Roots booster vacuum & Blowers (با نام مستعار پمپ های وکیوم بوستر وکیوم تقویت کننده)

بوستر وکیوم پمپ ها (معروف به روتز وکیوم دمنده یا پمپ های خلاء مرحله متوسط) در کلاس پمپ های خشک و انتقال گاز قرار می گیرند. به عنوان یک پمپ خشک، آنها روغن یا آب را به جریان گاز پمپ شده وارد نمی کنند. انتقال گاز به روش مکانیکی انجام می شود، یعنی انتقال مولکول های گاز پمپ شده، به جای جمع آوری آنها، مانند پمپ های برودتی یا توربومولکولی.

کلمه Roots blower مترادف با این پمپ ها است و دلیل اینکه معمولاً به آنها پمپ های تقویت کننده نیز می گویند این است که آنها در ورودی یک پمپ اصلی / پشتی (مانند پره های چرخشی، پمپ پنجه ای یا پمپ پیچ) نصب می شوند. ). آنها عملکرد پمپ اولیه را افزایش می دهند و سرعت پمپاژ را بهبود می بخشند (مانند مسابقه رله که در آن باتوم از یک دونده به دیگری منتقل می شود). ترکیب روت دمنده و پمپ اولیه تقریباً هفت برابر افزایش سرعت پمپاژ و ده برابر افزایش فشار را در مقایسه با پمپ اولیه به تنهایی ایجاد می کند.

021-66791775

0910-6618679

مقدمه بوستر وکیوم

هنگامی که در یک سیستم خلاء بالا یا فوق العاده بالا استفاده می شود، دمنده(روتس) Roots بین پمپ اولیه و یک پمپ خلاء پراکنده (یا سبک دیگر) قرار می گیرد. در این آرایش، یک بای پس گنجانده شده است که به موجب آن پمپ ریشه و پمپ های اولیه با پمپ خلاء بالا در حالت بای پس در مرحله اولیه پمپ پایین (خشن) کار می کنند. این از سرعت جریان بالا (“سرعت”) موجود با ترکیب Roots/Primary بهره می برد. پس از تکمیل خشن کردن و رسیدن سیستم به خلاء متوسط ​​به بالا، 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 شیوع تقویت کننده های Roots در سیستم های خلاء صنعتی، برای طراحان و اپراتورهای سیستم مهم است که درک درستی از نحوه عملکرد و نحوه نگهداری از آنها داشته باشند. در اینجا ما اصل عملکرد پمپ، پمپ های چند مرحله ای، اثرات دما، خنک کننده گاز و نگهداری را پوشش می دهیم.

اصل عملیات

دمنده Roots از دو روتور استفاده می کند که هر کدام دارای دو (شکل 1) یا سه لوب هستند که به عنوان پیستون دوار عمل می کنند. روتورها بدون لمس مشبک می شوند و خلاف جهت می چرخند تا به طور مداوم گاز را در یک جهت از طریق پمپ منتقل کنند. چرخش با استفاده از چیدمان درایو دنده دقیق، با هر روتور برای جدا کردن شفت‌های موازی، هماهنگ می‌شود. روتورها با دقت مهندسی شده اند تا 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 و ایجاد یک آب بندی خشک و غیر تماسی می شود.

خلاء نهایی قابل دستیابی با جریان معکوس گاز در سراسر این سطوح آب بندی خشک محدود می شود. عامل محدود کننده دیگر، نه تنها در دمنده های Roots بلکه سایر پمپ های خشک نیز، 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.

انتقال گاز در یک روتس وکیوم Roots روتس بوستر وکیوم

را می توان به صورت فازی در نظر گرفت (شکل 2). در مرحله اولیه یا “A” عملیات، محفظه پمپ با چرخش پیستون ها باز می شود. در فاز بعدی یا “B”، با ادامه چرخش پیستون ها، گاز اضافی به داخل محفظه پمپاژ کشیده می شود. در فاز “C”، 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 فاز “D”، خروجی باز می شود و گاز تخلیه می شود.

