پمپ روتس اصولا یک پمپ مکانیکی چرخشی است که معمولا با یک پمپ روتاری پشتیبانی می شود. در این نوع پمپ ها یک پوسته تو خالی بنام استاتور وجود دارد که دورون آن دو روتور دمبلی شکل در جهت عکس یکدیگر می چرخند و اساسا شبیه یک فن عمل می کند. لقی بین این دو روتور معمولا بین ۰٫۱ الی ۰٫۵ mm می باشد که با سرعت ۱۴۰۰ الی ۴۰۰۰ دور بر دقیقه می چرخند. در واقع با چرخش سریع این دو روتور دمبلی شکل بین دهانه ورودی و خروجی پمپ یک اختلاف فشار ایجاد می گردد.
پمپهای روتس از پرکاربردترین پمپهای خشک هستند که در تجهیزاتی با محدوده فشار متوسط، بالا و خیلی بالا مورد استفاده قرار میگیرند. این نوع پمپها اولین بار در سال 1848 میلادی توسط ایسایا دیویس(Isaiah Davies) اختراع شد.
پمپ روتس شامل دو لوب هشتی شکل چرخان کاملا یکسان است که در جهت مخالف یکدیگر میچرخند. نحوه چرخش این لوب ها و موقعیت قرارگیری آنها نسبت به هم، به گونهای است که امکان انتقال مقادیر قابل توجهی از سیال را از ورودی به خروجی فراهم میکند. در شکل زیر نحوه انتقال سیال در پمپ روتس نشان داده شده است.
نحوه انتقال سیال در پمپ روتس
با توجه به اینکه در ساختار این پمپ دو لوب یکسان در جهت مخالف بدون اصطکاک با یکدیگرمیچرخند، علاوه بر اینکه امکان چرخش لوبها با سرعت بالا وجود دارد، پمپ دارای لرزش و صدای بسیار پایینی است.
از آنجاییکه همواره یک فاصله کم بین لوبها و بدنه وجود دارد، میزان کارآیی(فشرده سازی) این پمپ نسبت به پمپهای روتاری روغنی پایینتر است، اما با توجه به سرعت چرخش بالا، سرعت تخلیه در این پمپها بسیار بالا است. معمولا میزان فشردهسازی حدود 10 برابر است و به همین دلیل فشار در حدود یک دهم کاهش مییابد.(البته این میزان بسته به طراحی پمپ و محدوده فشار متغیر میباشد)
پمپهای روتس معمولا در فشار اتمسفری کار نمیکنند و نیاز به پمپ پشتیبان دارند. پمپ پشتیبان میتواند پمپ روتاری، اسکرو و یا حتی رینگ آبی باشد. ترکیب پمپ روتس با این پمپها، علاوه بر افزایش سرعت تخلیه، فشار را تا محدوده پایینتری میرساند.
میزان فشار نهایی که با پمپ روتس قابل دسترسی است بسته به میزان فشار پمپ پشتیبان آن است اما با توجه به ویژگیهای پمپهای روتس، در فشارهای پایینتر از 4-10 میلی بار نمیتوان از پمپ روتس استفاده نمود.
درصورتی که پمپ های روتس در فشار بالا کار کنند لوبها ممکن است تحت فشار بالا قرار گرفته و یا بیشاز حد داغ شوند و باعث گیر کردن آنها در یکدیگر شوند. برخی از پمپهای روتس امکان کار در فشار اتمسفر را دارا هستند. در این پمپها از یک شیر فشارشکن استفاده میشود تا درصورت فشار بالا در حین تخلیه، بخشی از گاز از این مسیر خارج شده و مانع از فشار بیش از حد به لوبها شود. (شماره 1 در شکل ذیل)
پمپهای روتس دارای دو محفظه گیربکس هستند که یکی به موتور الکتریکی متصل بوده و دیگری در انتهای پمپ قرار میگیرد. انتقال قدرت بین دو لوب از طریق چرخدنده انجام میگیرد. محفظه گیربکس معمولا با روغن خلأ پر میشود.
