O pompă Roots creează vid folosind două rotoare lobate, care se rotesc în sens invers. Aceste rotoare captează gazul la intrare și îl transportă prin carcasa pompei fără compresie internă. Acest transfer continuu și de mare viteză al moleculelor de gaz reduce presiunea, atingând valori de vid de până la 10⁻⁵ mbar cu un suport adecvat. Creșterea constantă a pieței globale a pompelor de vid subliniază importanța acesteia.
Multe sectoare critice se bazează pePompă de vid Roots, inclusiv:
• Industria semiconductorilor: Pentru procese precum depunerea de pelicule subțiri și gravarea.
• Industria chimică: În aplicații precum distilarea și uscarea.
• Industria farmaceutică: Pentru filtrare în vid și liofilizare.
Funcționarea internă a unei pompe de vid Roots
O pompă de vid Roots funcționează pe un principiu simplu, dar extrem de eficient. Mecanismul său intern deplasează gazul de la un orificiu de admisie la un orificiu de evacuare fără a-l comprima în interiorul camerei pompei. Acest proces se bazează pe mișcarea sincronizată a mai multor componente cheie care funcționează în perfectă armonie.
Ciclul operațional în patru etape
Acțiunea de pompare are loc într-un ciclu continuu, în patru etape, care se repetă de mii de ori pe minut. Rotoarele moderne se pot roti la viteze de la 3.000 la 6.000 RPM. Această viteză mare permite pompei să deplaseze volume mari de gaz foarte rapid.
Admisie: Pe măsură ce cele două rotoare cu lobi se rotesc în direcții opuse, se deschide un buzunar la intrarea pompei. Gazul din camera de vid curge în acest volum în expansiune.
Izolare: Vârful lobului rotorului trece prin orificiul de admisie. Această acțiune reține un volum specific de gaz între rotor și carcasa pompei.
Transfer: Buzunarul de gaz prins este apoi măturăt prin interiorul carcasei spre ieșire. O caracteristică cheie a pompei de vid Roots este aceea că nu comprimă acest gaz în timpul transferului. Această funcționare fără contact și fără ulei o face insensibilă la cantități mici de praf sau vapori de apă.
Evacuare: Rotorul continuă să se rotească, expunând buzunarul de gaz la orificiul de ieșire. Gazul se extinde apoi în conducta de evacuare, unde o pompă de rezervă îl elimină din sistem. Acest ciclu se repetă, mutând continuu gazul de la intrare la ieșire și scăzând presiunea din sistem.
Notă: Deși este foarte eficientă pentru multe gaze, capacitatea de aspirație a unei pompe Roots este mai mică pentru gaze foarte ușoare, cum ar fi hidrogenul, în comparație cu alte tipuri de pompe.
Componente cheie și funcțiile acestora
Performanța fiabilă a unei pompe Roots depinde de câteva componente critice proiectate cu înaltă precizie.
Rotoare: Pompa are două rotoare lobate, interconectate (adesea în formă de opt). Forma sau profilul acestor lobi influențează direct performanța. Diferite modele oferă compromisuri între viteza de pompare și eficiență. Rotoarele elicoidale, de exemplu, ajută la reducerea pulsațiilor de presiune și a zgomotului de funcționare.
| Tipul profilului rotorului | Avantajul vitezei de pompare | Rata de utilizare a volumului |
|---|---|---|
| Eliptică nouă | De 1,5 ori mai mare decât bicicleta eliptică superioară | Ridicat |
| Eliptică superioară | Performanță standard | Se apropie de 55% |
Carcasă (exterior): Acesta este corpul exterior care înconjoară rotoarele. Este construit pentru a rezista diferențelor de presiune dintre sistemul de vid și atmosferă. Materialul utilizat pentru carcasă și rotoare depinde de cerințele aplicației privind rezistența la coroziune, rezistența și costul.
| Material | Avantaje cheie | Aplicații comune |
|---|---|---|
| Fontă | Rezistență ridicată, rezistență bună la uzură, rentabil. | Industria generală, chimică și de prelucrare a alimentelor. |
| Oţel inoxidabil | Rezistență excelentă la coroziune, proprietăți igienice. | Echipamente farmaceutice, semiconductoare și medicale. |
| Aliaj de aluminiu | Ușor, conductivitate termică bună. | Sisteme de pompe portabile, aerospațiale și auto. |
Angrenajele de distribuție: Situate în afara camerei de pompare, angrenajele de distribuție sunt esențiale. Acestea sincronizează cele două rotoare, asigurându-se că se rotesc în direcții opuse fără a se atinge vreodată unul pe celălalt sau carcasa. Această sincronizare este fundamentală pentru funcționarea fără contact a pompei.