طرح های چند مرحله ای سیستم وکیوم پمپ

برای دستیابی به سرعت پمپاژ بهبود یافته و خلاء بالاتر، ممکن است بیش از یک مرحله تقویت کننده (روتور) استفاده شود (شکل 3). برای مثال، هنگامی که دو بوستر به صورت موازی کار می کنند (شکل 4)، بهبود یک دهه در خلاء نهایی امکان پذیر است و سرعت پمپاژ را می توان بیش از 10 برابر در فشارهایی در محدوده 7.5 x 10-3 افزایش داد. 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.

اثرات دما روتس بوستر وکیوم

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 متناسب در انبساط حرارتی می شود که در نتیجه روتورها بیشتر از محفظه منسط می شوند و فاصله بین روتورها و محفظه را کاهش می دهند. این باعث بهبود توانایی پمپ در آب بندی در برابر جریان برگشتی می شود.

کوچکترین فاصله ها 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 (فشار خروجی/فشار ورودی) را تا 20:1 حفظ کند. در فشارهای ورودی بالاتر، گاز سنگین‌تر می‌شود و در نتیجه قدرت بیشتری برای جریان گاز و در دمای روتور بالاتر مورد نیاز است، که به نوبه خود فاصله‌های ذکر شده در بالا را کاهش می‌دهد. در فشارهای ورودی 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 روتس بوستر وکیوم

هنگامی که لازم است یک پمپ وکیوم روتس بوستر 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 کار 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.

تعمیر و نگهداری روتس بوستر وکیوم

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. در حالی که نیاز به تعمیر و نگهداری روزانه کمی دارند. نظارت بر سطح روغن در پمپ مورد نیاز است.

در داخل محفظه پمپ، پیستون‌های دوار و چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی در یک جعبه دنده نصب شده است که میزان روغن عرضه شده به دندانه‌های دنده را کنترل می‌کند. یک روش معمول 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 باید زمانی انجام شود که دمنده کار نمی کند. از پر کردن بیش از حد باید اجتناب شود، زیرا باعث داغ شدن چرخ دنده ها و در نتیجه آسیب می شود. سطح روغن باید هر هفته یا هر 100 ساعت کاری چک 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 روغن به دست آمده در حداکثر بار مناسب (یعنی ویسکوزیته مناسب) باشد (جدول 33.6.1). روغن توصیه شده برای بیشتر بوستر پمپ ها روغن معدنی مستقیم است که ممکن است حاوی مواد افزودنی ضد سایش، ضد زنگ، ضد کف و آنتی اکسیدان باشد. روغن نباید حاوی مواد افزودنی با فشار شدید یا مواد افزودنی امولسیون کننده باشد. ویسکوزیته روغن در حداقل دمای محیط (راه اندازی سرد) نباید بیشتر از 2500 سانتی استوک باشد و برای بالاترین دمای روغن به دست آمده 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 روغن مورد نیاز خواهد بود.

در داخل محفظه پمپ، پیستون‌های دوار و چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی در یک جعبه دنده نصب شده است که میزان روغن عرضه شده به دندانه‌های دنده را کنترل می‌کند. یک روش معمول 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 باید زمانی انجام شود که دمنده کار نمی کند. از پر کردن بیش از حد باید اجتناب شود، زیرا باعث داغ شدن چرخ دنده ها و در نتیجه آسیب می شود. سطح روغن باید هر هفته یا هر 100 ساعت کاری چک 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 روغن به دست آمده در حداکثر بار مناسب (یعنی ویسکوزیته مناسب) باشد (جدول 33.6.1). روغن توصیه شده برای بیشتر بوستر پمپ ها روغن معدنی مستقیم است که ممکن است حاوی مواد افزودنی ضد سایش، ضد زنگ، ضد کف و آنتی اکسیدان باشد. روغن نباید حاوی مواد افزودنی با فشار شدید یا مواد افزودنی امولسیون کننده باشد. ویسکوزیته روغن در حداقل دمای محیط (راه اندازی سرد) نباید بیشتر از 2500 سانتی استوک باشد و برای بالاترین دمای روغن به دست آمده 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 روغن مورد نیاز خواهد بود.

