Помпа Рутса стварае вакуум з дапамогай двух процілегла круцячыхся лапатчатых ротараў. Гэтыя ротары ўлоўліваюць газ на ўваходзе і транспартуюць яго праз корпус помпы без унутранага сціску. Гэта бесперапыннае перамяшчэнне малекул газу з высокай хуткасцю зніжае ціск, дасягаючы вакууму да 10⁻⁵ мбар пры належнай падтрымцы. Стабільны рост сусветнага рынку вакуумных помпаў падкрэслівае яго важнасць.
Шмат якія крытычна важныя сектары залежаць адВакуумны помпа Рутса, у тым ліку:
• Паўправадніковая прамысловасць: для такіх працэсаў, як нанясенне тонкіх плёнак і травленне.
• Хімічная прамысловасць: у такіх сферах, як дыстыляцыя і сушка.
• Фармацэўтычная прамысловасць: для вакуумнай фільтрацыі і сублімацыйнай сушкі.
Унутраная праца вакуумнага помпы Рутса
Вакуумны помпа Рутса працуе па простым, але вельмі эфектыўным прынцыпе. Яго ўнутраны механізм перамяшчае газ ад уваходнай адтуліны да выхадной, не сціскаючы яго ўнутры камеры помпы. Гэты працэс абапіраецца на сінхранізаваны рух некалькіх ключавых частак, якія працуюць у ідэальнай гармоніі.
Чатырохэтапны аперацыйны цыкл
Працэс перапампоўвання адбываецца ў бесперапынным чатырохэтапным цыкле, які паўтараецца тысячы разоў у хвіліну. Сучасныя ротары могуць круціцца са хуткасцю ад 3000 да 6000 абаротаў у хвіліну. Гэтая высокая хуткасць дазваляе помпе вельмі хутка перамяшчаць вялікія аб'ёмы газу.
Уваход: Па меры таго, як два лапаткавыя ротары круцяцца ў процілеглых напрамках, на ўваходзе помпы адкрываецца кішэня прасторы. Газ з вакуумнай камеры паступае ў гэты пашыраны аб'ём.
Ізаляцыя: кончык пярэдняй часткі ротара праходзіць праз уваходную адтуліну. Гэта дзеянне ўтрымлівае пэўны аб'ём газу паміж ротарам і корпусам помпы.
Перадача: Затрыманая кішэня газу затым праносіцца праз унутраную частку корпуса да выхаду. Ключавой асаблівасцю вакуумнага помпы Roots з'яўляецца тое, што ён не сціскае гэты газ падчас перадачы. Такая бескантактавая праца без алею робіць яго неадчувальным да невялікай колькасці пылу або вадзяной пары.
Выхлап: Ротар працягвае круціцца, адкрываючы кішэню газу для выхаднога адтуліны. Затым газ пашыраецца ў выпускную лінію, дзе зваротны помпа выдаляе яго з сістэмы. Гэты цыкл паўтараецца, бесперапынна перамяшчаючы газ ад уваходу да выхаду і зніжаючы ціск у сістэме.
Заўвага: Нягледзячы на высокую эфектыўнасць для многіх газаў, усмоктвальная здольнасць помпы Рутса ніжэйшая для вельмі лёгкіх газаў, такіх як вадарод, у параўнанні з іншымі тыпамі помпаў.
Асноўныя кампаненты і іх функцыі
Надзейная праца помпы Рутса залежыць ад некалькіх важных кампанентаў, распрацаваных з высокай дакладнасцю.
Ротары: Помпа мае два ўзаемазлучаныя лапаткі-ротары (часта маюць форму васьмёркі). Форма або профіль гэтых лапатак непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць. Розныя канструкцыі прапануюць кампрамісы паміж хуткасцю адпампоўкі і эфектыўнасцю. Спіральныя ротары, напрыклад, дапамагаюць паменшыць пульсацыі ціску і шум пры працы.
| Тып профілю ротара | Перавага хуткасці адпампоўкі | Каэфіцыент выкарыстання аб'ёму |
|---|---|---|
| Новы эліптычны | У 1,5 разы вышэй, чым верхні эліптычны трэнажор | Высокі |
| Эліптычны трэнажор для гольфа | Стандартная прадукцыйнасць | Набліжаецца да 55% |
Корпус (капсула): гэта вонкавы корпус, які ахоплівае ротары. Ён прызначаны для вытрымкі перападу ціску паміж вакуумнай сістэмай і атмасферай. Матэрыял, які выкарыстоўваецца для корпуса і ротараў, залежыць ад патрабаванняў прымянення да каразійнай устойлівасці, трываласці і кошту.
| Матэрыял | Асноўныя перавагі | Агульныя прымянення |
|---|---|---|
| чыгун | Высокая трываласць, добрая зносаўстойлівасць, эканамічна выгадны. | Агульная прамысловасць, хімічная і харчовая перапрацоўка. |
| Нержавеючая сталь | Выдатная каразійная ўстойлівасць, гігіенічныя ўласцівасці. | Фармацэўтычнае, паўправадніковае і медыцынскае абсталяванне. |
| Алюмініевы сплаў | Лёгкі, добрая цеплаправоднасць. | Аэракасмічныя, аўтамабільныя і партатыўныя помпавыя сістэмы. |
Газадаючыя шасцярні: размешчаныя па-за помпавай камерай, газададачныя шасцярні маюць важнае значэнне. Яны сінхранізуюць два ротары, забяспечваючы іх кручэнне ў процілеглых напрамках, не дакранаючыся адзін аднаго або корпуса. Гэтая сінхранізацыя з'яўляецца асновай бескантактавай працы помпы.
