2.5

Diseños habituales y combinaciones de bombas de vacío

El volumen de los flujos de gas y de vapor de las mezclas que se plantean en los procesos tecnológicos suelen oscilar entre 1,0 m3 / h y 100 000 m3 / h con presiones entre 103 mbar y aproximadamente 10-2 mbar. En casos individuales, el bombeo se puede realizar con una sola bomba o un sistema de bomba. Sin embargo, muy a menudo varias bombas de los mismos o diferentes principios de trabajo son para ser conectado en serie con el fin de lograr la relación de compresión requerida. Debido a las diferentes densidades de gas y los tipos de flujo (flujo viscoso, flujo de Knudsen o el flujo molecular) se producen con intervalos de presión de gran tamaño, estos diversos rangos de presión requieren diferentes principios de funcionamiento de las bombas. Por ejemplo, en el rango de vacío aproximado, bombas de descarga de una sola etapa se pueden aplicar de manera eficiente, mientras que en la multa y alto rango de vacío se utiliza una combinación de bombas de descarga y bombas de chorro. La elección de las bombas de vacío se ha de ajustar, principalmente para el rango de presión de succión en el que una bomba está destinado a ser operado. En la tecnología de proceso, bombas de anillo líquido, bombas Roots, bombas rotativas de paletas y bombas de chorro pertenecen a las máquinas más importantes para procesos de vacío. El condensador utiliza a menudo en combinaciones de bombas es un tipo especial económica de la bomba de vacío.

En este capítulo, se consideran sólo aquellas bombas y las combinaciones de bombas que se aplican en el rango de vacío grueso y fino, es decir, de vacío industrial.

2.5.1

Deslizamiento de la bomba de vacío de paletas

En bombas de este tipo, un rotor excéntricamente apoyado en una carcasa cilíndrica gira con una o varias diapositivas. Debido a la expansión y la reducción de las cámaras entre las válvulas de compuerta que es causada por el movimiento de rotación, el volumen de gas se aspira, comprime dentro de la bomba y se descarga en el lado de entrega. Bombas lubricados con aceite se utilizan en la gama de vacío grueso a fino y como bombas pre-vacío en el rango alto y ultra-alto vacío. Correderas Bombas de vacío de paletas están disponibles para los volúmenes de aspiración de 1,0 m3 / h hasta aprox. 1.200 m3 / h [2,1] [2,2]. La figura 2-22 muestra una bomba de una etapa. El diseño de dos etapas dispone de dos bombas conectadas en serie en una carcasa (fig. 2-23). Con la bomba de una sola etapa, se consiguen presiones de final de aproximadamente 10-2 mbar, y con una bomba de dos etapas algunos 10-4 mbar se pueden lograr. Para presiones de aproximadamente 10-5 mbar, es más cómodo de usar unidades de bombeo con bombas de difusión y una bomba de paletas deslizantes como prebomba, o combinaciones de bombas turbo-moleculares y una bomba de paletas deslizantes como prebomba. Bombas de paletas deslizantes también se utilizan como bombas de pre-vacío a las bombas Roots. Una conexión en serie de dos bombas de paletas deslizantes con un condensador interpuesto otra combinación habitual. Con la combinación de las dos correderas de bombas de vacío de paletas, la bomba que trabaja contra la

presión ambiente tiene una válvula de lastre de gas y una válvula de salida. La bomba de vacío final no tiene válvula. Ordinariamente, una bomba de paleta deslizante está provisto de una válvula de seguridad de cierre del lado de aspiración de la bomba en caso de fallo de alimentación o de parada de la bomba. En tales casos, la bomba se ventila al mismo tiempo, de manera que no tendrá que ejecutar contra el vacío después de volver a comenzar.

El efecto de lubricación de aceite puede ser considerado como el mayor inconveniente de las bombas de paleta deslizante. Gracias a la instalación de filtros y válvulas de seguridad automáticas, el flujo de retorno de vapor de aceite de la bomba en el recipiente de vacío se puede evitar en gran medida. Debido a su diseño, las bombas de paletas deslizantes trabajan a través de la compresión interna, es decir, el gas a ser bombeado es llevado a una presión más alta dentro de la bomba. Si los vapores se mezclan con el gas, se pueden condensar en la bomba durante el proceso de compresión. Así, el condensado resultante se puede mezclar con el aceite de la bomba y poner en peligro su lubricidad o evaporarse en el lado de succión y disminuir la eficiencia.

