Pompa Roots menciptakan vakum menggunakan dua rotor berlobus yang berputar berlawanan arah. Rotor ini memerangkap gas di saluran masuk dan menyalurkannya melintasi rumah pompa tanpa kompresi internal. Perpindahan molekul gas yang berkelanjutan dan berkecepatan tinggi ini mengurangi tekanan, mencapai vakum serendah 10⁻⁵ mbar dengan dukungan yang tepat. Pertumbuhan pasar pompa vakum global yang stabil menunjukkan pentingnya hal ini.
Banyak sektor penting yang bergantung padaPompa vakum Roots, termasuk:
• Industri Semikonduktor: Untuk proses seperti deposisi film tipis dan etsa.
• Industri Kimia: Dalam aplikasi seperti distilasi dan pengeringan.
• Industri Farmasi: Untuk penyaringan vakum dan pengeringan beku.
Cara Kerja Internal Pompa Vakum Roots
Pompa vakum Roots beroperasi dengan prinsip sederhana namun sangat efektif. Mekanisme internalnya memindahkan gas dari saluran masuk ke saluran keluar tanpa mengompresinya di dalam ruang pompa. Proses ini bergantung pada gerakan tersinkronisasi dari beberapa komponen utama yang bekerja secara harmonis.
Siklus Operasi Empat Langkah
Aksi pemompaan berlangsung dalam siklus empat langkah berkelanjutan yang berulang ribuan kali per menit. Rotor modern dapat berputar dengan kecepatan 3.000 hingga 6.000 RPM. Kecepatan tinggi ini memungkinkan pompa memindahkan gas dalam jumlah besar dengan sangat cepat.
Intake: Saat kedua rotor berlobus berputar ke arah yang berlawanan, sebuah ruang terbuka di saluran masuk pompa. Gas dari ruang vakum mengalir ke dalam ruang yang mengembang ini.
Isolasi: Ujung lobus rotor melewati port masuk. Tindakan ini menjebak sejumlah gas di antara rotor dan rumah pompa.
Transfer: Kantong gas yang terperangkap kemudian disapu melintasi bagian dalam rumah pompa menuju outlet. Fitur utama pompa vakum Roots adalah tidak memampatkan gas ini selama transfer. Operasi non-kontak dan bebas minyak ini membuatnya tidak sensitif terhadap debu atau uap air dalam jumlah kecil.
Knalpot: Rotor terus berputar, mengekspos kantong gas ke port outlet. Gas kemudian berekspansi ke saluran pembuangan, tempat pompa cadangan mengeluarkannya dari sistem. Siklus ini berulang, terus-menerus memindahkan gas dari saluran masuk ke saluran keluar dan menurunkan tekanan sistem.
Catatan: Meskipun sangat efisien untuk banyak gas, kemampuan hisap pompa Roots lebih rendah untuk gas yang sangat ringan seperti hidrogen jika dibandingkan dengan jenis pompa lainnya.
Komponen Utama dan Fungsinya
Kinerja pompa Roots yang andal bergantung pada beberapa komponen penting yang direkayasa dengan presisi tinggi.
Rotor: Pompa ini memiliki dua rotor berlobus yang saling terkait (seringkali berbentuk angka delapan). Bentuk, atau profil, lobus ini secara langsung memengaruhi kinerja. Desain yang berbeda menawarkan keseimbangan antara kecepatan dan efisiensi pemompaan. Rotor heliks, misalnya, membantu mengurangi denyut tekanan dan kebisingan operasional.
| Jenis Profil Rotor | Keunggulan Kecepatan Memompa | Tingkat Pemanfaatan Volume |
|---|---|---|
| elips baru | 1,5 kali lebih tinggi dari elips atas | Tinggi |
| Elips atas | Kinerja standar | Mendekati 55% |
Housing (Casing): Ini adalah badan luar yang membungkus rotor. Casing ini dirancang untuk menahan perbedaan tekanan antara sistem vakum dan atmosfer. Material yang digunakan untuk housing dan rotor bergantung pada kebutuhan aplikasi akan ketahanan korosi, kekuatan, dan biaya.
| Bahan | Keunggulan Utama | Aplikasi Umum |
|---|---|---|
| Besi cor | Kekuatan tinggi, ketahanan aus yang baik, hemat biaya. | Industri umum, kimia, dan pengolahan makanan. |
| Baja Tahan Karat | Ketahanan korosi yang sangat baik, sifat higienis. | Peralatan farmasi, semikonduktor, dan medis. |
| Paduan Aluminium | Ringan, konduktivitas termal yang baik. | Sistem pompa kedirgantaraan, otomotif, dan portabel. |
Roda Gigi Pengatur Waktu: Terletak di luar ruang pompa, roda gigi pengatur waktu sangat penting. Roda gigi ini menyinkronkan kedua rotor, memastikannya berputar berlawanan arah tanpa pernah bersentuhan satu sama lain atau menyentuh rumah pompa. Sinkronisasi ini penting untuk pengoperasian pompa tanpa kontak.
