ปั๊มสุญญากาศ Roots ทำงานบนหลักการที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิภาพสูง กลไกภายในจะเคลื่อนย้ายก๊าซจากทางเข้าไปยังทางออกโดยไม่อัดก๊าซเข้าไปในห้องปั๊ม กระบวนการนี้อาศัยการเคลื่อนไหวที่สอดประสานกันของชิ้นส่วนสำคัญหลายชิ้นที่ทำงานอย่างสอดประสานกันอย่างสมบูรณ์แบบ
วงจรการดำเนินงานสี่ขั้นตอน
การสูบน้ำเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นวัฏจักรสี่ขั้นตอน ซึ่งทำซ้ำหลายพันครั้งต่อนาที โรเตอร์สมัยใหม่สามารถหมุนด้วยความเร็วตั้งแต่ 3,000 ถึง 6,000 รอบต่อนาที ความเร็วสูงนี้ช่วยให้ปั๊มสามารถเคลื่อนย้ายก๊าซปริมาณมากได้อย่างรวดเร็ว
ช่องรับอากาศ: เมื่อโรเตอร์สองแฉกหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ช่องรับอากาศจะเปิดขึ้นที่ทางเข้าของปั๊ม ก๊าซจากห้องสุญญากาศจะไหลเข้าสู่ปริมาตรที่กำลังขยายตัวนี้
การแยก: ปลายของโรเตอร์โลบจะผ่านช่องทางเข้า การกระทำนี้จะกักเก็บก๊าซปริมาณหนึ่งไว้ระหว่างโรเตอร์และตัวเรือนปั๊ม
การถ่ายโอน: จากนั้นก๊าซที่กักไว้จะถูกกวาดผ่านด้านในของตัวเครื่องไปยังทางออก คุณสมบัติสำคัญของปั๊มสุญญากาศ Roots คือจะไม่บีบอัดก๊าซนี้ในระหว่างการถ่ายโอน การทำงานแบบไร้สัมผัสและปราศจากน้ำมันนี้ทำให้ไม่ไวต่อฝุ่นหรือไอน้ำปริมาณเล็กน้อย
ไอเสีย: โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป เผยให้เห็นช่องก๊าซที่ช่องระบายออก จากนั้นก๊าซจะขยายตัวเข้าไปในท่อระบายออก ซึ่งปั๊มสำรองจะดึงก๊าซออกจากระบบ วงจรนี้จะวนซ้ำไปเรื่อยๆ โดยเคลื่อนก๊าซจากทางเข้าไปยังทางออกอย่างต่อเนื่อง และลดแรงดันของระบบลง
หมายเหตุ: แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพสูงสำหรับก๊าซหลายชนิด แต่ความสามารถในการดูดของปั๊ม Roots จะต่ำกว่าสำหรับก๊าซเบามาก เช่น ไฮโดรเจน เมื่อเปรียบเทียบกับปั๊มประเภทอื่น
ส่วนประกอบหลักและหน้าที่ของมัน
ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของปั๊ม Roots ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบสำคัญเพียงไม่กี่ชิ้นที่ออกแบบมาด้วยความแม่นยำสูง
โรเตอร์: ปั๊มมีโรเตอร์แบบกลีบสองกลีบที่เชื่อมต่อกัน (มักมีรูปร่างคล้ายเลขแปด) รูปทรงหรือลักษณะของกลีบเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพ การออกแบบที่แตกต่างกันจะให้ความสมดุลระหว่างความเร็วในการสูบและประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น โรเตอร์แบบเกลียวช่วยลดการสั่นของแรงดันและเสียงรบกวนขณะทำงาน

ตัวเรือน (Casing): คือส่วนภายนอกที่หุ้มโรเตอร์ สร้างขึ้นเพื่อทนต่อความแตกต่างของแรงดันระหว่างระบบสุญญากาศและบรรยากาศ วัสดุที่ใช้ทำตัวเรือนและโรเตอร์ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานในด้านความทนทานต่อการกัดกร่อน ความแข็งแรง และราคา

เฟืองไทม์มิ่ง: เฟืองไทม์มิ่งตั้งอยู่ภายนอกห้องปั๊ม จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เฟืองไทม์มิ่งจะซิงโครไนซ์โรเตอร์ทั้งสองตัวเข้าด้วยกัน เพื่อให้แน่ใจว่าโรเตอร์ทั้งสองหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยไม่สัมผัสกันหรือสัมผัสกับตัวเรือน การซิงโครไนซ์นี้ถือเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการทำงานแบบไร้สัมผัสของปั๊ม

ซีลเพลา: ซีลช่วยป้องกันการรั่วไหลของอากาศเข้าไปในห้องสุญญากาศและป้องกันไม่ให้น้ำมันหล่อลื่นปนเปื้อนในกระบวนการ การเลือกซีลขึ้นอยู่กับระดับสุญญากาศที่ต้องการและการใช้งาน

ความสำคัญของการกวาดล้างที่แม่นยำ

คำว่า "ระยะห่าง" หมายถึงช่องว่างเล็กๆ ที่คำนวณไว้แล้วระหว่างโรเตอร์และตัวเรือน ช่องว่างเหล่านี้คือเคล็ดลับความสำเร็จของปั๊ม ช่องว่างเหล่านี้ช่วยให้โรเตอร์หมุนด้วยความเร็วสูงโดยไม่มีแรงเสียดทาน ซึ่งมีข้อดีหลายประการ:
เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว
การใช้พลังงานต่ำ
ความเร็วในการสูบน้ำสูง
ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาต่ำ
อย่างไรก็ตาม ระยะห่างเหล่านี้ต้องได้รับการจัดการอย่างสมบูรณ์แบบ ระหว่างการทำงาน ปั๊มจะสร้างความร้อน ความร้อนนี้ทำให้ชิ้นส่วนโลหะขยายตัว ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการขยายตัวเนื่องจากความร้อน เมื่อโรเตอร์และตัวเรือนขยายตัว ระยะห่างระหว่างโรเตอร์และตัวเรือนจะหดตัวลง
คำเตือน: หากระยะห่างแคบเกินไปเนื่องจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนหรือการประกอบที่ไม่ถูกต้อง โรเตอร์อาจสัมผัสกันหรือสัมผัสกับตัวเรือน ทำให้เกิดแรงเสียดทาน ชิ้นส่วนเสียหาย ภาระมอเตอร์เพิ่มขึ้น และอาจทำให้ปั๊มติดขัด ในทางกลับกัน ระยะห่างที่มากเกินไปอาจทำให้ก๊าซรั่วย้อนกลับจากทางออกไปยังทางเข้า ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของปั๊มลงอย่างมาก
การเลือกวิศวกรรมและวัสดุที่เหมาะสมช่วยให้ปั๊มสุญญากาศ Roots รักษาระยะห่างที่เหมาะสมตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงาน ส่งผลให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้