کلمه روتس بلوئر Roots Blowers مترادف با این پمپ ها است و دلیل اینکه به آنها پمپ های تقویت کننده نیز میگویند اینست که آنها در ورودی پمپ اصلی / پشتی (مانند پره های چرخشی، پمپ پنجه ای یا پمپ پیچ) نصب میشوند. ).

آنها عملکرد پمپ اولیه را افزایش می دهند و سرعت پمپاژ را بهبود میبخشند (مانند مسابقه رله که در آن باتوم از یک دونده به دونده دیگر منتقل می شود).

ترکیب روتس دمنده و پمپ اولیه تقریباً هفت برابر افزایش سرعت پمپاژ و ده برابر افزایش فشار در مقایسه با پمپ اولیه به تنهایی ایجاد میکند.

معرفی روتس بلوئر Roots Blowers

هنگامی که در یک سیستم خلاء بالا یا فوق العاده بالا استفاده می شود، دمنده Roots بین پمپ اولیه و یک پمپ خلاء پراکنده (یا سبک دیگر) قرار می گیرد.

در این آرایش، یک بای پس گنجانده شده که بموجب آن روتس بلوئر و پمپ اولیه با پمپ خلاء بالا در حالت بای پس در مرحله اولیه پمپ پایین (خشن) کار میکنند.و از سرعت جریان بالا موجود با ترکیب Roots/Primary بهره میبرد.

پس از تکمیل خشن کردن و رسیدن سیستم به خلاء متوسط ​​به زیاد، بای پس بسته می‌شود و پمپ‌های اولیه، Roots blower و diffusion به صورت سری عمل می‌کنند تا خلاء بالا با دبی کاهش یافته حاصل شود.

با توجه به رواج بوسترهای Roots در سیستم‌های خلاء صنعتی، برای طراحان و اپراتورهای سیستم مهم است که درک درستی از نحوه عملکرد و نحوه نگهداری از آنها داشته باشند.

در اینجا اصل کارکرد پمپ، پمپ های چند مرحله ای، اثرات دما، خنک کننده گاز و نگهداری را پوشش می دهیم.

اصل عملیات روتس بلوئر 

روتس بلوئر Roots Blowers از دو روتور استفاده می کند که هر کدام دارای دو (شکل 1) یا سه لوب هستند که به عنوان پیستون های دوار عمل می کنند.

روتورها بدون لمس مشبک می شوند و به صورت معکوس می چرخند تا به طور مداوم گاز را در یک جهت از طریق پمپ منتقل کنند.

چرخش از طریق استفاده از یک چیدمان درایو دنده دقیق، با هر روتور برای جدا کردن شفت‌های موازی، هماهنگ می‌شود. روتورها به گونه ای مهندسی شده اند که فاصله بسیار کمی بین یکدیگر و بین روتورها و محفظه پمپ حفظ کنند.

این فاصله تنگ، همراه با ویسکوزیته گاز و اصطکاک بین گاز و روتورهایی که با سرعت بالا حرکت می کنند، باعث مقاومت در برابر جریان معکوس گاز شده و یک آب بندی خشک و غیر تماسی ایجاد می کند.

خلاء نهایی قابل دستیابی با جریان معکوس گاز در سراسر این سطوح آب بندی خشک محدود میشود. عامل محدود کننده دیگر، یک لایه مرزی از گاز است که روی روتورها و محفظه تشکیل می شود.

در طول فاز تراکم هر چرخش، گاز به صورت لحظه ای به این سطوح می چسبد، قبل از اینکه در مرحله مکش آزاد شود. ضخامت لایه گاز متحرک به فاصله بین روتورها و بین روتورها و محفظه بستگی دارد.

شکل 1 | نمای بریده از یک دمنده ریشه دو لوبی تک مرحله ای (با اجازه ادواردز وکیوم)

انتقال گاز در یک دمنده Roots را می توان به صورت فازی در نظر گرفت (شکل 2). در مرحله اولیه عملیات، محفظه پمپ با چرخش پیستون ها باز می شود.

در فاز بعدی با ادامه چرخش آنها، گاز اضافی به داخل محفظه پمپاژ کشیده می شود و در فاز سوم ، محفظه بالایی در برابر فلنج ورودی و فلنج فشار بسته می شود و یک محفظه گاز را جدا می کند و آن را به سمت خروجی منتقل می کند.

با ادامه چرخش در نهایت، خروجی باز می شود و گاز تخلیه می شود.

شکل 2 | مراحل کار یک روتز دمنده (با اجازه ادواردز وکیوم )

طرح های چند مرحله ای

برای دستیابی به سرعت پمپاژ بهبود یافته و خلاء بالاتر، ممکن است بیش از یک مرحله تقویت کننده (روتور) استفاده شود (شکل 3).

