پمپ وکیوم روتس بر اساس یک اصل ساده اما بسیار مؤثر عمل می‌کند. مکانیسم داخلی آن، گاز را از ورودی به خروجی منتقل می‌کند، بدون اینکه آن را درون محفظه پمپ فشرده کند. این فرآیند به حرکت هماهنگ چندین قطعه کلیدی متکی است که با هماهنگی کامل کار می‌کنند.
چرخه عملیاتی چهار مرحله‌ای
عمل پمپاژ در یک چرخه چهار مرحله‌ای پیوسته اتفاق می‌افتد که هزاران بار در دقیقه تکرار می‌شود. روتورهای مدرن می‌توانند با سرعت ۳۰۰۰ تا ۶۰۰۰ دور در دقیقه بچرخند. این سرعت بالا به پمپ اجازه می‌دهد تا حجم زیادی از گاز را خیلی سریع جابجا کند.
ورودی: همزمان با چرخش دو روتور لوب‌دار در جهت مخالف، فضایی در ورودی پمپ باز می‌شود. گاز از محفظه خلاء به داخل این حجم در حال انبساط جریان می‌یابد.
ایزولاسیون: نوک یک برآمدگی روتور از دریچه ورودی عبور می‌کند. این عمل حجم مشخصی از گاز را بین روتور و محفظه پمپ به دام می‌اندازد.
انتقال: سپس توده گاز محبوس شده از داخل محفظه به سمت خروجی جاروب می‌شود. یکی از ویژگی‌های کلیدی پمپ خلاء روتس این است که این گاز را در حین انتقال فشرده نمی‌کند. این عملکرد بدون تماس و بدون روغن، آن را نسبت به مقادیر کم گرد و غبار یا بخار آب بی‌حس می‌کند.
اگزوز: روتور به چرخش خود ادامه می‌دهد و محفظه گاز را در معرض دریچه خروجی قرار می‌دهد. سپس گاز به داخل لوله اگزوز منبسط می‌شود، جایی که یک پمپ پشتیبان آن را از سیستم خارج می‌کند. این چرخه تکرار می‌شود و گاز به طور مداوم از ورودی به خروجی حرکت می‌کند و فشار سیستم را کاهش می‌دهد.
توجه: اگرچه پمپ روتس برای بسیاری از گازها بسیار کارآمد است، اما توانایی مکش آن برای گازهای بسیار سبک مانند هیدروژن در مقایسه با سایر انواع پمپ کمتر است.
اجزای کلیدی و عملکرد آنها
عملکرد قابل اعتماد پمپ روتس به چند جزء حیاتی بستگی دارد که با دقت بالا مهندسی شده‌اند.
روتورها: این پمپ دارای دو روتور لوب‌دار متصل به هم (که اغلب به شکل عدد هشت انگلیسی هستند) است. شکل یا پروفیل این لوب‌ها مستقیماً بر عملکرد تأثیر می‌گذارد. طرح‌های مختلف، بده‌بستان‌هایی بین سرعت پمپاژ و راندمان ارائه می‌دهند. به عنوان مثال، روتورهای مارپیچی به کاهش نوسانات فشار و سر و صدای عملیاتی کمک می‌کنند.

محفظه (پوشش): این بدنه بیرونی است که روتورها را در بر می‌گیرد. این محفظه برای مقاومت در برابر اختلاف فشار بین سیستم خلاء و جو ساخته شده است. جنس مورد استفاده برای محفظه و روتورها به نیازهای کاربرد از نظر مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و هزینه بستگی دارد.

چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی: چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی که در خارج از محفظه پمپاژ قرار دارند، ضروری هستند. آن‌ها دو روتور را همزمان می‌کنند و تضمین می‌کنند که آن‌ها بدون تماس با یکدیگر یا محفظه، در جهت‌های مخالف می‌چرخند. این همزمانی برای عملکرد غیرتماسی پمپ اساسی است.

آب‌بندهای شفت: آب‌بندها از نشت هوا به داخل محفظه خلاء جلوگیری می‌کنند و مانع از آلوده شدن فرآیند توسط روان‌کننده‌ها می‌شوند. انتخاب آب‌بند به سطح خلاء مورد نیاز و کاربرد آن بستگی دارد.

اهمیت فواصل دقیق

اصطلاح «فاصله» به فواصل کوچک و محاسبه‌شده بین روتورها و بین روتورها و محفظه اشاره دارد. این فواصل راز موفقیت پمپ هستند. آنها به روتورها اجازه می‌دهند تا با سرعت بالا و بدون اصطکاک بچرخند، که مزایای بسیاری را به همراه دارد:
راه اندازی سریع
مصرف برق پایین
سرعت پمپاژ بالا
هزینه‌های عملیاتی و نگهداری پایین
با این حال، این فواصل باید به طور کامل مدیریت شوند. در طول عملیات، پمپ گرما تولید می‌کند. این گرما باعث انبساط اجزای فلزی می‌شود، فرآیندی که به عنوان انبساط حرارتی شناخته می‌شود. با انبساط روتورها و محفظه، فواصل بین آنها کاهش می‌یابد.
هشدار: اگر به دلیل انبساط حرارتی یا مونتاژ نادرست، فاصله بین روتورها خیلی کم شود، روتورها می‌توانند با یکدیگر یا با محفظه تماس پیدا کنند. این امر منجر به اصطکاک، آسیب به قطعات، افزایش بار موتور و احتمال گیر کردن پمپ می‌شود. برعکس، فاصله بین روتورها خیلی زیاد است و باعث می‌شود گاز از خروجی به ورودی نشت کند که این امر به شدت راندمان پمپ را کاهش می‌دهد.
مهندسی مناسب و انتخاب مواد تضمین می‌کند که یک پمپ خلاء روتس، در محدوده دمای عملیاتی خود، فواصل بهینه را حفظ کرده و عملکردی قابل اعتماد و کارآمد را ارائه می‌دهد.