Debido a esto, es necesario dejar que una cierta cantidad de gas (llamado balasto de gas Gaede) entre en la cámara de aspiración a través de una válvula de lastre de gas con cada compresión. Este gas puede ser aire ambiente o, si lo requiere el proceso, cualquier otro gas. Poco antes de que comience la compresión, la cantidad de lastre se mide exactamente y dejó en la cámara. Por lo tanto, la presión parcial de los gases sin condensación aumenta en comparación con la presión parcial de los vapores. Con esto se consigue que la presión de vapor saturado de los vapores existentes no se supere y se evita la condensación en el interior de la bomba. La cantidad de lastre de gas puede ascender a un máximo de aproximadamente 10% de la capacidad de succión de la bomba. Por supuesto, el funcionamiento de la bomba se ve influida negativamente por el lastre, lo que significa que el vacío final de la bomba disminuirá. Por otro lado, la cantidad de gas de lastre añadido es limitada y depende de la presión de la clase respectiva de la bomba. Se especifica Esta presión de la bomba como la compatibilidad de vapor de agua. La compatibilidad de vapor de agua es de aprox. 60 mbar, i. e. la presión máxima a la que una bomba de descarga puede aspirar y descargar vapor de agua pura en condiciones ambientales normales. Si se supera este valor límite, condensadores se pueden instalar en la tubería de succión. Para lograr un mayor vacío, trabajo sin el lastre de gas se intenta. En alto y ultra alto vacío, esto es muy posible, ya que los vapores se acumulan casi allí.

Otra posibilidad para evitar la condensación de los vapores durante el proceso de compresión en la bomba es para operar la bomba a temperaturas más altas. Con esto se consigue que el correo. g. en el caso de compresión de vapor de agua a una temperatura de 100? C la presión de vapor saturado respectiva es 1,013 mbar y, por tanto, la condensación se lleva a cabo sólo al final de proceso de compresión en la salida de gas. Entonces, antes de condensación, aspirado vapores pueden ser emitidos en el aire junto con el lastre de gas.

El uso de aceites sintéticos permite el funcionamiento de las bombas a temperaturas de hasta aprox. 100? C. En el sentido más general, el mismo principio es aplicable también para-slidingvane, bombas de vacío rotativos de émbolo y trocoidales.

Durante el funcionamiento, estas bombas deben tener una temperatura de 60-80? C, con el fin de limitar la condensación del vapor de agua y la creación de una emulsión de aceite. La lubricación con aceite común en las bombas de vacío de paletas deslizantes sirve a la eliminación de calor, la lubricación, sellado y relleno de espacios perjudiciales sobre el lado de presión. En este tipo de máquina, el sellado de la separación entre la válvula de corredera y la carcasa es la fuerza cerrada.

Al bombear mezclas corrosivas agresivas de gases y vapores, el aceite lubricante puede ser descompuesto o destruido en estas bombas. Entonces, lubricación con aceite fresco en lugar de lubricación circulatoria se puede aplicar. En este sistema, una bomba inyecta el aceite fresco en la cámara de compresión. Si surgen condensados en la bomba, la lubricación con aceite fresco puede ser un remedio. La lubricación de los cojinetes se produce en un baño de aceite separado de la cámara de compresión. Recientemente, también funcionamiento en seco correderas bombas de paletas se utilizan en parte. Permiten suministro de gas sin aceite. En algunas aplicaciones, las bombas de paletas deslizantes están en competencia con las bombas de anillo líquido. Por lo general se utilizan para presiones de succión por debajo de 60 mbar. Sin embargo, esas bombas son muy sensibles a la contaminación. El bombeo de los vapores condensables a menudo requiere precauciones especiales para evitar la condensación en la bomba. Una ventaja de las bombas de paleta deslizante en comparación con las bombas de vacío de anillo líquido y bombas de vacío de chorro de vapor es su bajo consumo de energía a pesar de su alta eficiencia volumétrica.

Sliding bombas de paletas tiene una capacidad de aspiración casi constante a presiones de aspiración de hasta aprox. 1 mbar y se puede operar a relaciones de compresión altas. Sin embargo, las máquinas de este diseño requieren ciertos costos de mantenimiento. Versiones compactas están diseñadas para el enfriamiento del aire, mientras que las máquinas más grandes suelen ser enfriados por circuitos de refrigeración.

