Rootsova vákuová pumpa funguje na jednoduchom, ale vysoko účinnom princípe. Jej vnútorný mechanizmus presúva plyn zo vstupu do výstupu bez toho, aby ho stláčal vo vnútri komory pumpy. Tento proces sa spolieha na synchronizovaný pohyb niekoľkých kľúčových častí, ktoré pracujú v dokonalej harmónii.
Štvorkrokový operačný cyklus
Čerpanie prebieha v nepretržitom štvorkrokovom cykle, ktorý sa opakuje tisíckrát za minútu. Moderné rotory sa môžu otáčať rýchlosťou od 3 000 do 6 000 ot./min. Táto vysoká rýchlosť umožňuje čerpadlu veľmi rýchlo presúvať veľké objemy plynu.
Nasávanie: Keď sa dva laločnaté rotory otáčajú v opačných smeroch, na vstupe do čerpadla sa otvorí priestor. Plyn z vákuovej komory prúdi do tohto rozširujúceho sa objemu.
Izolácia: Špička rotorového laloku prechádza cez vstupný otvor. Táto činnosť zachytáva špecifický objem plynu medzi rotorom a telesom čerpadla.
Prenos: Zachytená plynová kapsa je potom presúvaná cez vnútro krytu smerom k výstupu. Kľúčovou vlastnosťou vákuovej pumpy Roots je, že tento plyn počas prenosu nestláča. Táto bezkontaktná prevádzka bez oleja ju robí necitlivou na malé množstvá prachu alebo vodnej pary.
Výfuk: Rotor sa naďalej otáča a odkrýva plynovú kapsu vo výstupnom otvore. Plyn potom expanduje do výfukového potrubia, kde ho spätné čerpadlo odstraňuje zo systému. Tento cyklus sa opakuje, pričom plyn sa neustále presúva zo vstupu do výstupu a znižuje sa tlak v systéme.
Poznámka: Hoci je Rootsova výveva vysoko účinná pre mnoho plynov, sacia schopnosť je pre veľmi ľahké plyny, ako je vodík, nižšia v porovnaní s inými typmi vývev.
Kľúčové komponenty a ich funkcie
Spoľahlivý výkon Rootsovho čerpadla závisí od niekoľkých kritických komponentov navrhnutých s vysokou presnosťou.
Rotory: Čerpadlo má dva do seba zapadajúce rotory s lalokami (často v tvare osmičky). Tvar alebo profil týchto lalokov priamo ovplyvňuje výkon. Rôzne konštrukcie ponúkajú kompromisy medzi rýchlosťou čerpania a účinnosťou. Napríklad špirálové rotory pomáhajú znižovať pulzácie tlaku a prevádzkový hluk.

Puzdro (plášť): Toto je vonkajšie teleso, ktoré uzatvára rotory. Je skonštruované tak, aby odolalo tlakovým rozdielom medzi vákuovým systémom a atmosférou. Materiál použitý na puzdro a rotory závisí od požiadaviek aplikácie na odolnosť proti korózii, pevnosť a náklady.

Rozvodové kolesá: Rozvodové kolesá umiestnené mimo čerpacej komory sú nevyhnutné. Synchronizujú dva rotory a zabezpečujú ich otáčanie v opačných smeroch bez toho, aby sa dotýkali navzájom alebo krytu. Táto synchronizácia je základom bezkontaktnej prevádzky čerpadla.

Tesnenia hriadeľa: Tesnenia zabraňujú úniku vzduchu do vákuovej komory a kontaminácii procesu mazivami. Výber tesnenia závisí od požadovanej úrovne vákua a aplikácie.

Dôležitosť presných vôlí

Pojem „vôľa“ sa vzťahuje na malé, vypočítané medzery medzi rotormi a medzi rotormi a krytom. Tieto medzery sú tajomstvom úspechu čerpadla. Umožňujú rotorom otáčať sa vysokými rýchlosťami bez trenia, čo poskytuje mnoho výhod:
Rýchle spustenie
Nízka spotreba energie
Vysoká rýchlosť čerpania
Nízke náklady na prevádzku a údržbu
Tieto medzery však musia byť dokonale zvládnuté. Počas prevádzky čerpadlo vytvára teplo. Toto teplo spôsobuje rozťahovanie kovových komponentov, čo je proces známy ako tepelná rozťažnosť. Keď sa rotory a kryt rozťahujú, medzery medzi nimi sa zmenšujú.
Upozornenie: Ak sa vôle príliš zmenšia v dôsledku tepelnej rozťažnosti alebo nesprávnej montáže, rotory sa môžu dotýkať navzájom alebo krytu. To vedie k treniu, poškodeniu komponentov, zvýšenému zaťaženiu motora a možnému zaseknutiu čerpadla. Naopak, príliš veľké vôle umožňujú spätný únik plynu z výstupu do vstupu, čo výrazne znižuje účinnosť čerpadla.
Správne konštrukčné riešenie a výber materiálu zabezpečujú, že vákuová pumpa Roots si udržiava optimálne vôle v celom rozsahu prevádzkových teplôt a poskytuje spoľahlivý a efektívny výkon.