„Roots“ siurblys sukuria vakuumą naudodamas du priešpriešiais besisukančius, skiautėtus rotorius. Šie rotoriai sulaiko dujas įleidimo angoje ir transportuoja jas per siurblio korpusą be vidinio suspaudimo. Šis nuolatinis, greitas dujų molekulių perdavimas sumažina slėgį, tinkamai palaikius vakuumą, pasiekiant vos 10⁻⁵ mbar. Nuolatinis pasaulinės vakuuminių siurblių rinkos augimas pabrėžia jos svarbą.
Daugelis svarbių sektorių priklauso nuoRoots vakuuminis siurblys, įskaitant:
• Puslaidininkių pramonė: Tokiems procesams kaip plonasluoksnis nusodinimas ir ėsdinimas.
• Chemijos pramonė: Tokiose srityse kaip distiliavimas ir džiovinimas.
• Farmacijos pramonė: vakuuminiam filtravimui ir šaldymo džiovinimui.
„Roots“ vakuuminio siurblio vidinis veikimas
„Roots“ vakuuminis siurblys veikia paprastu, bet labai efektyviu principu. Jo vidinis mechanizmas perkelia dujas iš įleidimo angos į išleidimo angą jų nesuspausdamas siurblio kameroje. Šis procesas priklauso nuo kelių pagrindinių dalių, veikiančių tobulai darniai, sinchronizuoto judėjimo.
Keturių žingsnių veikimo ciklas
Siurbimas vyksta nepertraukiamu, keturių etapų ciklu, kuris kartojasi tūkstančius kartų per minutę. Šiuolaikiniai rotoriai gali suktis nuo 3000 iki 6000 aps./min. Šis didelis greitis leidžia siurbliui labai greitai perkelti didelius dujų kiekius.
Įsiurbimas: Kai du skiautėtieji rotoriai sukasi priešingomis kryptimis, siurblio įleidimo angoje atsiveria ertmė. Dujos iš vakuuminės kameros teka į šią besiplečiančią ertmę.
Izoliacija: Rotoriaus skilties galas praeina pro įleidimo angą. Dėl šio veiksmo tam tikras dujų tūris sulaikomas tarp rotoriaus ir siurblio korpuso.
Perdavimas: Įstrigusios dujų kišenės tada per korpuso vidų nukreipiamos link išleidimo angos. Pagrindinė „Roots“ vakuuminio siurblio savybė yra ta, kad jis nesuspaudžia šių dujų perdavimo metu. Dėl šio bekontakčio, bealyvio veikimo jis nejautrus nedideliam kiekiui dulkių ar vandens garų.
Išmetimas: Rotorius toliau sukasi, atidengdamas dujų kišenę išleidimo angoje. Tada dujos išsiplečia į išmetimo liniją, kur priešpriešinis siurblys jas pašalina iš sistemos. Šis ciklas kartojasi, nuolat perkeldamas dujas iš įleidimo angos į išleidimo angą ir mažindamas sistemos slėgį.
Pastaba: Nors „Roots“ siurblys yra labai efektyvus daugeliui dujų, jo siurbimo galia labai lengvoms dujoms, tokioms kaip vandenilis, yra mažesnė, palyginti su kitų tipų siurbliais.
Pagrindiniai komponentai ir jų funkcijos
Patikimas „Roots“ siurblio veikimas priklauso nuo kelių svarbių komponentų, suprojektuotų labai tiksliai.
Rotoriai: Siurblys turi du sujungtus, skiautėtus rotorius (dažnai aštuoniukės formos). Šių skiaučių forma arba profilis tiesiogiai veikia našumą. Skirtingos konstrukcijos siūlo kompromisus tarp siurbimo greičio ir efektyvumo. Pavyzdžiui, spiraliniai rotoriai padeda sumažinti slėgio pulsaciją ir veikimo triukšmą.
| Rotoriaus profilio tipas | Siurbimo greičio pranašumas | Tūrio panaudojimo rodiklis |
|---|---|---|
| Romaninis elipsinis | 1,5 karto didesnis nei viršutinis elipsinis treniruoklis | Aukštas |
| Viršutinis elipsinis treniruoklis | Standartinis našumas | Artėja prie 55% |
Korpusas (gaubtas): tai išorinis korpusas, gaubiantis rotorius. Jis pagamintas taip, kad atlaikytų slėgio skirtumus tarp vakuuminės sistemos ir atmosferos. Korpusui ir rotoriams naudojama medžiaga priklauso nuo taikymo atsparumo korozijai, stiprumo ir kainos reikalavimų.
| Medžiaga | Pagrindiniai privalumai | Dažnos paraiškos |
|---|---|---|
| Ketaus | Didelis stiprumas, geras atsparumas dilimui, ekonomiškas. | Bendras pramoninis, chemijos ir maisto perdirbimas. |
| Nerūdijantis plienas | Puikus atsparumas korozijai, higieninės savybės. | Farmacijos, puslaidininkių ir medicinos įranga. |
| Aliuminio lydinys | Lengvas, geras šilumos laidumas. | Aviacijos ir kosmoso, automobilių ir nešiojamųjų siurblių sistemos. |
Laiko krumpliaračiai: Laiko krumpliaračiai, esantys už siurbimo kameros ribų, yra būtini. Jie sinchronizuoja du rotorius, užtikrindami, kad jie suktųsi priešingomis kryptimis niekada neliesdami vienas kito ar korpuso. Ši sinchronizacija yra esminė siurblio bekontakčio veikimo sąlyga.