La instalación de filtros especiales en el lado de presión asegura que el aire de escape libre de aceite en gran medida. La aplicación de las bombas de paletas deslizantes es ventajoso en el procesamiento por lotes o en procesos que cambian el medio de flujo. En tales bombas lubricados con aceite, material de fundición gris resultó ser ideal para el bombeo de vapores ácidos y básicos. Aceite como fluido de servicio crea un recubrimiento de protección efectiva contra la corrosión. Correderas bombas de paletas también se fabrican en versiones resistentes a la corrosión, con componentes de acero inoxidable o hechos de materiales especiales.

2.5.2

Bomba de vacío de células de múltiples

Como pistón, rotativos de paletas-, rotary-pistón y bombas trocoidal, este tipo de bomba pertenece a las bombas de aceite lubricados.

El diseño de la bomba de vacío de células múltiples (fig. 2-24a) es similar a la de una bomba de anillo líquido. En las bombas de vacío de múltiples células, las válvulas de corredera se organizan con flexibilidad, mientras que las bombas de vacío de anillo líquido están equipados con paletas fijas. Las cámaras de vacío que se convierten periódicamente más grande y más pequeño se separan el uno del otro por diapositivas móviles. Si se utilizan materiales de auto-lubricantes adecuados para válvulas de corredera, por ejemplo, carbones de alta calidad u otros materiales especiales, la bomba también pueden funcionar como corredor seco, es decir, libre de aceite. Bombas de vacío de células multi funcionan en relaciones de compresión relativamente pequeñas. En las bombas de una sola etapa, la presión máxima es de aprox. 50 mbar, mientras que en las

máquinas de dos etapas que es de aprox. 1 mbar. Bombas de vacío multicubetas se fabrican en tamaños con capacidades de aspiración de 100 m3 / h hasta 6.000 m3 / h. [2,3]

La refrigeración de estas máquinas por lo general se produce por medio de agua. Como sistema de lubricación, se utiliza la lubricación fresco-aceite de la bomba. Diseños con inyección de aceite se aplican también. En esta versión, el calor de compresión no se lleva fuera a través del agua de refrigeración, pero a través de inyección de aceite en la cámara de compresión. Inyección de aceite continua en los resultados de la cámara de compresión en un proceso de compresión casi isotérmica.

En la boquilla de descarga de la bomba, más de 90% del aceite de enfriamiento ya está separado del aire por un separador y se alimenta de nuevo a la bomba de vacío de células de múltiples a través de un intercambiador de calor a través de una bomba con filtro de aceite aguas abajo. En una multa separador en el lado de presión, aceite residual se aspira hacia fuera y llevó de nuevo a la bomba (fig. 2-24b). Debido a las bajas temperaturas extremas, un buen nivel de separación y, en consecuencia, se logra una muy pequeña cantidad de aceite residual en el flujo de gases de escape. Las bombas están provistas de ranuras de entrada y de salida, fabricados y asignados de acuerdo con la relación de presión en la bomba. Además de la versión estándar con muescas de medición de presión independientes, también hay versiones con válvulas de células. Bombas celulares multi se utilizan en procesos de destilación y la evaporación, en tecnologías de secado y para la succión de los filtros. Para evitar la condensación de los vapores aspirados en la cámara de compresión, las máquinas pueden funcionar a temperaturas de hasta aprox. 100? C.

2.5.3

Bomba de vacío de anillo líquido

La principal característica de una bomba de vacío de anillo líquido es la transferencia de energía desde un impulsor giratorio a través de anillo líquido para el medio de flujo. Un impulsor giratorio está dispuesto excéntricamente a la carcasa. Se transfiere energía al anillo líquido circula de forma concéntrica a la carcasa.