Etanșări arbore: Etanșările previn pătrunderea aerului în camera de vid și împiedică contaminarea procesului de către lubrifianți. Alegerea etanșării depinde de nivelul de vid necesar și de aplicație.
| Tipul de etanșare | Mecanism | Cel mai bun pentru |
|---|---|---|
| Sigiliul Labirintului | Folosește o cale complexă pentru a opri curgerea; fără contact. | Aplicații de mare viteză unde este necesară zero uzură. |
| Garnitură mecanică | Folosește două fețe cu arc, foarte lustruite. | Nevoi de presiune înaltă, temperatură înaltă și scurgeri reduse. |
| Etanșare magnetică pentru fluide | Folosește un fluid magnetic pentru a crea o barieră perfectă. | Aplicații cu vid înalt care nu necesită scurgeri. |
Importanța distanțelor precise
Termenul „joc liber” se referă la spațiile mici, calculate, dintre rotoare și dintre rotoare și carcasă. Aceste spații sunt secretul succesului pompei. Ele permit rotoarelor să se rotească la viteze mari fără frecare, ceea ce oferă numeroase avantaje:
Pornire rapidă
Consum redus de energie
Viteză mare de pompare
Costuri reduse de operare și întreținere
Totuși, aceste spații libere trebuie gestionate perfect. În timpul funcționării, pompa generează căldură. Această căldură provoacă dilatarea componentelor metalice, un proces cunoscut sub numele de dilatare termică. Pe măsură ce rotoarele și carcasa se extind, spațiile libere dintre ele se micșorează.
Atenție: Dacă distanțele devin prea mici din cauza dilatării termice sau a asamblării incorecte, rotoarele pot intra în contact între ele sau cu carcasa. Acest lucru duce la frecare, deteriorarea componentelor, creșterea sarcinii motorului și potențiala blocare a pompei. În schimb, distanțele prea mari permit scurgerii de gaz înapoi de la ieșire la intrare, ceea ce reduce semnificativ eficiența pompei.
O inginerie și o selecție adecvată a materialelor asigură că o pompă de vid Roots menține distanțe optime pe tot intervalul de temperatură de funcționare, oferind performanțe fiabile și eficiente.
Configurația sistemului: Pompe cu rezervor de rezervă vs. pompe multietajate
O pompă Roots este un compresor puternic, dar nu poate funcționa singură. Necesită o configurație specifică a sistemului pentru a-și atinge potențialul maxim. Pompa mișcă gazul eficient, dar nu îl comprimă suficient pentru a-l evacuează direct în atmosferă. Această limitare necesită utilizarea unei pompe de rezervă sau a unui aranjament în mai multe etape.
De ce este necesară o pompă de rezervă
O pompă Roots are nevoie de o pompă de rezervă pentru a gestiona gazele de evacuare. Pompa de rezervă se conectează la ieșirea pompei Roots. Preia gazul transferat și îl comprimă la presiunea atmosferică, completând procesul de evacuare. Această colaborare permite sistemului să realizeze eficient viduri profunde. Alegerea pompei de rezervă depinde de aplicația specifică și de nivelul de vid dorit.
Știați că... Pompa de rezervă este numită și pompă primară, deoarece efectuează lucrarea finală de eliminare a gazului din sistem.
Tipurile comune de pompe de susținere includ:
Pompe rotative cu palete în două etape
Pompe mecanice etanșate cu ulei
Pompe mecanice cu vană glisantă în două etape
Pompe de vid cu inel lichid
Cum funcționează pompele multietajate
Pentru aplicații care necesită presiuni extrem de scăzute, inginerii conectează mai multe pompe în serie. Aceasta creează un sistem de pompe de vid Roots în mai multe etape. În această configurație, ieșirea primei pompe alimentează intrarea celei de-a doua și așa mai departe. Fiecare etapă succesivă scade și mai mult presiunea. O pompă de rezervă finală este încă necesară la capătul lanțului pentru a evacua gazul în atmosferă.
Aceste sisteme puternice sunt vitale pentru industriile de înaltă tehnologie și cele exigente. Aplicațiile cheie includ:
Fabricarea semiconductorilor: Pentru procese precum depunerea chimică din vapori (CVD), depunerea fizică din vapori (PVD) și gravarea.
Aerospațial: În camere de simulare spațială și testarea componentelor.
Energie nouă: Pentru fabricarea panourilor solare și a bateriilor.
Pompa de vid Roots excelează la transferul de gaz de mare viteză, mai degrabă decât la compresia internă. Designul său simplu, fără contact, creează un amplificator puternic pentru aplicații curate, cu randament ridicat. Pompele moderne integrează acum motoare eficiente din punct de vedere energetic și senzori inteligenți, împingând performanța și mai departe pentru industriile exigente care necesită sisteme de vid fiabile și eficiente.
Data publicării: 28 oct. 2025