Voor gebruikers die hoge vacuümniveaus nodig hebben, zijn Roots-pompen ongetwijfeld vertrouwde apparatuur. Deze pompen worden vaak gecombineerd met andere mechanische vacuümpompen om pompsystemen te vormen die de hulppompen helpen hogere vacuümniveaus te bereiken. Als apparaten die de vacuümprestaties kunnen verbeteren, hebben Roots-pompen doorgaans aanzienlijk hogere pompsnelheden dan hun hulppompen. Een mechanische vacuümpomp met een pompsnelheid van 70 liter per seconde wordt bijvoorbeeld doorgaans gecombineerd met een Roots-pomp met een capaciteit van 300 liter per seconde. Vandaag onderzoeken we waarom hoge fijnheidinlaatfiltersworden over het algemeen niet aanbevolen voor Roots-pomptoepassingen.
Om deze aanbeveling te begrijpen, moeten we eerst onderzoeken hoe Roots-pompsystemen werken. Het pompsysteem begint met de mechanische vacuümpomp die het evacuatieproces initieert. Wanneer de mechanische pomp ongeveer 1 kPa bereikt en de pompsnelheid begint af te nemen, wordt de Roots-pomp geactiveerd om het uiteindelijke vacuümniveau verder te verhogen. Deze gecoördineerde werking zorgt voor een efficiënte drukverlaging gedurende de gehele vacuümcyclus.
Het fundamentele probleem met filters met hoge fijnheid ligt in hun inherente ontwerpkenmerken. Deze filters hebben kleinere poriën en dichtere filtermedia, wat leidt tot aanzienlijke weerstand tegen de luchtstroom. Bij Roots-pompen, die afhankelijk zijn van een hoge gasdoorvoer om hun nominale prestaties te bereiken, kan deze extra weerstand de effectieve pompsnelheid aanzienlijk verlagen. De drukval over een filter met hoge fijnheid kan 10-20 mbar of hoger bedragen, wat direct van invloed is op het vermogen van de pomp om het gewenste vacuümniveau te bereiken.
Wanneer systeemontwerpers aandringen op filtratie voor de verwerking van fijnstofdeeltjes, zijn er alternatieve oplossingen beschikbaar. Het gebruik van een groter filter is een praktische aanpak. Door het oppervlak van het filterelement te vergroten, wordt de beschikbare stromingsweg voor gasmoleculen dienovereenkomstig vergroot. Deze ontwerpaanpassing helpt de afname van de pompsnelheid als gevolg van overmatige stromingsweerstand te beperken. Een filter met 30-50% meer oppervlak kan de drukval doorgaans met 25-40% verminderen in vergelijking met standaardfilters met dezelfde filtratiefijnheid.
Deze oplossing heeft echter zijn beperkingen. De beperkte fysieke ruimte binnen het systeem is mogelijk niet geschikt voor grotere filterbehuizingen. Bovendien, hoewel grotere filters de initiële drukval verminderen, behouden ze nog steeds dezelfde filtratiefijnheid, wat uiteindelijk kan leiden tot verstopping en een toenemende weerstand na verloop van tijd. Voor toepassingen met een aanzienlijke stofbelasting kan dit leiden tot frequenter onderhoud en mogelijk hogere bedrijfskosten op de lange termijn.
De optimale aanpakvereist een zorgvuldige afweging van specifieke toepassingsvereisten. In processen waarbij zowel hoge vacuümniveaus als deeltjesfiltratie essentieel zijn, kunnen ingenieurs overwegen een meertrapsfiltratiestrategie te implementeren. Dit kan inhouden dat een voorfilter met een lagere fijnheid vóór de Roots-pomp wordt gebruikt in combinatie met een filter met een hogere fijnheid bij de inlaat van de backing-pomp. Een dergelijke configuratie garandeert adequate bescherming voor beide pomptypen, terwijl de systeemprestaties behouden blijven.
Regelmatige controle van de filterconditie is cruciaal in deze toepassingen. Door drukverschilmeters in de filterbehuizing te installeren, kunnen operators de opbouw van weerstand volgen en onderhoud plannen voordat de drukval de systeemprestaties significant beïnvloedt. Moderne filterontwerpen bevatten ook reinigbare of herbruikbare elementen die de operationele kosten op de lange termijn kunnen verlagen en tegelijkertijd het vacuümsysteem adequaat kunnen beschermen.
Plaatsingstijd: 15-10-2025