El anillo de líquido en una bomba de vacío de anillo líquido es generalmente agua u otro líquido adaptado a la corriente de flujo del proceso tecnológico. Cámaras de vacío-o compresión entre los álabes del impulsor están aislados de la carcasa por el anillo de líquido (Fig. 2-25). Las ranuras de entrada y salida para el flujo de gas están dispuestos axialmente en las caras de los extremos de la

carcasa. Estas bombas son particularmente adecuadas para el bombeo de gases o vapores húmedos, en los que son sensibles. Por lo tanto, las bombas de vacío de anillo líquido son especialmente adecuados para la aplicación en los procesos húmedos de correo. g. en plantas para la impregnación, la destilación, así como en plantas secas utilizadas en la industria química, la industria alimentaria, la industria del papel y farmacéutica. Debido al intercambio de calor intenso entre el gas y el líquido bombeado de funcionamiento y debido a la evacuación de calor permanente, un proceso de compresión casi isotérmica se desarrolla en estas máquinas. A este respecto, la bomba de vacío de anillo líquido se diferencia de casi cualquier otra bomba de vacío rotativa. A diferencia de las bombas de descarga, donde no se desea la condensación en la cámara de compresión lubricado con aceite, condensación de vapor en las bombas de vacío de anillo líquido tiene un efecto positivo sobre la capacidad de aspiración. Las ventajas económicas de esta bomba se hacen evidentes cuando en lugar de gases secos, de gas húmedo y mezclas de vapor son bombeados. El rango de funcionamiento óptimo de este tipo de máquinas es de aproximadamente 20 mbar sobre la presión de vapor del líquido de servicio aplicada a la temperatura de anillo líquido. Si un eyector de vapor está instalado en el lado de aspiración, la presión intermedia óptima (presión de aspiración de una bomba de vacío de anillo líquido) varía de 60 mbar a 80 mbar. Debido a la compresión isotérmica, bombas de vacío de anillo líquido son especialmente adecuados para el bombeo de, por ejemplo mezclas explosivas y reactiva, como debido a la temperatura constante de gas, se reducen las reacciones de tales mezclas. Otra ventaja es que en la tecnología de proceso de estas máquinas, que pertenece al grupo de las bombas de transferencia de gas, funcionan como dispositivos de absorción en caso de la selección respectiva de gas y líquido anillo.

Además de la entrega y la compresión de los gases, otros procesos tecnológicos, como el enfriamiento, el vapor de condensación, absorción de gas y las reacciones químicas se pueden ejecutar en estas bombas. La capacidad de aspiración de estas máquinas oscila entre 5m3 / h hasta 25000m3 / h con el radio de acción principal que se extiende entre 100m3 / h hasta 3000m3 / h. Con el agua como líquido de servicio, el rango de operación de la presión atmosférica puede ser hasta 33 mbar. Si se utiliza aceite, se consiguen presiones finales entre 10 mbar y 30 mbar.

A medida que la presión de aspiración de estas bombas depende directamente de la presión de vapor del líquido a la temperatura anillo de operación, las bombas de vacío de anillo líquido se combinan a menudo con una bomba de chorro de aire de funcionamiento en seco o una bomba Roots instalada aguas arriba en el lado de aspiración, con el fin para lograr los valores de presión de succión más pequeñas. La colocación de un eyector de gas en el lado de succión antes de la bomba es económico si al final de un proceso de evacuación por un corto tiempo un vacío se ha de lograr que es más alta de lo que sería físicamente posible con una bomba de vacío de anillo líquido. El fluido motor para el eyector de gas puede ser e. g. aire de la atmósfera o el gas de proceso desde el separador de líquido instalados en el lado de presión. Instalación de un eyector de gas entre la bomba de anillo líquido y una bomba Roots tiene la ventaja adicional de que el

correo. g. una bomba Roots trabaja contra una contrapresión de sólo el 5 mbar y puede desarrollar presiones finales muy elevados.

Debido a su alta relación de compresión, bombas de vacío de anillo líquido se pueden utilizar en vacío aproximado y fino, favorablemente en combinación con otros tipos de bomba. Así pues, estas bombas son operadas rentable como los sistemas de bomba de vacío completo, por ejemplo, junto con inyectores de vapor o bombas de chorro de gas y bombas Roots. En tales sistemas, la bomba de vacío de anillo líquido se instala como prebomba, i. e. como etapas de la bomba en el lado atmosférico. Este tipo de bomba es muy robusto, resistente a la contaminación, los disolventes, los gases solubles en aceite, los vapores húmedos, y líquidos transportados. La temperatura máxima de aspiración de gas se encuentra en aprox. 100? C. Si se utilizan los líquidos adecuados del anillo y materiales de sellado, también temperaturas más altas son permisibles. En estas bombas, por lo general los sellos glándula, así como sellos mecánicos simples y dobles se utilizan como obturadores de eje. La bomba de vacío de anillo líquido está disponible en una versión hermética, también (véanse los capítulos 3.16 y 3.17). Aquí, bombas sin sellos están destinados que están equipados con acoplamientos de imán permanente y con motores encapsulados. Las máquinas de este diseño se utilizan en la industria donde se necesite circulación absolutamente hermético sobre el gas y el líquido de funcionamiento.

