En Roots-vakuumpump fungerar enligt en enkel men mycket effektiv princip. Dess interna mekanism flyttar gas från ett inlopp till ett utlopp utan att komprimera den inuti pumpkammaren. Denna process är beroende av den synkroniserade rörelsen hos flera viktiga delar som arbetar i perfekt harmoni.
Fyrstegsdriftscykeln
Pumpningen sker i en kontinuerlig fyrstegscykel som upprepas tusentals gånger per minut. Moderna rotorer kan rotera med hastigheter från 3 000 till 6 000 varv/min. Denna höga hastighet gör att pumpen kan flytta stora gasvolymer mycket snabbt.
Inlopp: När de två lobformade rotorerna roterar i motsatta riktningar öppnas en ficka av utrymme vid pumpens inlopp. Gas från vakuumkammaren strömmar in i denna expanderande volym.
Isolering: Spetsen på en rotorlob passerar inloppsporten. Denna åtgärd fångar en specifik volym gas mellan rotorn och pumphuset.
Överföring: Den instängda gasfickan sveps sedan över insidan av höljet mot utloppet. En viktig egenskap hos Roots vakuumpump är att den inte komprimerar denna gas under överföringen. Denna beröringsfria, oljefria drift gör den okänslig för små mängder damm eller vattenånga.
Avgas: Rotorn fortsätter att rotera, vilket exponerar gasfickan för utloppsporten. Gasen expanderar sedan in i avgasledningen, där en backpump avlägsnar den från systemet. Denna cykel upprepas och flyttar kontinuerligt gas från inloppet till utloppet och sänker systemtrycket.
Obs: Även om den är mycket effektiv för många gaser, är sugförmågan hos en Roots-pump lägre för mycket lätta gaser som väte jämfört med andra pumptyper.
Viktiga komponenter och deras funktioner
En Roots-pump har en tillförlitlig prestanda som är beroende av ett fåtal kritiska komponenter som är konstruerade med hög precision.
Rotorer: Pumpen har två sammankopplade, lobformade rotorer (ofta formade som en åtta). Formen, eller profilen, på dessa lober påverkar direkt prestandan. Olika konstruktioner erbjuder avvägningar mellan pumphastighet och effektivitet. Spiralformade rotorer, till exempel, hjälper till att minska tryckpulsering och driftsbuller.

Hus (Casing): Detta är den yttre kroppen som omsluter rotorerna. Den är byggd för att motstå tryckskillnaderna mellan vakuumsystemet och atmosfären. Materialet som används för huset och rotorerna beror på tillämpningens krav på korrosionsbeständighet, hållfasthet och kostnad.

Kamdrev: Kamdreven är placerade utanför pumpkammaren och är viktiga. De synkroniserar de två rotorerna, vilket säkerställer att de roterar i motsatta riktningar utan att någonsin vidröra varandra eller huset. Denna synkronisering är grundläggande för pumpens beröringsfria drift.

Axeltätningar: Tätningar förhindrar att luft läcker in i vakuumkammaren och hindrar smörjmedel från att förorena processen. Valet av tätning beror på önskad vakuumnivå och tillämpning.

Vikten av exakta frigångar

Termen "spelrum" hänvisar till de små, beräknade mellanrummen mellan rotorerna och mellan rotorerna och huset. Dessa mellanrum är hemligheten bakom pumpens framgång. De gör att rotorerna kan rotera med höga hastigheter utan friktion, vilket ger många fördelar:
Snabb uppstart
Låg strömförbrukning
Hög pumphastighet
Låga drifts- och underhållskostnader
Dessa mellanrum måste dock hanteras perfekt. Under drift genererar pumpen värme. Denna värme får metallkomponenterna att expandera, en process som kallas termisk expansion. När rotorerna och huset expanderar krymper mellanrummet mellan dem.
Varning: Om avståndet blir för litet på grund av termisk expansion eller felaktig montering kan rotorerna komma i kontakt med varandra eller huset. Detta leder till friktion, komponentskador, ökad motorbelastning och risk för att pumpen kärvar. Omvänt kan för stora avstånd göra att gas läcker bakåt från utloppet till inloppet, vilket kraftigt minskar pumpens effektivitet.
Korrekt konstruktion och materialval säkerställer att en Roots-vakuumpump bibehåller optimala luftavstånd över hela sitt driftstemperaturområde, vilket ger tillförlitlig och effektiv prestanda.