در داخل محفظه پمپ روتس وکیوم ، پیستون‌های دوار و چرخ‌دنده‌های زمان‌بندی در یک جعبه دنده نصب شده است که میزان روغن عرضه شده به دندانه‌های دنده را کنترل می‌کند. یک روش معمول 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 باید زمانی انجام شود که دمنده کار نمی کند. از پر کردن بیش از حد باید اجتناب شود، زیرا باعث داغ شدن چرخ دنده ها و در نتیجه آسیب می شود. سطح روغن باید هر هفته یا هر 100 ساعت کاری چک 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 روغن به دست آمده در حداکثر بار مناسب (یعنی ویسکوزیته مناسب) باشد (جدول 33.6.1). روغن توصیه شده برای بیشتر بوستر پمپ ها روغن معدنی مستقیم است که ممکن است حاوی مواد افزودنی ضد سایش، ضد زنگ، ضد کف و آنتی اکسیدان باشد. روغن نباید حاوی مواد افزودنی با فشار شدید یا مواد افزودنی امولسیون کننده باشد. ویسکوزیته روغن در حداقل دمای محیط (راه اندازی سرد) نباید بیشتر از 2500 سانتی استوک باشد و برای بالاترین دمای روغن به دست آمده 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 روغن مورد نیاز خواهد بود.

1. چرخ دنده های زمان بندی. فرسودگی باید در طول سال‌های خدمات عادی ناچیز باشد. دندانه‌های چرخ دنده با مقدار مناسبی از واکنش برگشتی ارائه می‌شوند و معمولاً می‌توان مقدار معقولی از سایش دندان را بدون اجازه تماس بین لوب‌های دو پروانه انجام داد. سطح بالای روغن در گیربکس باعث به هم خوردن و گرم شدن بیش از حد روغن می شود که با دمای غیرمعمول بالا در کف کاروان 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 بلبرینگ ها در طول عمر تقویت کننده بسیار مهم هستند. سایش تدریجی ممکن است اجازه دهد تا موقعیت شفت کمی تغییر کند تا زمانی که مالش بین پروانه و سیلندر یا صفحه سر ایجاد شود. این باعث می شود که با احساس این سطوح، گرمای نقطه ای شناسایی شود. خرابی ناگهانی بلبرینگ معمولاً جدی تر است. از آنجایی که مجموعه محور پروانه دیگر پشتیبانی نمی شود و به درستی در محل قرار می گیرد، احتمالاً بلافاصله پس از از کار افتادن 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 منفرد است که در روغن غوطه ور شده و در پوشش انتهایی درایو قرار دارد که باید به عنوان قابل مصرف در نظر گرفته شود. هنگامی که نشتی روغن از طریق عضو داخلی بیش از حد می شود، همانطور که با افزایش سطح روغن در گیج دید نشان می دهد، باید به عنوان یک مجموعه جایگزین شود. نشتی از طریق عضو بیرونی به احتمال زیاد زیاد نیست مگر اینکه آب بندی یا سطح یاتاقان شفت آن آسیب دیده باشد. صافی شفت و عاری 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 آنجایی که فاصله ها تنها چند هزارم اینچ است، تداخل و ساییدگی می تواند به دلیل جابجایی در نصب یا تغییر در تکیه گاه های لوله ایجاد شود.

4. مسائل مربوط به پرونده. 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 به اتصالات واحد برخورد کنند.

خلاصه

نیاز به افزودن یک بوستر پمپ به سیستم خلاء تا حدودی به سبک کوره خلاء (دسته ای یا پیوسته) مورد بحث بستگی دارد. با این حال، مزایای دستیابی به سطوح خلاء کمتر و در صورت لزوم، زمان پمپاژ سریعتر از شرایط اولیه، افزودن این پمپ ناهموار را به یک انتخاب منطقی تبدیل کرده است.

مراجع

1. شاه ماهی، دانیل اچ، عملیات حرارتی خلاء، رسانه BNP، 2012.
2. راهنمای نگهداری دمنده DRI-114-0502، Draser Roots
3. هرینگ، دانیل اچ.، «نکاتی برای بهبود عملکرد و عملیات خلاء، قسمت دوم»، خبرنامه بین‌المللی Vac-Aero، 2012.
4. Dresser Roots (www.dresserroots.com)
5. بروشور RGS HVB High Vacuum Booster Installation, Operation & Maintenance ILRB-3008 rev 0510, Dresser Roots.
6. دانش، تولید خلاء، خلاء فایفر (www.pfeiffer-vacuum.com).