2.5.4

Bomba de vacío de émbolo rotativo

Las bombas de vacío de émbolo giratorio (Fig. 2-26) alcanzar una presión final de 10-2 mbar en una versión de una sola etapa y aprox. 10-4 mbar en la versión de dos etapas. Dependiendo del tamaño de la bomba, los rangos de capacidad de succión de 50m3 / h a aprox. 1.700 m3 / h [2,4]. De refrigeración se produce por las aletas de refrigeración de la carcasa en ciertos casos, incluso serie refrigerado por agua están disponibles. Al igual que las bombas de vacío de paletas deslizantes, bombas de vacío de pistón rotatorio son

equipada con válvulas de purga de gas. La puerta corredera de la válvula plana de dicha bomba está diseñada como canal de aspiración. Al igual que en las bombas de vacío de paletas deslizantes, los gases que se bombee se emiten a través de una válvula de escape lubricado con aceite. Bombas de vacío rotativas de émbolo son muy robusto y fiable, ya que el pistón rotativo es accionado positivamente, que no está en contacto directo con la carcasa del estator y que está sellado contra la carcasa solamente por la película de lubricante.

Por lo tanto, estas bombas son relativamente resistentes a la contaminación y se destacan por su larga vida útil. Una desventaja de las bombas de pistón rotativo es la existencia de grandes masas circulantes y moviéndose de aquí para allá. Las masas en rotación pueden ser igualados, sin embargo masas oscilantes no pueden ser totalmente equilibrada. Debido a las revoluciones máximos limitados, estas máquinas resultan ser mucho más grande en comparación con las bombas de paleta deslizante.

Los campos de aplicación de las bombas de vacío de émbolo rotativos son procesos de vacío en la química, la metalurgia y la electrónica, en las plantas experimentales y de producción.

2.5.5

Bomba de vacío Trocoidal

Entre lubricado con aceite y bombas de vacío de desplazamiento positivo con sello de aceite, bombas trocoidales son probablemente el desarrollo más reciente. Esta bomba tiene un pistón con la forma de un hypertrochoide elíptica. Entre las bombas de vacío también se llama bomba de vacío de pistón rotatorio (fig.2-27). Como se muestra en el esquema de funcionamiento de esta bomba, hay dos ciclos de trabajo por revolución del pistón. No hay contacto entre la pared de la carcasa y el pistón rotativo. Un sellado entre la entrada y el puerto de escape impide el flujo de retorno del gas a ser bombeado desde el lado de presión a la cámara de vacío.

Hasta ahora, estas bombas se fabrican sólo en una versión de una sola etapa con una capacidad de aspiración entre aprox. 400 m3 / h y 750 m3 / h [2,4]. Sin el lastre de gas, la presión máxima se encuentra en alrededor de 10-2 mbar, y con el lastre de gas a aprox. 10-1 mbar.

Bombas trocoidales trabajan con compresión interna, como las bombas de desplazamiento sellados petróleo también conocidos. Con el fin de mantener constante la temperatura, estas bombas están equipados con camisas de refrigeración (por ejemplo, para la refrigeración del agua).

La ventaja de este diseño comparte con los compresores rotativos es la posibilidad de realizar el equilibrio de masas en rotación y sin problemas. Bombas trocoidales tienen pequeñas dimensiones y ofrecen aspiración continua de gas.

2.5.6

bomba Roots

La acción de la bomba Roots se basa en el principio de las Raíces conocidos soplador. En la carcasa de la bomba, dos pistones en forma de ocho son contrarrotativo sin tocarse (fig.2-28). El funcionamiento sincronizado de los dos pistones se produce a través de una caja de engranajes de distribución externa. Los pistones giran incluso sin tocar la carcasa. Las dimensiones de los espacios libres diametrales iniciales se derivan de los procesos de fabricación y, por supuesto, bajo la consideración de un rendimiento óptimo de aspiración. La capacidad de aspiración de estas

máquinas depende directamente de los espacios libres entre los pistones de succión y en las que existen entre los pistones y las paredes interiores de la carcasa, con el cambio de la potencia de aspiración junto con la presión de aspiración.

