Een Roots vacuümpomp werkt volgens een eenvoudig maar zeer effectief principe. Het interne mechanisme transporteert gas van een inlaat naar een uitlaat zonder het in de pompkamer te comprimeren. Dit proces is gebaseerd op de gesynchroniseerde beweging van verschillende belangrijke onderdelen die in perfecte harmonie samenwerken.
De vierstappen-bedrijfscyclus
De pompwerking vindt plaats in een continue cyclus van vier stappen die zich duizenden keren per minuut herhaalt. Moderne rotoren kunnen draaien met snelheden van 3.000 tot 6.000 tpm. Deze hoge snelheid stelt de pomp in staat om grote hoeveelheden gas zeer snel te verplaatsen.
Inlaat: Terwijl de twee gelobde rotoren in tegengestelde richting draaien, ontstaat er een ruimte bij de inlaat van de pomp. Gas uit de vacuümkamer stroomt in dit uitdijende volume.
Isolatie: De punt van een rotorlob passeert de inlaatpoort. Deze actie houdt een specifiek volume gas vast tussen de rotor en de pompbehuizing.
Overdracht: De ingesloten gaszak wordt vervolgens over de binnenkant van de behuizing naar de uitlaat geveegd. Een belangrijk kenmerk van de Roots vacuümpomp is dat deze dit gas tijdens de overdracht niet comprimeert. Deze contactloze, olievrije werking maakt de pomp ongevoelig voor kleine hoeveelheden stof of waterdamp.
Uitlaat: De rotor blijft draaien, waardoor de gasbel bij de uitlaatpoort terechtkomt. Het gas expandeert vervolgens in de uitlaatleiding, waar een hulppomp het uit het systeem verwijdert. Deze cyclus herhaalt zich, waarbij gas continu van de inlaat naar de uitlaat wordt verplaatst en de systeemdruk daalt.
Let op: Hoewel een Roots-pomp zeer efficiënt is voor veel gassen, is het zuigvermogen ervan voor zeer lichte gassen zoals waterstof lager dan bij andere pomptypen.
Belangrijkste componenten en hun functies
De betrouwbare prestaties van een Roots-pomp zijn afhankelijk van een aantal cruciale componenten die met hoge precisie zijn ontworpen.
Rotoren: De pomp is voorzien van twee in elkaar grijpende, gelobde rotoren (vaak in de vorm van een acht). De vorm, of het profiel, van deze lobben heeft een directe invloed op de prestaties. Verschillende ontwerpen bieden een afweging tussen pompsnelheid en efficiëntie. Spiraalvormige rotoren helpen bijvoorbeeld drukpulsatie en bedrijfsgeluid te verminderen.

Behuizing (casing): Dit is de buitenste behuizing die de rotoren omsluit. Deze is gebouwd om de drukverschillen tussen het vacuümsysteem en de atmosfeer te weerstaan. Het materiaal dat voor de behuizing en de rotoren wordt gebruikt, hangt af van de eisen die de toepassing stelt aan corrosiebestendigheid, sterkte en kosten.

Tandwielen: Tandwielen met distributietandwielen bevinden zich buiten de pompkamer en zijn essentieel. Ze synchroniseren de twee rotoren en zorgen ervoor dat ze in tegengestelde richting draaien zonder elkaar of de behuizing te raken. Deze synchronisatie is essentieel voor de contactloze werking van de pomp.

Asafdichtingen: afdichtingen voorkomen dat er lucht in de vacuümkamer lekt en dat smeermiddelen het proces verontreinigen. De keuze van de afdichting hangt af van het vereiste vacuümniveau en de toepassing.

Het belang van nauwkeurige spelingen

De term "speling" verwijst naar de kleine, berekende openingen tussen de rotoren en tussen de rotoren en de behuizing. Deze openingen vormen het geheim van het succes van de pomp. Ze zorgen ervoor dat de rotoren wrijvingsloos op hoge snelheid kunnen draaien, wat vele voordelen biedt:
Snelle opstart
Laag stroomverbruik
Hoge pompsnelheid
Lage operationele en onderhoudskosten
Deze spelingen moeten echter perfect worden beheerst. Tijdens bedrijf genereert de pomp warmte. Deze warmte zorgt ervoor dat de metalen componenten uitzetten, een proces dat thermische uitzetting wordt genoemd. Naarmate de rotoren en de behuizing uitzetten, wordt de speling ertussen kleiner.
Waarschuwing: Als de speling te klein wordt door thermische uitzetting of een onjuiste montage, kunnen de rotoren elkaar of de behuizing raken. Dit leidt tot wrijving, schade aan componenten, een verhoogde motorbelasting en een mogelijke vastloper van de pomp. Omgekeerd kan een te grote speling ervoor zorgen dat gas teruglekt van de uitlaat naar de inlaat, wat de efficiëntie van de pomp ernstig vermindert.
Dankzij de juiste techniek en materiaalkeuze behoudt een Roots vacuümpomp optimale spelingen binnen het gehele bedrijfstemperatuurbereik, wat zorgt voor betrouwbare en efficiënte prestaties.