Rootsova vývěva funguje na jednoduchém, ale vysoce účinném principu. Její vnitřní mechanismus pohybuje plynem ze vstupu do výstupu, aniž by jej stlačoval uvnitř komory vývěvy. Tento proces se opírá o synchronizovaný pohyb několika klíčových částí, které pracují v dokonalé harmonii.
Čtyřkrokový operační cyklus
Čerpací proces probíhá v nepřetržitém čtyřkrokovém cyklu, který se opakuje tisíckrát za minutu. Moderní rotory se mohou otáčet rychlostí od 3 000 do 6 000 otáček za minutu. Tato vysoká rychlost umožňuje čerpadlu velmi rychle přenášet velké objemy plynu.
Sání: Jak se dva laločnaté rotory otáčejí v opačných směrech, na vstupu do čerpadla se otevře prostorová kapsa. Plyn z vakuové komory proudí do tohoto rozpínajícího se objemu.
Izolace: Špička rotorového laloku prochází vstupním otvorem. Tato akce zachycuje specifický objem plynu mezi rotorem a skříní čerpadla.
Přenos: Zachycená plynová kapsa je poté strhávána přes vnitřek pouzdra směrem k výstupu. Klíčovou vlastností Rootsova vakuového čerpadla je, že tento plyn během přenosu nestlačuje. Díky tomuto bezkontaktnímu provozu bez oleje je necitlivé na malé množství prachu nebo vodní páry.
Výfuk: Rotor se dále otáčí a odhaluje plynovou kapsu ve výstupním otvoru. Plyn se poté rozpíná do výfukového potrubí, kde ho zpětné čerpadlo odstraňuje ze systému. Tento cyklus se opakuje, plyn se neustále pohybuje od vstupu k výstupu a snižuje se tlak v systému.
Poznámka: I když je Rootsova vývěva vysoce účinná pro mnoho plynů, sací schopnost je u velmi lehkých plynů, jako je vodík, nižší ve srovnání s jinými typy vývěv.
Klíčové komponenty a jejich funkce
Spolehlivý výkon Rootsova čerpadla závisí na několika kritických součástech, které jsou navrženy s vysokou přesností.
Rotory: Čerpadlo má dva vzájemně propojené laločnaté rotory (často ve tvaru osmičky). Tvar nebo profil těchto laloků přímo ovlivňuje výkon. Různé konstrukce nabízejí kompromisy mezi rychlostí čerpání a účinností. Šroubovité rotory například pomáhají snižovat pulzace tlaku a provozní hluk.

Pouzdro (skříň): Toto je vnější těleso, které obklopuje rotory. Je vyrobeno tak, aby odolalo tlakovým rozdílům mezi vakuovým systémem a atmosférou. Materiál použitý pro pouzdro a rotory závisí na požadavcích aplikace na odolnost proti korozi, pevnost a cenu.

Rozvodová kola: Rozvodová kola, umístěná vně čerpací komory, jsou nezbytná. Synchronizují oba rotory a zajišťují, aby se otáčely v opačných směrech, aniž by se dotýkaly sebe navzájem nebo skříně. Tato synchronizace je zásadní pro bezkontaktní provoz čerpadla.

Těsnění hřídele: Těsnění zabraňují úniku vzduchu do vakuové komory a kontaminaci procesu mazivy. Volba těsnění závisí na požadované úrovni vakua a aplikaci.

Důležitost přesných vzdáleností

Termín „vůle“ označuje drobné, vypočítané mezery mezi rotory a mezi rotory a skříní. Tyto mezery jsou tajemstvím úspěchu čerpadla. Umožňují rotorům otáčet se vysokými rychlostmi bez tření, což poskytuje mnoho výhod:
Rychlé spuštění
Nízká spotřeba energie
Vysoká rychlost čerpání
Nízké provozní a údržbářské náklady
Tyto mezery však musí být dokonale zvládnuty. Během provozu čerpadlo generuje teplo. Toto teplo způsobuje roztahování kovových součástí, což je proces známý jako tepelná roztažnost. S roztahováním rotorů a skříně se mezery mezi nimi zmenšují.
Varování: Pokud se vůle v důsledku tepelné roztažnosti nebo nesprávné montáže příliš zmenší, rotory se mohou dotýkat vzájemně nebo skříně. To vede ke tření, poškození součástí, zvýšenému zatížení motoru a možnému zadření čerpadla. Naopak příliš velké vůle umožňují zpětný únik plynu z výstupu do vstupu, což výrazně snižuje účinnost čerpadla.
Správné konstrukční řešení a výběr materiálu zajišťují, že vakuová pumpa Roots si udržuje optimální vůle v celém rozsahu provozních teplot a poskytuje spolehlivý a efektivní výkon.