En alto vacío, la capacidad de aspiración de estas bombas es mucho mayor que en el intervalo de presión atmosférica y por encima. La razón es que, según la ley de los gases, resistencia de la línea de tuberías y espacios libres aumenta con la reducción de las presiones. Por consiguiente, también el flujo de retorno desde el lado de presión al lado de aspiración de la bomba reduce con la caída de presión, y los aumentos de capacidad de succión. Se aumenta hasta que la cantidad de gas en un vacío más alto se hace más pequeño en comparación con la pérdida de la liquidación, y a continuación, el volumen de aspiración de la bomba cae de nuevo. Al igual que el volumen de succión, también la relación de compresión máxima (Km) de estas bombas reacciona en relación con la presión de aspiración. Esta interdependencia se muestra en la fig. 2-29.

Por lo tanto, la capacidad de aspiración de una bomba Roots siempre está en función de la respectiva prebomba y la presión de aspiración, es decir, no puede ser determinada por un solo número. Para este propósito, las llamadas curvas de capacidad de aspiración se utilizan que son aplicables para la combinación de la bomba existente (Fig. 2-30).

Bombas Roots trabajan sin compresión interna, debido a que durante el bombeo del volumen en la bomba no cambia. De compresión de gas se lleva a cabo sólo en contra de la presión en el lado de salida de la bomba, cuando el gas sale de la bomba. Con el fin de evitar el sobrecalentamiento causado por la generación de calor durante la compresión, especialmente en contra-presiones altas, estas bombas se utilizan sobre todo a presiones más bajas. Por lo tanto, en el lado de presión, bombas Roots se combinan a menudo con forepumps adecuados compresión con presiones superiores, e. g. contra la atmósfera. Por regla general, las presiones a partir de aprox. 50 mbar hasta presión ambiente son asumidas por otras bombas de desplazamiento, porque de lo contrario la bomba Roots, especialmente los rotores, hace demasiado calor.

Cuando se inicia una bomba Roots, que tiene una capacidad de aspiración especialmente grande en comparación con la bomba de pre-vacío front-end. Sin medidas apropiadas, esto causaría un exceso de presión entre las dos bombas, así como sobrecalentamiento. La diferencia de presión admisible para el funcionamiento continuo disminuye con el aumento del tamaño y de las revoluciones de las bombas. Esta diferencia de presión varía entre aprox. 80 mbar y 20 mbar. Una posibilidad de evitar el exceso de compresión y recalentamiento sería un interruptor de control de presión para arrancar la bomba Roots sólo después de la prebomba ha evacuado el medio a la presión que sea aceptable para la bomba Roots como contra-presión. En la práctica, hay otra solución elegante: entre la aspiración y el puerto de presión, se instala una válvula de presión de exceso de peso-cargado, como se muestra en la fig. 2-28. La válvula se abre a una determinada

diferencia de presión que provoca el flujo de retorno de una parte del gas suministrado al lado de succión. Así que la bomba Roots se alivia. Si se alcanza una cierta diferencia de presión más baja, la válvula se cierra, y la bomba Roots trabaja con una capacidad total con la relación de compresión deseada. Una alternativa para la protección de sobrecarga está impulsando la bomba por medio de un convertidor de par hidrodinámico, cuyo diseño debe ajustarse a los datos de la unidad de la bomba Roots. Sin embargo, debido a su precio y razones económicas, este tipo de unidad se utiliza sólo para las grandes bombas Roots.

Curva de capacidad de aspiración (fig. 2-30) muestra el comportamiento típico de una bomba Roots se combina con una bomba de paletas deslizantes como prebomba.

La curva 1 es la curva de capacidad de succión de la bomba de paleta deslizante (prebomba). La curva (2, 3) es la curva común de la bomba Roots y bomba de paleta deslizante. Si no hay una válvula de desbordamiento, la capacidad de aspiración inicialmente corresponde a la curva 1. Si la bomba Roots se acciona a continuación, por un interruptor de presión, la capacidad de aspiración de las dos bombas cambia de acuerdo con la línea vertical (2). Si una válvula de rebose está instalado y ambas bombas se conectan contra la presión atmosférica desde el principio, la bomba Roots es activo desde el principio, y la curva de capacidad de aspiración 3 es aplicable. La superficie rayada (4) puede ser visto como la capacidad de succión adicional cuando se inicia la bomba.