Veleno sandarikliai: sandarikliai neleidžia orui patekti į vakuuminę kamerą ir neleidžia tepalams užteršti proceso. Sandariklio pasirinkimas priklauso nuo reikiamo vakuumo lygio ir taikymo.
| Sandarinimo tipas | Mechanizmas | Geriausiai tinka |
|---|---|---|
| Labirinto antspaudas | Naudoja sudėtingą kelią srautui sustabdyti; nėra kontakto. | Didelės spartos pritaikymai, kur reikalingas nulinis dilimas. |
| Mechaninis sandariklis | Naudoja du labai poliruotus, spyruoklinius paviršius. | Aukšto slėgio, aukštos temperatūros ir mažo nuotėkio poreikiai. |
| Magnetinis skysčio sandariklis | Naudoja magnetinį skystį, kad sukurtų tobulą barjerą. | Didelio vakuumo taikymo sritys, kurioms reikalingas nulinis nuotėkis. |
Tikslių atstumų svarba
Terminas „tarpas“ reiškia mažyčius, apskaičiuotus tarpus tarp rotorių ir tarp rotorių bei korpuso. Šie tarpai yra siurblio sėkmės paslaptis. Jie leidžia rotoriams suktis dideliu greičiu be trinties, o tai suteikia daug privalumų:
Greitas paleidimas
Mažas energijos suvartojimas
Didelis siurbimo greitis
Mažos eksploatavimo ir priežiūros išlaidos
Tačiau šiuos tarpus reikia idealiai valdyti. Veikimo metu siurblys išskiria šilumą. Dėl šios šilumos metaliniai komponentai plečiasi – šis procesas vadinamas terminiu plėtimusi. Rotoriams ir korpusui plečiantis, tarpai tarp jų mažėja.
Įspėjimas: Jei dėl šiluminio plėtimosi arba netinkamo surinkimo tarpai tampa per maži, rotoriai gali liestis vienas su kitu arba su korpusu. Dėl to atsiranda trintis, pažeidžiami komponentai, padidėja variklio apkrova ir siurblys gali užstrigti. Ir atvirkščiai, per dideli tarpai leidžia dujoms nutekėti atgal iš išleidimo angos į įleidimo angą, o tai labai sumažina siurblio efektyvumą.
Tinkama inžinerija ir medžiagų parinkimas užtikrina, kad „Roots“ vakuuminis siurblys išlaikytų optimalų tarpą visame darbinės temperatūros diapazone, užtikrindamas patikimą ir efektyvų veikimą.
Sistemos konfigūracija: atsarginiai ir daugiapakopiai siurbliai
„Roots“ siurblys yra galingas stiprintuvas, tačiau jis negali veikti vienas. Norint pasiekti visą potencialą, reikia specialios sistemos konfigūracijos. Siurblys efektyviai perkelia dujas, bet jų nepakankamai suspaudžia, kad jas būtų galima tiesiogiai išleisti į atmosferą. Šis apribojimas reikalauja naudoti priešsiurblį arba daugiapakopį įrenginį.
Kodėl reikalingas atsarginis siurblys
„Roots“ siurbliui reikalingas priešsiurblis išmetamosioms dujoms valdyti. Priešsiurblis jungiamas prie „Roots“ siurblio išleidimo angos. Jis paima perkeltas dujas ir suspaudžia jas iki atmosferos slėgio, užbaigdamas išsiurbimo procesą. Ši partnerystė leidžia sistemai efektyviai pasiekti gilų vakuumą. Priešsiurblio pasirinkimas priklauso nuo konkretaus pritaikymo ir norimo vakuumo lygio.
Ar žinojote? Priešsiurblis dar vadinamas pirminiu siurbliu, nes jis atlieka galutinį dujų pašalinimo iš sistemos darbą.
Įprasti siurblių tipai yra šie:
Dviejų pakopų rotaciniai mentiniai siurbliai
Alyvos sandarumo mechaniniai siurbliai
Dviejų pakopų mechaniniai siurbliai su slankiojančiais vožtuvais
Skystinio žiedo vakuuminiai siurbliai
Kaip veikia daugiapakopiai siurbliai
Taikant itin žemą slėgį, inžinieriai nuosekliai sujungia kelis siurblius. Taip sukuriama daugiapakopė „Roots“ vakuuminių siurblių sistema. Šioje sistemoje pirmojo siurblio išleidimo anga tiekiama į antrojo siurblio įleidimo angą ir taip toliau. Kiekvienas paskesnis etapas dar labiau sumažina slėgį. Grandinės gale vis tiek reikalingas paskutinis priešsiurblis, kad dujos būtų išleistos į atmosferą.
Šios galingos sistemos yra gyvybiškai svarbios aukštųjų technologijų ir reiklioms pramonės šakoms. Pagrindinės taikymo sritys:
Puslaidininkių gamyba: tokiems procesams kaip cheminis garų nusodinimas (CVD), fizikinis garų nusodinimas (PVD) ir ėsdinimas.
Aviacija ir kosmosas: Kosmoso modeliavimo kamerose ir komponentų bandymuose.
Nauja energija: skirta saulės baterijų ir baterijų gamybai.
„Roots“ vakuuminis siurblys pasižymi dideliu dujų perdavimu, o ne vidiniu suspaudimu. Paprasta, bekontakčio dizaino sistema sukuria galingą stiprintuvą švarioms, didelio našumo sistemoms. Šiuolaikiniuose siurbliuose dabar integruoti energiją taupantys varikliai ir išmanūs jutikliai, kurie dar labiau padidina našumą reikliose pramonės šakose, kurioms reikalingos patikimos ir efektyvios vakuuminės sistemos.
Įrašo laikas: 2025 m. spalio 28 d.