Segel Poros: Segel mencegah udara bocor ke dalam ruang vakum dan mencegah pelumas mengontaminasi proses. Pemilihan segel bergantung pada tingkat vakum dan aplikasi yang dibutuhkan.
| Jenis Segel | Mekanisme | Terbaik Untuk |
|---|---|---|
| Segel Labirin | Menggunakan jalur yang rumit untuk menghentikan aliran; tidak ada kontak. | Aplikasi berkecepatan tinggi yang tidak memerlukan keausan sama sekali. |
| Segel Mekanis | Menggunakan dua permukaan yang dipoles halus dan berpegas. | Kebutuhan tekanan tinggi, suhu tinggi, dan kebocoran rendah. |
| Segel Cairan Magnetik | Menggunakan cairan magnetik untuk menciptakan penghalang yang sempurna. | Aplikasi vakum tinggi yang tidak memerlukan kebocoran sama sekali. |
Pentingnya Izin yang Tepat
Istilah "celah" mengacu pada celah kecil yang telah diperhitungkan antara rotor dan antara rotor dan rumah pompa. Celah inilah yang menjadi rahasia keberhasilan pompa. Celah ini memungkinkan rotor berputar dengan kecepatan tinggi tanpa gesekan, yang memberikan banyak keuntungan:
Memulai dengan cepat
Konsumsi daya rendah
Kecepatan pemompaan tinggi
Biaya operasi dan pemeliharaan rendah
Namun, celah ini harus dikelola dengan sempurna. Selama operasi, pompa menghasilkan panas. Panas ini menyebabkan komponen logam memuai, suatu proses yang dikenal sebagai ekspansi termal. Saat rotor dan rumah memuai, celah di antara keduanya menyusut.
Peringatan: Jika celah menjadi terlalu kecil akibat ekspansi termal atau perakitan yang salah, rotor dapat saling bersentuhan atau bersentuhan dengan rumah pompa. Hal ini menyebabkan gesekan, kerusakan komponen, peningkatan beban motor, dan potensi kejang pada pompa. Sebaliknya, celah yang terlalu besar memungkinkan gas bocor balik dari saluran keluar ke saluran masuk, yang sangat mengurangi efisiensi pompa.
Rekayasa dan pemilihan material yang tepat memastikan bahwa pompa vakum Roots mempertahankan jarak bebas optimal di seluruh rentang suhu operasinya, memberikan kinerja yang andal dan efisien.
Konfigurasi Sistem: Pompa Cadangan vs. Pompa Multi-Tahap
Pompa Roots adalah pendorong yang kuat, tetapi tidak dapat bekerja sendiri. Pompa ini membutuhkan konfigurasi sistem khusus untuk mencapai potensi penuhnya. Pompa ini menggerakkan gas secara efisien tetapi tidak cukup memampatkannya untuk dibuang langsung ke atmosfer. Keterbatasan ini memerlukan penggunaan pompa pendukung atau sistem multi-tahap.
Mengapa Pompa Cadangan Diperlukan
Pompa Roots membutuhkan pompa cadangan untuk menangani gas buangnya. Pompa cadangan terhubung ke outlet pompa Roots. Pompa ini mengambil gas yang ditransfer dan memampatkannya ke tekanan atmosfer, menyelesaikan proses evakuasi. Kemitraan ini memungkinkan sistem mencapai vakum yang dalam secara efektif. Pemilihan pompa cadangan bergantung pada aplikasi spesifik dan tingkat vakum yang diinginkan.
Tahukah Anda? Pompa cadangan juga disebut pompa primer karena melakukan pekerjaan akhir untuk mengeluarkan gas dari sistem.
Jenis-jenis pompa pendukung yang umum meliputi:
Pompa baling-baling putar dua tahap
Pompa mekanis tertutup oli
Pompa mekanis katup geser dua tahap
Pompa vakum cincin cair
Cara Kerja Pompa Multi-Tahap
Untuk aplikasi yang menuntut tekanan sangat rendah, para insinyur menghubungkan beberapa pompa secara seri. Hal ini menciptakan sistem Pompa Vakum Roots multi-tahap. Dalam pengaturan ini, saluran keluar pompa pertama mengalir ke saluran masuk pompa kedua, dan seterusnya. Setiap tahap selanjutnya menurunkan tekanan lebih lanjut. Pompa cadangan terakhir masih diperlukan di ujung rantai untuk membuang gas ke atmosfer.
Sistem-sistem canggih ini sangat penting bagi industri berteknologi tinggi dan menuntut. Aplikasi utamanya meliputi:
Manufaktur Semikonduktor: Untuk proses seperti Deposisi Uap Kimia (CVD), Deposisi Uap Fisik (PVD), dan etsa.
Dirgantara: Dalam ruang simulasi ruang angkasa dan pengujian komponen.
Energi Baru: Untuk memproduksi panel surya dan baterai.
Pompa vakum Roots unggul dalam transfer gas berkecepatan tinggi, alih-alih kompresi internal. Desainnya yang sederhana dan non-kontak menciptakan booster yang kuat untuk aplikasi yang bersih dan berthroughput tinggi. Pompa modern kini mengintegrasikan motor hemat energi dan sensor pintar, meningkatkan kinerja lebih jauh lagi untuk industri yang menuntut dan membutuhkan sistem vakum yang andal dan efisien.
Waktu posting: 28-Okt-2025