هنگامی که دو بوستر به صورت موازی کار می کنند (شکل 4)، بهبود در خلاء نهایی امکان پذیر است و سرعت پمپاژ را بیش از 10 برابر در فشارهایی در محدوده 3-7.5 x 10 افزایش میدهد ^. Torr (10 ^-2 mbar) تا 7.5 Torr (10 mbar).

این بهبود در سرعت پمپاژ در فشارهای بالاتر کمتر است. هنگامی که بوسترها به صورت سری کار می کنند، افزایش سرعت کمتر از عملکرد موازی است، اما بهبود خلاء نهایی چشمگیرتر است.

شکل 3 | نمونه‌ای از یک دمنده پنج مرحله‌ای Roots (از ادواردز وکیوم )

شکل 4 | بهبود راندمان از دو دمنده روت که به صورت موازی و سری کار می کنند (با اجازه ادواردز وکیوم )

اثرات دما

به دلیل فاصله تنگ بین روتورها و بین روتورها و محفظه، دمای پمپ بر ویژگی های عملیاتی تأثیر می گذارد.

این به دلیل انبساط حرارتی روتورها است. هنگامی که پمپ کار می کند، گرمای قابل توجهی تولید می شود که باعث می شود روتورها بیشتر از محفظه گرم شوند که می تواند به راحتی گرمای آن را دفع کند.

تفاوت دما بین روتورها و محفظه باعث ایجاد اختلاف متناسبی در انبساط حرارتی می شود که در نتیجه روتورها بیشتر از محفظه رشد می کنند و فاصله بین روتورها و محفظه را کاهش می دهند.

این باعث بهبود توانایی پمپ در آب بندی در برابر جریان برگشتی می شود.

کمترین فاصله و در نتیجه کمترین جریان برگشتی در فشارهای ورودی تقریباً 7.5 x 10-1 Torr ( ¹ mbar) تا 7.5 Torr (10 mbar) به دست می آید.

در این محدوده، پمپ می تواند نسبت (فشار خروجی/ ورودی) را تا 20:1 حفظ کند. در فشارهای ورودی بالاتر، گاز سنگین‌تر می‌شود و در نتیجه توان بیشتری برای جریان گاز و در دمای روتور بالاتر مورد نیاز است که به نوبه خود باعث کاهش

فاصله‌های ذکر شده در بالا می‌شود.

بیشتر از 75 Torr (100 میلی بار)، خطر تماس بین روتورها و محفظه وجود دارد که باعث خرابی پمپ می شود، مگر اینکه از خنک کننده گاز استفاده شود.

خنک کننده گازی

هنگامی که لازم است یک روتس بلوئر Roots Blowers در فشار ورودی 75 Torr (100 mbar) تا 750 Torr (1000 mbar) کار کند، خنک کردن گاز ضروری است.

پس از خروج گاز از فلنج خروجی پمپ (6)، از یک مبدل حرارتی (7) عبور می کند و سپس در مرحله مکش چرخش روتور (1) و (2) در وسط پمپ (4) وارد می شود.

این پمپ را خنک می کند و آن را قادر می سازد در برابر فشارهای ورودی بالاتر (5) تا فشار اتمسفر بدون شکست حرارتی فشرده شود. جریان گاز خنک شده توسط روتورها کنترل می شود که نیاز به هر گونه شیر اضافی را از بین می برد.

نگهداری روتس بلوئر Roots Blowers

دمنده های ریشه (شکل 5) به این شهرت دارند که عملاً تخریب ناپذیر هستند و سال ها به ظاهر بدون مراقبت کار می کنند،

در حالی که به نظر می رسد پمپ های اولیه (مکانیکی) و خلاء بالا (پمپ های انتشار همه توجه را به خود جلب می کنند نیاز به تعمیر و نگهداری روزانه دارند.

نظارت بر سطح روغن در پمپ مورد نیاز است.عملکرد اصلی این بوستر پمپها بهبود نرخ پمپاژ و سطح خلاء نهایی است.

شکل 5 | دمنده روت دو مرحله ای معمولی (با اجازه ی Edwards Vacuum )

در داخل محفظه روتس بلوئر، پیستون‌های دوار و چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی در یک جعبه دنده مجهز به فرورفتگی وجود دارد که میزان روغن عرضه شده به دندان‌های دنده را کنترل می‌کند.

یک روش معمولی این است که جعبه دنده را با درجه مناسب روغن پر کنید تا زمانی که از سوراخ سطح روغن/پرکننده سرریز شود. قبل از قرار دادن پلاگین پرکننده سطح روغن، اجازه دهید روغن اضافی تخلیه شود.

این کار باید زمانی انجام شود که دمنده کار نمی کند. باید از پر کردن بیش از حد خودداری شود، زیرا باعث داغ شدن چرخ دنده ها و در نتیجه آسیب می شود.

