Nguyên tắc hoạt động của bơm chân không Roots nhiều tầng Ngày 8 tháng 3 năm 2021

Bơm roots nhiều tầng là bơm chân không khô được sử dụng trong các hệ thống chân không thấp, trung bình, cao và siêu cao để tạo ra điều kiện "khô".

Bơm Roots đơn giản (một tầng) thường được sử dụng làm bơm tăng áp để sử dụng kết hợp với một số loại bơm trước (như bơm cánh quạt xoay, bơm trục vít và bơm vòng nước) để cải thiện (hoặc 'tăng') áp suất cuối cùng và tốc độ bơm. Khi sử dụng bơm Roots nhiều tầng, không cần bơm trước và bơm có thể hoạt động từ áp suất khí quyển. Bơm Roots nhiều tầng có thể bao gồm tối đa tám tầng và sử dụng nhiều bộ rôto (trên một trục chung). Máy bơm Roots phù hợp khi không khí khô ráo và sạch sẽ là điều quan trọng hoặc, nhiều khả năng hơn, cần thiết. Do đó, chúng thường được sử dụng trong sản xuất chất bán dẫn và tấm pin mặt trời, cũng như cho lớp phủ, các ứng dụng công nghiệp khác và cho các dụng cụ khoa học và nghiên cứu.

Trong hình thức đơn giản nhất, bơm Roots sử dụng hai bộ phận rôto 'cánh quạt' xoay ngược nhau xoay trong vỏ stato hoặc vỏ bọc. Khí đi vào thông qua một mặt bích đầu vào nằm vuông góc với các bộ phận xoay và sau đó được "cách ly" giữa các rôto xoay nhanh (xoay theo hướng ngược lại) và stator. Khí nén sau đó được thoát ra qua cổng xả. 

Dựa trên mô hình đơn giản này của bơm Roots, bơm Roots nhiều giai đoạn (có thể bao gồm tối đa tám giai đoạn) sử dụng một số bộ rôto (trên một trục chung). Hình dạng của rôto tạo ra nén và do đó mỗi giai đoạn tạo ra áp suất dần dần cao hơn. Bằng cách này, sản phẩm của giai đoạn thấp hơn là "khí cấp" cho giai đoạn cao hơn tiếp theo (nhưng không có bất kỳ van liên kết nào).

Giống như các bơm một tầng (tức là máy thổi Roots), trong các thiết bị nhiều tầng không có tiếp xúc giữa rôto và vỏ stato - các thiết bị được niêm phong kín, chắc chắn và có thể hoạt động trong thời gian dài giữa các lần bảo trì. Ngoài ra, bơm Roots nhiều tầng thế hệ mới được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong môi trường yên tĩnh và sạch sẽ, chẳng hạn như trong các thiết bị phân tích và phòng thí nghiệm nghiên cứu, nơi - hoạt động với tốc độ bơm từ 25 đến 200 m3/h - chúng tạo ra tiếng ồn rất thấp lên đến 52 dB(A).

Đặc tính hiệu suất của bơm Roots thay đổi tùy thuộc vào một số yếu tố, bao gồm số giai đoạn, kích thước thiết bị, tốc độ quay, tốc độ vận hành, nhiệt độ môi trường xung quanh, áp suất đầu vào ban đầu và đặc tính của khí được bơm.

Danh sách sau đây cung cấp một số đặc điểm hiệu suất rõ ràng và quan trọng hơn:

• Phạm vi áp suất hoạt động từ khí quyển xuống đến phạm vi thấp 10-2
• Tốc độ bơm cao ấn tượng từ 25 đến 200m3/giờ 
• Hiệu suất tốt khi sử dụng để bơm khí nhẹ
• Mức tiếng ồn rất thấp (ngay cả ở tốc độ quay cao)
• Hầu như không rung

Máy bơm roots nhiều tầng chủ yếu được sử dụng ở nơi đặc tính tốc độ bơm khô, sạch và cao của chúng có thể được sử dụng tốt nhất. Do đó, các ứng dụng của họ bao gồm: thiết bị phân tích, R&D và không gian, các ngành công nghiệp bán dẫn và năng lượng mặt trời, cũng như công nghiệp laser. Chúng cũng được sử dụng trong lò nung hoặc luyện kim và một loạt các ứng dụng phủ (nơi mà bản chất rất khô của chúng rất có lợi).​

Bơm Roots nhiều tầng có nhiều ưu điểm so với các bơm khác, và đáng ngạc nhiên là ít nhược điểm hoặc hạn chế.

Ưu điểm chính của bơm Roots nhiều tầng là chúng rất nhỏ gọn và yên tĩnh, có tuổi thọ dài, không tiếp xúc giữa các bộ phận chuyển động và do đó không bị mài mòn, không tạo ra các hạt hoặc bất kỳ nhu cầu nào về dầu sẽ làm nhiễm bẩn hệ thống chân không và sản phẩm cuối cùng. 

Tuy nhiên, bơm Roots nhiều tầng có một số nhược điểm. Bao gồm: chi phí dịch vụ tương đối cao và hiệu suất bơm thấp hơn khi vận hành gần áp suất khí quyển. Chúng cũng chỉ có khả năng đạt được chênh lệch áp suất nhỏ, đó là lý do chúng được sử dụng ở định dạng nhiều giai đoạn, trong đó mỗi giai đoạn tăng dần có thể xây dựng dựa trên sự gia tăng áp suất đạt được từ quá trình nén của giai đoạn trước.

Ưu điểm của bơm Roots nhiều tầng

• Thiết kế nhỏ gọn​
• Động cơ điều khiển tần số
• Chắc chắn, với khoảng thời gian bảo dưỡng dài​
• Mức độ tiếng ồn thấp hơn cuộc trò chuyện của con người 
• Không có tiếp xúc giữa các bộ phận chuyển động (và do đó không bị hao mòn)​
• Bơm sạch - không nhiễm bẩn hạt và không dầu
• Thiết bị kín khí
• Đơn pha

Nhược điểm của bơm Roots nhiều tầng

• Chi phí bảo trì tương đối cao 
• Khi bơm gần áp suất khí quyển, chúng có hiệu suất bơm thấp hơn các loại bơm khác
• Không phù hợp để bơm chất lỏng