La figura 2-29 muestra la dependencia de la relación de compresión máxima alcanzable (Km) en la contra-presión, contra el cual las obras de la bomba Roots. En el eje de abscisas, de pre-vacío de 10-1 mbar hasta presión atmosférica se registra. En el eje de ordenadas, la relación de compresión (Km) se ha registrado en el intervalo de 1:1 a 100:1. Si se pretende de compresión contra la presión atmosférica, una relación de compresión (Km) de 4:01-6:01 es la compresión achieved.With contra 2 mbar contra-presión, los valores de 50:1 hasta 70:1 se alcanzan. A partir de esto, se puede concluir claramente que las bombas Roots prácticamente sólo se pueden utilizar junto con forepumps adecuados. En combinación con otras bombas, estas máquinas se pueden utilizar de manera eficiente a presiones finales entre aprox. 50 mbar y 10-3 mbar, i. e. en la zona de transición entre el vacío grueso y fino.

Figura 2-31 [2.5] muestra las curvas de capacidad de aspiración de una bomba Roots con una capacidad de aspiración nominal de 2.000 m3 / h y de una sola etapa de deslizamiento bombas de paletas como forepumps de diferentes tamaños durante la operación con o sin lastre de gas de los forepumps. La capacidad máxima de aspiración de la bomba Roots con prebomba (1) es de aprox. 1560m3 / h en el mejor rango de operación. En el caso de la bomba (2) la capacidad de aspiración de los cuales es de 90 m3 / h mayor en comparación a la bomba 1, se consigue un volumen de aspiración de 1800 m3 / h, es decir, un aumento de 240 m3 / h. Con prebomba 3, aprox. 1900 m3 / h están siendo absorbidos, por lo tanto un aumento de sólo 100 se alcanza m3 / h, aunque la capacidad de aspiración de este prebomba es de 180 m3 / h mayor que el de prebomba (2). Es evidente que las cantidades de succión resultantes de la aplicación de forepumps con diferentes dimensiones en el rango de pequeña presión de pre-vacío no muestran un igual crecimiento de la

capacidad de succión como e. g. a presión atmosférica. Por otra parte, en los modos de operación en la que más rápido y evacuación más frecuente en los rangos de alta presión es importante, se recomienda la aplicación de bombas delanteras más grandes. La selección de la combinación más adecuada de la bomba se ha de ajustar a las condiciones de funcionamiento existentes.

Además, para esta combinación las curvas de capacidad de la bomba de succión (fig. 2-31) muestran que la operación con el lastre de gas causa una reducción en la presión final y la capacidad de succión en comparación con el modo de operación sin lastre de gas. Por otra parte, es evidente que estas tres combinaciones de bombas disponen de la misma presión final en el que la capacidad de aspiración casi ha alcanzado su mínimo. Esto también es aplicable a las 3 combinaciones en el modo de funcionamiento sin lastre de gas que no es evidente en el gráfico.

Además, se puede concluir que la curva de capacidad de aspiración de una combinación de la bomba está influenciada en gran medida por la elección de la respectiva bomba de pre-vacío y vacío más alto alcanzable por ella. Como se ve, el vacío final de bombas de paletas deslizantes operados con gas lastre es más pobre que sin lastre de gas.

En la industria química, bombas Roots han demostrado su eficacia también en combinación con las bombas de vacío de anillo líquido como forepumps. En tecnologías de alto vacío, bombas de vacío de anillo líquido no se deben utilizar como forepumps debido a su escaso nivel de vacío final.

Un prebomba económica a una bomba Roots es la denominada bomba de lastre de gas. En los casos en los que la calidad del aceite lubricante en los forepumps es alterada o el aceite se descompone debido a los gases de proceso, bombas de vacío de anillo líquido se utilizan también. Si se emplea una bomba Roots para descargar los vapores, se debe prestar atención a los vapores no condensación en la bomba. Entonces condensadores deben ser instalados antes o entre las bombas Roots. En el rango de vacío grueso y fino, por lo general, se utilizan sistemas de bombeo que consta de bombas Roots y bombas de vacío con sello de aceite o bombas de vacío de anillo líquido.