سطح روغن باید هر هفته یا هر 100 ساعت کاری بررسی شود. بسته به شرایط روغن، جعبه دنده را هر شش تا دوازده ماه یکبار تخلیه و دوباره پر کنید.

هنگامی که تغییرات دمای فصلی قابل توجهی وجود دارد، ممکن است لازم باشد درجه روغن را در زمان های خاصی در طول سال تغییر دهید.

روغن مورد استفاده باید برای حداقل دمای محیط (راه اندازی سرد) و برای بالاترین دمای به دست آمده در حداکثر بار مناسب (یعنی ویسکوزیته مناسب) باشد.

توصیه برای بیشتر پمپ های تقویت کننده روغن معدنی است که ممکن است حاوی مواد افزودنی ضد سایش، ضد زنگ، ضد کف و آنتی اکسیدان باشد.

روغن نباید حاوی مواد افزودنی فشار شدید یا مواد افزودنی امولسیون کننده باشد. ویسکوزیته روغن در حداقل دمای محیط نباید بیشتر از 2500 سانتی استوک باشد و برای بالاترین دما در حداکثر بار نباید کمتر از 30 سانتی استوک باشد.

هنگامی که تغییرات فصلی قابل توجهی در دمای محیط وجود داشته باشد، درجه های تابستانی و زمستانی مورد نیاز خواهد بود.

جدول 1 | نمودار انتخاب ویسکوزیته روغن 2

فعالیت های معمول تعمیر و نگهداری روتس بلوئر Roots Blowers شامل موارد زیر است:

1. چرخ دنده های زمان بندی. فرسودگی باید در طول سالهای خدمات عادی ناچیز باشد.

دندانه‌های چرخ دنده با مقداری برخورد معکوس ارائه می‌شوند. بالا بودن سطح روغن در گیربکس باعث گرم شدن بیش از حد روغن می شود که با دمای غیر عادی بالا در کف مشخص می شود.اگر عمل تحت این شرایط ادامه یابد،

دنده‌ها گرم می‌شوند و دندان‌ها می‌توانند با سایش سریع تحت تأثیر قرار گیرند که منجر به تماس لوب پروانه یا تشنج واحد می‌شود.

2. بلبرینگ شفت. این یاتاقان ها در طول عمر تقویت کننده بسیار مهم هستند. سایش تدریجی ممکن است باعث شود موقعیت شفت کمی تغییر کند تا زمانی که مالش بین پروانه و سیلندر یا صفحه سر ایجاد شود.

این باعث می شود که با تماس این سطوح، گرمای نقطه ای شناسایی شود. خرابی ناگهانی بلبرینگ معمولاً جدی تر است.

احتمالاً بلافاصله پس از توقف یاتاقان، آسیب کلی به بدنه و چرخ دنده ها وارد می شود.

3. مونتاژ مهر و موم محور محرک. این مجموعه شامل دو مهر و موم لبه ای جداگانه است که در روغن غوطه ور شده و در پوشش انتهایی درایو قرار دارد.هر زمان که نشتی روغن از داخل بیش از حد شود، همانطور که با افزایش سطح روغن در

گیج نشان داده می شود، باید جایگزین شود.

نشتی از بیرون احتمالا زیاد نخواهد بود مگر اینکه مهر و موم یا سطح یاتاقان شفت آن آسیب دیده باشد. صافی شفت و عاری بودن از خط و خش تاثیر بسزایی در عملکرد این نوع آب بندی دارد.

مشکلات عملیاتی نیز ممکن است ناشی از دلایلی غیر از آسیب قطعات باشد.

از آنجا که فاصله ها تنها چند هزارم اینچ است ساییدگی میتواند بدلیل جابجایی در نصب یا تغییر در تکیه گاه لوله ایجاد شود.

4. مسائل موردی. ورود مواد خارجی به بدنه نیز باعث ایجاد مشکل می شود. اگر این نوع مشکل را تجربه کردید، و مشخص شد که پوشش داخلی تمیز است، سعی کنید فشارها را از بین ببرید.

لوله ها را جدا کرده و پیچ های نصب را باز کنید و تراز و تراز درایو را مجددا تنظیم کنید. پس از سفت کردن پایه، مطمئن شوید که تمام لوله ها قبل از اتصال مجدد، به طور دقیق و مربعی با اتصالات واحد مطابقت دارند.

خلاصه

نیاز به افزودن یک بوستر پمپ به سیستم خلاء تا حدودی به نوع کوره خلاء (دسته ای یا پیوسته) مورد بحث بستگی دارد.مزایای دستیابی به سطوح خلاء کمتر و زمان پمپاژ سریعتر از شرایط اولیه، افزودن این پمپ را به یک انتخاب منطقی

تبدیل کرده است.