محفظه گیربکسی که به موتور الکتریکی متصل است یا از طریق کاسه نمد آببند شده و یا ممکن است از کوپلینگهای مغناطیسی استفاده میشود. انواع دیگری از کوپلینگ که در پمپهای روتس استفاده میشود، کوپلینگ هیدروکینتیک است. در پمپهایی با این نوع کوپلینگ نیز نیازی به استفاده از شیر فشارشکن و یا سوئیج فشار حفاظتی نیست زیرا در صورت ورود حجم زیاد گاز در ورودی، سرعت چرخش خودبخود کاهش مییابد.
جهت تخلیه گازهای خورنده معمولا از پمپهای روتس مخصوصی استفاده میشوند. جنس سطوح لوب ها و بخش داخلی بدنه در این پمپها مقاوم به خوردگی است.
روغن مورد استفاده در گیربکس پمپهای روتس همان روغن مناسب در پمپهای روتاری روغنی است.
برخی از پمپهای روتس دارای سیستم آبگرد هستند. در استفاده از این پمپها، دمای آب و میزان دبی مورد نیاز آن دارای اهمیت است.
جهت افزایش ضریب ایمنی در پمپهای روتس میتوان از یک سوئیچ فشار بر روی دهانه ورودی پمپ استفاده نمود تا در صورت افزایش فشار در دهانه ورودی، سیستم اتوماسیون پمپ روتس را خاموش کرده و مانع از آسیب دیدن آن شود.
جهت انتخاب پمپ پشتیبان مناسب برای پمپ روتس، معمولا از پمپهای روتاری، اسکرو و یا حتی پمپ رینگ آبی استفاده میشود. ترکیب این پمپها خود ممکن است به عنوان پمپ پشتیبان پمپ دیفیوژن استفاده شود.
بمنظور دستیابی به فشارهای پایینتر، میتوان از چند پمپ روتس بصورت سری استفاده نمود. توجه شود که لازم است تا میزان سرعت تخلیه حجمی در همه پمپها برابر باشد.
در انتخاب پمپ پشتیبان مناسب پمپ روتس، بهتر است به پیشنهاد سازنده و مطابق دفترچه راهنما عمل کنیم. در غیر اینصورت برای آنکه به بالاترین سرعت تخلیه برسیم، پیشنهاد میشود سرعت تخلیه پمپ روتس بین 5 تا 10 برابر پمپ پشتیبان باشد. علاوه برآن لازم است به سرعت تخلیه پمپها در محدوده های فشاری مختلف نیز توجه شود.
از دیگر مزایای پمپ های روتس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• ایمنی
• خلاء تمیز و عاری از روغن
• هزینه پا ئین
• بازدهی بالا
• تعمیر و نگهداری کم
محدوده کاری پمپ های روتس عموما بین ۱۰ الی ۰٫۰۰۱ mbar می باشد. (بسته به شرکت سازنده) جهت محافظت از پمپ و همچنین بالا بردن طول عمر آن معمولا یک شیر بای پس بر روی پمپ نصب می گردد که در مواقعی که فشار سیستم بدلیلی بالا رود و یا در هنگام شروع بکار نا صحیح(درفشار بالا) باز شده و عملا پمپ را از سیستم خارج می کند، بدین صورت که پمپ روتاری مستقیما به محفظه را پیدا می کند و به موتور پمپ روتس بار اضافی وارد نمی شود. در صورتی که این سیستم بروی پمپ وجود نداشت بهتر است با نصب یک فشار سنج بروی دهانه ورودی پمپ و کنترل فشار ورودی از آسیب رسیدن به پمپ جلوگیری نمود. این پمپها با سرعت تخلیه ۱۵۰ الی ۵۰۰۰۰ متر مکعب بر ساعت موجود می باشند. که با توجه به الزامات طراحی سیستم انتخاب می گردند.