Ушчыльненні вала: Ушчыльненні прадухіляюць уцечку паветра ў вакуумную камеру і забруджванне працэсу змазачнымі матэрыяламі. Выбар ушчыльненняў залежыць ад неабходнага ўзроўню вакууму і прымянення.
| Тып ушчыльнення | Механізм | Лепш за ўсё падыходзіць для |
|---|---|---|
| Лабірынтная пячатка | Выкарыстоўвае складаны шлях для спынення патоку; без кантакту. | Высокахуткасныя прымяненні, дзе патрабуецца нулявы знос. |
| Механічнае ўшчыльненне | Выкарыстоўвае дзве добра адпаліраваныя грані з спружынай. | Патрэбы ў высокім ціску, высокай тэмпературы і нізкай уцечцы. |
| Магнітна-вадкаснае ўшчыльненне | Выкарыстоўвае магнітную вадкасць для стварэння ідэальнага бар'ера. | Прымяненне ў высокім вакууме, якое патрабуе нулявой уцечкі. |
Важнасць дакладных зазораў
Тэрмін «зазор» адносіцца да малюсенькіх, разлічаных зазораў паміж ротарамі, а таксама паміж ротарамі і корпусам. Гэтыя зазоры — сакрэт поспеху помпы. Яны дазваляюць ротарам круціцца з высокай хуткасцю без трэння, што дае шмат пераваг:
Хуткі запуск
Нізкае спажыванне энергіі
Высокая хуткасць адпампоўкі
Нізкія выдаткі на эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне
Аднак гэтыя зазоры павінны быць ідэальна выкананы. Падчас працы помпа выпрацоўвае цяпло. Гэта цяпло прыводзіць да пашырэння металічных кампанентаў, працэс, вядомы як цеплавое пашырэнне. Па меры пашырэння ротараў і корпуса зазоры паміж імі памяншаюцца.
Папярэджанне: Калі зазоры становяцца занадта малымі з-за цеплавога пашырэння або няправільнай зборкі, ротары могуць датыкацца адзін з адным або з корпусам. Гэта прыводзіць да трэння, пашкоджання кампанентаў, павелічэння нагрузкі на рухавік і магчымага заклінівання помпы. І наадварот, занадта вялікія зазоры дазваляюць газу працякаць назад ад выхаду да ўваходу, што значна зніжае эфектыўнасць помпы.
Правільны выбар інжынерных рашэнняў і матэрыялаў гарантуе, што вакуумны помпа Roots будзе падтрымліваць аптымальныя зазоры ва ўсім дыяпазоне рабочых тэмператур, забяспечваючы надзейную і эфектыўную працу.
Канфігурацыя сістэмы: зваротныя і шматступенныя помпы
Помпа Рутса — магутны ўзмацняльнік, але яна не можа працаваць самастойна. Для поўнага раскрыцця свайго патэнцыялу патрабуецца пэўная канфігурацыя сістэмы. Помпа эфектыўна перамяшчае газ, але не сціскае яго дастаткова, каб выкідваць непасрэдна ў атмасферу. Гэта абмежаванне патрабуе выкарыстання зваротнага помпы або шматступенчатай канструкцыі.
Чаму патрэбен зваротны помпа
Помпе Рутса патрэбен зваротны помпа для апрацоўкі адпрацоўваемых газаў. Рэзервны помпа падключаецца да выхаду помпы Рутса. Ён сціскае перагружаны газ да атмасфернага ціску, завяршаючы працэс адкачкі. Гэта дазваляе сістэме эфектыўна дасягаць глыбокага вакууму. Выбар зваротнага помпы залежыць ад канкрэтнага прымянення і патрэбнага ўзроўню вакууму.
Ці ведаеце вы? Рэзервовы помпа таксама называюць першасным помпай, таму што ён выконвае канчатковую працу па выдаленні газу з сістэмы.
Сярод распаўсюджаных тыпаў зваротных помпаў:
Двухступенчатыя ратацыйныя пласціністыя помпы
Механічныя помпы з масляным ушчыльненнем
Двухступенчатыя механічныя помпы з засланкавым клапанам
Вакуумныя помпы з вадкасным кольцам
Як працуюць шматступенныя помпы
Для прымянення, якія патрабуюць надзвычай нізкага ціску, інжынеры падключаюць некалькі помпаў паслядоўна. Гэта стварае шматступенчатую сістэму вакуумных помпаў Рутса. У гэтай канфігурацыі выхад першага помпы падключаецца да ўваходу другога і гэтак далей. Кожная наступная ступень яшчэ больш зніжае ціск. У канцы ланцуга ўсё яшчэ неабходны папярэдні помпа для адводу газу ў атмасферу.
Гэтыя магутныя сістэмы жыццёва важныя для высокатэхналагічных і патрабавальных галін прамысловасці. Асноўныя сферы прымянення ўключаюць:
Вытворчасць паўправаднікоў: для такіх працэсаў, як хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD), фізічнае асаджэнне з паравой фазы (PVD) і травленне.
Аэракасмічная прамысловасць: камеры для мадэлявання космасу і выпрабаванні кампанентаў.
Новая энергія: для вытворчасці сонечных панэляў і акумулятараў.
Вакуумны помпа Roots выдатна спраўляецца з хуткаснай перагрузкай газу, а не з унутраным сцісканнем. Яго простая бескантактавая канструкцыя стварае магутны ўзмацняльнік для чыстых высокапрадукцыйных задач. Сучасныя помпы цяпер абсталяваны энергазберагальнымі рухавікамі і інтэлектуальнымі датчыкамі, што яшчэ больш павышае прадукцыйнасць для патрабавальных галін прамысловасці, якія патрабуюць надзейных і эфектыўных вакуумных сістэм.
Час публікацыі: 28 кастрычніка 2025 г.