الفرن المختبري من الأجهزة القياسية التي تُستخدم في مختبرات الطب الشرعي والمختبرات البيئية والمختبرات البيولوجية. ويوفّر هذا الجهاز، بتحكم دقيق في درجة الحرارة وتوليد درجة حرارة منتظمة، الظروف اللازمة لتعقيم الأوعية والعينات المختبرية وتبخيرها وتجفيفها وتسخينها. ودرجة حرارة الفرن المختبري أعلى من المحيط بأكثر من ٣٠٠ درجة مئوية. وفي هذه المقالة تناولنا الفرن المختبري.
١مواصفات الفرن المختبري وميزاته
لـالفرن المختبري مواصفات وميزات فريدة نتناولها في بقية الموضوع. ومن مواصفات هذه الأداة المختبرية الخيارات التالية.
الحجم المكعب الداخلي لحجرة الفرن
يجب أن يكون حجم الحجرة الداخلية للفرن أو الموقد في هذا النوع من الأجهزة المختبرية قادرًا على تلبية احتياجات المساحة للركائز بصورة جيدة، ويجب أن يستطيع أفضل طراز فيه استيعاب عدة عينات خلال دورة واحدة. ولكي يمكن استخدام الحجرة الداخلية كلها لهذا الجهاز يجب أن يكون فيه نظام رفوف قابل للضبط. ويستطيع المشغّل إجراء عمليات التحكم اللازمة بسهولة.
درجة الحرارة
نطاق الحرارة في معظم الأفران المختبرية يصل إلى أعلى من درجة حرارة المحيط بنحو ٣٠٠ درجة مئوية. وتُضبط درجة الحرارة بثلاث تقنيات: التحكم المتناسب المتكامل PID والتحكم المتناسب والثرموستات.
الجو المضبوط
تزيل بعض طرازات الأفران المختبرية الهواء من حجرة الفرن أو تُدخل إلى حجرة المختبر خليطًا معينًا من الأكسجين، وذلك لتوافقها مع التجهيزات. وتحتوي هذه الطرازات من الأجهزة على مستشعرات داخلية لتسجيل جسيمات الجو، وعلى صمام كهربائي ومقياس تدفق للتحكم في تدفق المائع.
كفاءة الطاقة
لتسخين حجرة الفرن المختبري يحتاج هذا الجهاز إلى طاقة كبيرة. ولتقليل زمن التسخين المسبق للجهاز يُترك الموقد أحيانًا يعمل عدة أيام. ولتوفير استهلاك الطاقة وتقليل فقد الحرارة تتوفر في هذا الجهاز المختبري المواصفات التالية:
- لتقليل فترات التشغيل الطويلة فيه مسخّن مسبق متسارع.
- غلاف الموقد من الفولاذ.
- طبقاته السفلية معزولة.
- يوجد حول الباب حشوة باب تساعد على حفظ الحرارة.
- سيقوم بتعويض تهوية الحجرة.
٢المواصفات الفنية للفرن المختبري
يتميّز هذا الجهاز المختبري بنظام تحكم ذكي في الحرارة بدقة عرض ٠٫١ درجة وحتى ٢٠٠ درجة مئوية. وهو مزوّد بشاشة LCD Touch control، وبعد انتهاء عمل الجهاز يمكن حفظ بيانات الأداء في ملف على الحاسوب وطباعتها، لأنه مزوّد بذاكرة إضافية SD CARD ونظام مسجّل بيانات أي نظام تخزين البيانات. وتتوفر على الشاشة الرسومية للجهاز إمكانية رسم المنحنيات البيانية؛ أما تحديد ميل (منحدر) لدرجة الحرارة ومؤقت التأخير فيتوفران حسب الطلب.
عُزل محيط باب الجهاز بمطاط سيليكون خاص عالي المقاومة للحرارة لمنع فقد الحرارة. وعُزل محيط الحجرة الداخلية للجهاز بالصوف، وبذلك يمنع فقد الطاقة. وصُنع هيكل هذا الجهاز من صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. ومادة الحجرة الداخلية والجسم الخارجي للجهاز هي على التوالي الفولاذ المقاوم للصدأ وصفائح الفولاذ بطلاء كهروستاتيكي. واستُخدمت عناصر التسخين حول الحجرة من جميع الجوانب لعدم الحاجة إلى مروحة دوران ولتحقيق انتظام تام للحرارة.
٣إمكانات جهاز الفرن المختبري
عندما يصل موقد هذا الجهاز أو فرنه إلى الظروف التشغيلية يكون فيه أجراس مسموعة لإعطاء الإشارة. ومن إمكانات هذا الجهاز أنه يُطفأ تلقائيًا بعد أن يقضي فترة محددة مسبقًا. ولتقليل الزمن الذي يستغرقه تسخين الموقد يجب زيادة استهلاك الطاقة قليلًا. وفي حالة الانفجار يخرج باب الفرن أو اللوحات الخاصة العينةَ من الفرن. وهذا قلّل الخطر على التجهيزات والعاملين، لأنه يوجّه الصدمة في اتجاه واحد.
يسجّل هذا الجهاز المختبري جميع عمليات موقد المختبر، وهذا بفضل آلياته المتوافقة. ومن دون معاملات تشغيل مُدخلة يجري الموقد دورة تسخين مسبق. ويمكن ضبط دورة التسخين المسبق. ويمكنك ضبط درجة حرارة الجهاز. ويمكن مشاهدة العينات الموجودة في حجرة الفرن من خلال النافذة التي يتضمنها.
