح العمق، حيث يستغرق وقتًا أطول للتشبع (الانسداد). يتشكل في مرشح العمق طبقة من الرواسب، والتي يجب إزالتها دوريًا لمنع الانسداد أو التسرب أو حدوث أعطال في عملية الإنتاج. تستمر هذه الطبقة في التشكل حتى يصل المرشح إلى حالة التشبع. في بعض طرازات مرشحات الوقود، يمكن تنظيفها عدة مرات بالهواء المضغوط أو زيت الديزل قبل الحاجة إلى استبدالها بالكامل.
ما هو الفرق بينهما؟
في كلتا الحالتين، تشمل العمليات الفيزيائية المعنية: الاعتراض المباشر، والتأثير بالقصور الذاتي، والانتشار، والترسيب. أما في المرشح السطحي، فتكون آليات الترشيح هي التصادم أو الغربلة. وفي حالة المرشح العميق، تكون الآلية هي التشابك.
على الرغم من أن مرشحات العمق تُحسّن المظهر، إلا أن تحديد المرشح الأنسب يعتمد على كل حالة على حدة. ونظرًا لكونها تقنية متطورة، يُنصح باستخدام مرشحات العمق في الأنظمة الأكثر حساسية للتلوث، مثل الأنظمة الهيدروليكية.
وقت النشر: ١٨ أكتوبر ٢٠٢٣