Unha bomba Roots crea un baleiro mediante dous rotores lobulados que xiran en sentido contrario. Estes rotores atrapan o gas na entrada e transpórtano a través da carcasa da bomba sen compresión interna. Esta transferencia continua e de alta velocidade de moléculas de gas reduce a presión, conseguindo baleiros de ata 10⁻⁵ mbar cun soporte axeitado. O crecemento constante do mercado mundial de bombas de baleiro destaca a súa importancia.
Moitos sectores críticos dependen daBomba de baleiro Roots, incluíndo:
• Industria dos semicondutores: Para procesos como a deposición de películas finas e o gravado.
• Industria química: En aplicacións como a destilación e o secado.
• Industria farmacéutica: Para filtración ao baleiro e liofilización.
O funcionamento interno dunha bomba de baleiro Roots
Unha bomba de baleiro Roots funciona segundo un principio simple pero moi eficaz. O seu mecanismo interno move o gas dunha entrada a unha saída sen comprimilo dentro da cámara da bomba. Este proceso baséase no movemento sincronizado de varias pezas clave que traballan en perfecta harmonía.
O ciclo operativo de catro pasos
A acción de bombeo ocorre nun ciclo continuo de catro pasos que se repite miles de veces por minuto. Os rotores modernos poden xirar a velocidades de 3.000 a 6.000 RPM. Esta alta velocidade permite que a bomba mova grandes volumes de gas moi rapidamente.
Admisión: A medida que os dous rotores lobulados xiran en direccións opostas, ábrese unha bolsa de espazo na entrada da bomba. O gas da cámara de baleiro flúe cara a este volume en expansión.
Illamento: A punta dun lóbulo do rotor pasa pola porta de entrada. Esta acción atrapa un volume específico de gas entre o rotor e a carcasa da bomba.
Transferencia: A bolsa de gas atrapada é entón varrida polo interior da carcasa cara á saída. Unha característica clave da bomba de baleiro Roots é que non comprime este gas durante a transferencia. Este funcionamento sen contacto e sen aceite faino insensible a pequenas cantidades de po ou vapor de auga.
Escape: O rotor continúa a xirar, expoñendo a bolsa de gas na porta de saída. O gas expándese entón cara á liña de escape, onde unha bomba de apoio o retira do sistema. Este ciclo repítese, movendo continuamente o gas da entrada á saída e baixando a presión do sistema.
Nota: Aínda que é moi eficiente para moitos gases, a capacidade de succión dunha bomba Roots é menor para gases moi lixeiros como o hidróxeno en comparación con outros tipos de bombas.
Compoñentes clave e as súas funcións
O rendemento fiable dunha bomba Roots depende dalgúns compoñentes críticos deseñados con alta precisión.
Rotores: A bomba presenta dous rotores lobulados entrelazados (a miúdo con forma de oito). A forma, ou perfil, destes lóbulos inflúe directamente no rendemento. Os diferentes deseños ofrecen compensacións entre a velocidade de bombeo e a eficiencia. Os rotores helicoidais, por exemplo, axudan a reducir a pulsación de presión e o ruído de funcionamento.
| Tipo de perfil de rotor | Vantaxe da velocidade de bombeo | Taxa de utilización do volume |
|---|---|---|
| Novela elíptica | 1,5 veces máis alta que a elíptica superior | Alto |
| Elíptica superior | Rendemento estándar | Aproximacións ao 55% |
Carcasa (caixa): Este é o corpo exterior que encerra os rotores. Está construído para soportar as diferenzas de presión entre o sistema de baleiro e a atmosfera. O material empregado para a carcasa e os rotores depende das esixencias da aplicación en canto a resistencia á corrosión, resistencia e custo.
| Material | Vantaxes principais | Aplicacións comúns |
|---|---|---|
| Ferro fundido | Alta resistencia, boa resistencia ao desgaste, rendible. | Industria xeral, química e procesamento de alimentos. |
| Aceiro inoxidable | Excelente resistencia á corrosión, propiedades hixiénicas. | Equipamento farmacéutico, de semicondutores e médico. |
| aliaxe de aluminio | Livián, boa condutividade térmica. | Sistemas de bombeo portátiles, aeroespaciais e automotrices. |
Engrenaxes de distribución: Situadas fóra da cámara de bombeo, as engrenaxes de distribución son esenciais. Sincronizan os dous rotores, garantindo que xiren en direccións opostas sen tocarse nunca nin a carcasa. Esta sincronización é fundamental para o funcionamento sen contacto da bomba.