٤أنواع الأفران المختبرية
تُصنَّع هذه الأجهزة المختبرية بطرازات مختلفة، ومن أنواعها الخيارات التالية:
الفرن المختبري المزوّد بمروحة
ومن ميزات هذا الطراز من الأجهزة المختبرية ما يلي:
- مادة واجهته الخارجية صفائح فولاذية مطلية ومغطاة بمسحوق.
- مادة حجرته الداخلية فولاذ مقاوم للصدأ.
- فيه رفوف من سلك الكروم قابلة للتحريك.
- يتوفر فيه بصورة قياسية دوران نشط للهواء.
- للحمل الحراري الطبيعي فيه عناصر مغلّفة تحت أرضية الحجرة.
- فيه مفتاح تشغيل / إيقاف للشبكة مع متحكم PID، وثرموستات لارتفاع الحرارة الزائد بمقاييس معايَرة، وثرموستات بقراءة مباشرة، وقفل مانع للعبث.
- جميع الأفران المختبرية المزوّدة بمروحة لها نطاق حراري من ٤٠ إلى ٢٥٠ درجة مئوية بتذبذب ± ٠٫٧٥ درجة مئوية.
جهاز الفرن المختبري الذكي
في المختبرات الصناعية للاستخدامات الشاقة يُستخدم هذا الطراز من الأجهزة. وحجرة المعالجة فيه نحو ٦٠ إلى ٢٠٠ لتر. ويُستخدم هذا الطراز عندما تكون هناك حاجة إلى دقة عالية في التحكم في درجة الحرارة في النطاق بين ٥٠ و٣٠٠ درجة مئوية. وتُعد سهولة الاستبدال ومقاومة التآكل من مزايا هذا الجهاز.
الحجرة الداخلية من الألمنيوم المقاوم للتآكل، والتشطيب المطرقي المقاوم للخدش، والحمل الحراري للهواء بالجاذبية، والتحكم بمعالج دقيق رقمي هي من إمكانات الفرن المختبري الذكي.
فرن الفراغ المختبري
درجة الحرارة حتى ٢٢٠ درجة مئوية، والاستفادة الكاملة من مساحة العمل، والتسخين الإشعاعي للجدار لتحقيق درجة حرارة منتظمة، وصمامات التحكم، ونافذة زجاجية برؤية كاملة، وغطاء خارجي من الفولاذ الثقيل، وموقد من الفولاذ المقاوم للصدأ وعزل من الصوف الزجاجي بسماكة ثلاث بوصات، هي من بعض ميزات فرن الفراغ المختبري.
فرن الحمل الحراري المختبري
يتوفر بأنماط وأحجام مختلفة، ومن ميزاته ما يلي:
- معالج دقيق
- خفيف الوزن
- عزل من الألياف الزجاجية المشبّعة
- عزل مزدوج الجدار
- قليل الاستهلاك
- فراغ
- تحكم في الحرارة العالية
لهذا الجهاز استخدامات خاصة به. ومن استخدامات فرن الحمل الحراري المختبري ما يلي.
- التبخير ونقص الماء
- التعقيم
- التهوية
- التلدين
- الخَبز
- التجفيف
٥مكونات الأفران المختبرية
ومن مكونات هذه الأجهزة المختبرية الخيارات التالية:
الحجرة الرئيسية
نضع المستلزمات التي نريد تعقيمها في الحجرة الرئيسية لهذه الأجهزة. وصُنعت أجسام هذه الأجهزة من سبائك مقاومة للرطوبة والحرارة ومن الفولاذ المقاوم للصدأ. وتوجد داخل هذه الحجرة مكونات مهمة وخاصة مثل مستشعر الحرارة والمزدوجة الحرارية.
العزل
درجة الحرارة التي تتولد داخل الفرن مرتفعة جدًا. ولهذا السبب يجب منع فقد الطاقة. فالحرارة الموجودة في حجرة هذا الجهاز تذوب عند خروجها ونفاذها إلى دارة الجهاز. ولهذا السبب يكون عزله مهمًا جدًا. ويُستخدم الألياف الزجاجية لعزل هذا الجهاز.
عنصر التسخين
وجود عنصر التسخين في هذا الجهاز جعل استخدام العزل أمرًا لازمًا.
قسم الحماية
يحميه الفيوز الكهربائي ونظام التحكم المناسب في درجة الحرارة الموجودان في هذا الجهاز.
عرض درجة الحرارة
يقيس هذا الجهاز درجة الحرارة بالطرق التالية:
- فلز أو مزدوجة حرارية زوجية
- لوحة كهربائية متصلة بمستشعر الحرارة
- مقياس حرارة
٦صيانة أجهزة الفرن المختبري
لا تكون هذه الأنواع من الأجهزة المختبرية عادةً بكفاءة مناسبة بعد سبع سنوات. وإذا تعرض موقد هذه الأجهزة المختبرية لضرر فلن تعود مواصفاته وخصائصه بعد الإصلاح. وتجب صيانة الفرن على فترات معتادة. ومن حيث الأعطال يجب فحص ما يلي:
- المنافخ
- عناصر التسخين
- أجهزة التحكم
- المستشعرات
- منافذ التهوية
وهذه الأجهزة المختبرية من حيث نوع التركيب تشمل المنضدي والخزانة والقابل للدخول.
خلاصة
في المختبرات يُستخدم جهاز يُسمى الفرن للتسخين والتعقيم والتبخير والتجفيف. وفي هذه المقالة ذكرنا لكم أنواع جهاز الفرن المختبري. وإضافة إلى ذلك شرحنا لكم المواصفات الفنية ومكونات أجهزة الفرن.
