Μια αντλία κενού Roots λειτουργεί με μια απλή αλλά εξαιρετικά αποτελεσματική αρχή. Ο εσωτερικός μηχανισμός της μετακινεί το αέριο από μια είσοδο σε μια έξοδο χωρίς να το συμπιέζει μέσα στον θάλαμο της αντλίας. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στη συγχρονισμένη κίνηση πολλών βασικών μερών που λειτουργούν σε τέλεια αρμονία.
Ο κύκλος λειτουργίας τεσσάρων βημάτων
Η άντληση πραγματοποιείται σε έναν συνεχή κύκλο τεσσάρων βημάτων που επαναλαμβάνεται χιλιάδες φορές ανά λεπτό. Οι σύγχρονοι ρότορες μπορούν να περιστρέφονται με ταχύτητες από 3.000 έως 6.000 σ.α.λ. Αυτή η υψηλή ταχύτητα επιτρέπει στην αντλία να μετακινεί μεγάλους όγκους αερίου πολύ γρήγορα.
Εισαγωγή: Καθώς οι δύο λοβωτοί ρότορες περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, ανοίγει μια μικρή οπή στην είσοδο της αντλίας. Αέριο από τον θάλαμο κενού ρέει σε αυτόν τον διαστελλόμενο όγκο.
Απομόνωση: Η άκρη ενός λοβού του ρότορα περνάει από τη θύρα εισόδου. Αυτή η ενέργεια παγιδεύει έναν συγκεκριμένο όγκο αερίου μεταξύ του ρότορα και του περιβλήματος της αντλίας.
Μεταφορά: Η παγιδευμένη θήκη αερίου στη συνέχεια σαρώνεται κατά μήκος του εσωτερικού του περιβλήματος προς την έξοδο. Ένα βασικό χαρακτηριστικό της αντλίας κενού Roots είναι ότι δεν συμπιέζει αυτό το αέριο κατά τη μεταφορά. Αυτή η λειτουργία χωρίς επαφή και χωρίς λάδι την καθιστά μη ευαίσθητη σε μικρές ποσότητες σκόνης ή υδρατμών.
Εξαγωγή: Ο ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται, εκθέτοντας την τσέπη αερίου στη θύρα εξόδου. Στη συνέχεια, το αέριο διαστέλλεται στη γραμμή εξαγωγής, όπου μια αντλία υποστήριξης το αφαιρεί από το σύστημα. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται, μετακινώντας συνεχώς αέριο από την είσοδο στην έξοδο και μειώνοντας την πίεση του συστήματος.
Σημείωση: Ενώ είναι εξαιρετικά αποδοτική για πολλά αέρια, η ικανότητα αναρρόφησης μιας αντλίας Roots είναι χαμηλότερη για πολύ ελαφρά αέρια όπως το υδρογόνο σε σύγκριση με άλλους τύπους αντλιών.
Βασικά Στοιχεία και οι Λειτουργίες τους
Η αξιόπιστη απόδοση μιας αντλίας Roots εξαρτάται από μερικά κρίσιμα εξαρτήματα που έχουν κατασκευαστεί με υψηλή ακρίβεια.
Ρότορες: Η αντλία διαθέτει δύο αλληλοσυνδεόμενους, λοβωτούς ρότορες (συχνά σε σχήμα οκτώ). Το σχήμα ή το προφίλ αυτών των λοβών επηρεάζει άμεσα την απόδοση. Διαφορετικοί σχεδιασμοί προσφέρουν συμβιβασμούς μεταξύ ταχύτητας άντλησης και απόδοσης. Οι ελικοειδής ρότορες, για παράδειγμα, βοηθούν στη μείωση των παλμών πίεσης και του θορύβου λειτουργίας.

Περίβλημα (Cusing): Αυτό είναι το εξωτερικό σώμα που περικλείει τους ρότορες. Είναι κατασκευασμένο για να αντέχει τις διαφορές πίεσης μεταξύ του συστήματος κενού και της ατμόσφαιρας. Το υλικό που χρησιμοποιείται για το περίβλημα και τους ρότορες εξαρτάται από τις απαιτήσεις της εφαρμογής για αντοχή στη διάβρωση, αντοχή και κόστος.

Γρανάζια χρονισμού: Τα γρανάζια χρονισμού, που βρίσκονται έξω από τον θάλαμο άντλησης, είναι απαραίτητα. Συγχρονίζουν τους δύο ρότορες, διασφαλίζοντας ότι περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις χωρίς να αγγίζουν ποτέ ο ένας τον άλλον ή το περίβλημα. Αυτός ο συγχρονισμός είναι θεμελιώδης για τη λειτουργία χωρίς επαφή της αντλίας.

Στεγανοποιητικά άξονα: Τα στεγανοποιητικά εμποδίζουν τη διαρροή αέρα στον θάλαμο κενού και εμποδίζουν τα λιπαντικά να μολύνουν τη διαδικασία. Η επιλογή της στεγανοποίησης εξαρτάται από το απαιτούμενο επίπεδο κενού και την εφαρμογή.

Η σημασία των ακριβών αποστάσεων

Ο όρος «διάκενο» αναφέρεται στα μικροσκοπικά, υπολογισμένα κενά μεταξύ των ρότορων και μεταξύ των ρότορων και του περιβλήματος. Αυτά τα κενά είναι το μυστικό της επιτυχίας της αντλίας. Επιτρέπουν στους ρότορες να περιστρέφονται σε υψηλές ταχύτητες χωρίς τριβή, κάτι που παρέχει πολλά πλεονεκτήματα:
Γρήγορη εκκίνηση
Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
Υψηλή ταχύτητα άντλησης
Χαμηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης
Ωστόσο, αυτά τα διάκενα πρέπει να διαχειρίζονται τέλεια. Κατά τη λειτουργία, η αντλία παράγει θερμότητα. Αυτή η θερμότητα προκαλεί τη διαστολή των μεταλλικών εξαρτημάτων, μια διαδικασία γνωστή ως θερμική διαστολή. Καθώς οι ρότορες και το περίβλημα διαστέλλονται, τα διάκενα μεταξύ τους συρρικνώνονται.
Προειδοποίηση: Εάν τα διάκενα γίνουν πολύ μικρά λόγω θερμικής διαστολής ή λανθασμένης συναρμολόγησης, οι ρότορες μπορεί να έρθουν σε επαφή μεταξύ τους ή με το περίβλημα. Αυτό οδηγεί σε τριβή, ζημιά στα εξαρτήματα, αυξημένο φορτίο κινητήρα και πιθανό μπλοκάρισμα της αντλίας. Αντίθετα, τα πολύ μεγάλα διάκενα επιτρέπουν τη διαρροή αερίου προς τα πίσω από την έξοδο στην είσοδο, γεγονός που μειώνει σημαντικά την απόδοση της αντλίας.
Η σωστή μηχανική και η επιλογή υλικών διασφαλίζουν ότι μια αντλία κενού Roots διατηρεί βέλτιστες αποστάσεις σε όλο το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας της, παρέχοντας αξιόπιστη και αποτελεσματική απόδοση.