Selos do eixe: Os selos impiden que o aire entre na cámara de baleiro e que os lubricantes contaminen o proceso. A elección do selo depende do nivel de baleiro requirido e da aplicación.
| Tipo de selo | Mecanismo | Mellor para |
|---|---|---|
| Selo do labirinto | Emprega unha traxectoria complexa para deter o fluxo; sen contacto. | Aplicacións de alta velocidade onde se precisa desgaste cero. |
| Selo mecánico | Emprega dúas caras accionadas por resorte e altamente puídas. | Necesidades de alta presión, alta temperatura e baixas fugas. |
| Selo de fluído magnético | Emprega un fluído magnético para crear unha barreira perfecta. | Aplicacións de alto baleiro que non requiren fugas. |
A importancia das separacións precisas
O termo "holgura" refírese aos pequenos espazos calculados entre os rotores e entre os rotores e a carcasa. Estes espazos son o segredo do éxito da bomba. Permiten que os rotores xiren a altas velocidades sen fricción, o que proporciona moitas vantaxes:
Arranque rápido
Baixo consumo de enerxía
Alta velocidade de bombeo
Custos baixos de operación e mantemento
Non obstante, estas separacións deben xestionarse á perfección. Durante o funcionamento, a bomba xera calor. Esta calor fai que os compoñentes metálicos se expandan, un proceso coñecido como expansión térmica. A medida que os rotores e a carcasa se expanden, as separacións entre eles redúcense.
Aviso: Se as folguras se reducen demasiado debido á expansión térmica ou a unha montaxe incorrecta, os rotores poden entrar en contacto entre si ou coa carcasa. Isto provoca fricción, danos nos compoñentes, aumento da carga do motor e posible agarrotamento da bomba. Pola contra, unhas folguras demasiado grandes permiten que o gas se filtre cara atrás desde a saída ata a entrada, o que reduce gravemente a eficiencia da bomba.
Unha enxeñaría e unha selección de materiais axeitadas garanten que unha bomba de baleiro Roots manteña unha separación óptima en todo o seu rango de temperatura de funcionamento, ofrecendo un rendemento fiable e eficiente.
Configuración do sistema: bombas de apoio vs. bombas multietapa
Unha bomba Roots é un potente compresor, pero non pode funcionar soa. Require unha configuración específica do sistema para alcanzar o seu máximo potencial. A bomba move o gas de forma eficiente, pero non o comprime o suficiente como para expulsalo directamente á atmosfera. Esta limitación require o uso dunha bomba de apoio ou dun arranxo multietapa.
Por que é necesaria unha bomba de apoio
Unha bomba Roots precisa dunha bomba de apoio para xestionar os seus gases de escape. A bomba de apoio conéctase á saída da bomba Roots. Colle o gas transferido e comprímeo á presión atmosférica, completando o proceso de evacuación. Esta asociación permite que o sistema logre baleiros profundos de forma eficaz. A elección da bomba de apoio depende da aplicación específica e do nivel de baleiro desexado.
Sabías que...? A bomba de apoio tamén se denomina bomba primaria porque realiza o traballo final de eliminar o gas do sistema.
Os tipos comúns de bombas de apoio inclúen:
Bombas rotativas de paletas de dúas etapas
Bombas mecánicas seladas con aceite
Bombas mecánicas de válvula de corredera de dúas etapas
Bombas de baleiro de anel líquido
Como funcionan as bombas multietapa
Para aplicacións que esixen presións extremadamente baixas, os enxeñeiros conectan varias bombas en serie. Isto crea un sistema de bomba de baleiro Roots de varias etapas. Nesta configuración, a saída da primeira bomba alimenta a entrada da segunda e así sucesivamente. Cada etapa sucesiva reduce aínda máis a presión. Aínda se necesita unha bomba de apoio final ao final da cadea para expulsar o gas á atmosfera.
Estes potentes sistemas son vitais para as industrias esixentes e de alta tecnoloxía. As aplicacións clave inclúen:
Fabricación de semicondutores: para procesos como a deposición química de vapor (CVD), a deposición física de vapor (PVD) e o gravado.
Aeroespacial: cámaras de simulación espacial e probas de compoñentes.
Novas enerxías: para a fabricación de paneis solares e baterías.
A bomba de baleiro Roots destaca pola transferencia de gas a alta velocidade en lugar da compresión interna. O seu deseño sinxelo e sen contacto crea un potente impulsor para aplicacións limpas e de alto rendemento. As bombas modernas integran agora motores de baixo consumo e sensores intelixentes, o que aumenta aínda máis o rendemento para as industrias esixentes que requiren sistemas de baleiro fiables e eficientes.
Data de publicación: 28 de outubro de 2025