Hasta ciertas dimensiones, también Roots bombas de dos pasos se fabrican. El diseño de la bomba corresponde a la de bombas de una etapa, sin embargo, dos etapas de la bomba están alojados en una carcasa.

Con los sistemas de bomba que consiste en una bomba de dos etapas con cierre de aceite de vacío y una bomba Roots de dos etapas, presiones inferiores a 10-3 mbar, es decir, en el comienzo de la alta gama de vacío, que puede lograrse.

Si bien un vacío de adsorción trampa de restricción posibles vapores de la prebomba está instalado entre la prebomba y bomba Roots, una presión de aprox. 10-5 mbar se puede mantener. El adsorbente está saturado en el tiempo en la trampa de adsorción se pueden regenerar de nuevo por calentamiento.

En el caso del aceite libre de compresión de gases de proceso, raíces múltiples etapas bombas con condensadores intermedios se utilizan a menudo, con la prebomba está equipada con el refrigerador de circulación del gas.

En las bombas Roots con refrigeración de circulación de gas (fig.2-32), el calor de compresión generado en el rango de alta presión es evacuado por el refrigerador. Esta innovación, probado en los últimos años, permite el uso de bombas Roots también en el rango de presión hasta la presión atmosférica, es decir, la operación de varias bombas Roots instalados en serie. Con este diseño, las bombas Roots, hasta ahora utilizado principalmente en el rango de vacío medio a capacidades de succión hasta 10-4 mbar también se puede utilizar en vacío aproximado.

La bomba está diseñada de manera que el gas bombeado se enfría en el pumpoutlet en un intercambiador de calor situado allí y está parcialmente llevó de nuevo en a la cámara de aspiración que está cerrado debido a una cierta posición de los pistones, entre los pistones y la carcasa de pared. El gas que entra en el puerto de succión y ya ha sido comprimido es luego se mezcla con el flujo de gas enfriado y se transfiere al puerto de salida. Bombas de una etapa de este diseño comprimen hasta la presión atmosférica a presiones de aspiración entre aprox. 150 mbar y 200 mbar y sin sobrecarga térmica. En caso de conexión en serie de dos bombas Roots con refrigeración de circulación de gas, una presión de succión de 20 mbar se logra. Para mayores vacíos, Roots Bombas de diseño normal, se instalan en el lado de aspiración. En estos casos, la circulación Roots bombas de gas son las bombas delanteras a las bombas Roots normales.

Estas bombas son de particular importancia en los casos en donde E. g. gases secos y cara deben ser aspirado de alto vacío y luego tienen que ser recuperados. Una ventaja de las bombas de vacío Roots es una cámara de succión limpio y seco, que está libre de aceite que no se requiere lubricación.

Bombas a lóbulos generalmente están diseñados para capacidades de aspiración entre 150 m3 / h, y aprox. 50.000 m3 / h. Las mayores bombas de este tipo fabricado hasta ahora tienen una capacidad de aspiración de 100.000 m3 / h. Sin embargo, en el rango de alto y ultra-alto vacío, no se necesitan esas capacidades. Bombas Roots se las arreglan con pequeñas dimensiones debido a su alta capacidad de aspiración específica, ya que debido a su principio de funcionamiento de cada pistón emite el volumen de succión dos veces por revolución. A medida que los pistones trabajan sin contacto y la distribución de la masa es simétrica, estas máquinas pueden funcionar a una velocidad relativamente alta. Por lo general, se dejan llevar por las unidades, V-belt trifásicos de corriente alterna motores o engranajes. El rango de velocidad se encuentra entre 1.500 rpm y 3.000 rpm. El eje de accionamiento está principalmente sellado con anillos de sellado radiales contra la atmósfera.

En caso de descarga de gases radiactivos, tóxicos o peligrosos que requieren muy bajo de fugas, impulsa en forma de motores encapsulados son posibles (fig. 2-33) y el sellado dinámico ya no es

necesario. Estas máquinas son adecuadas para el mantenimiento de altos vacíos en aparato sin mantenimiento durante un largo tiempo. En estas bombas de vacío sin sello, la tasa de fuga se encuentra a aproximadamente 10.3 [(mbar · l) / s] [2,12]. Las bombas de este diseño también cumplen con los requisitos de protección del medio ambiente.

Una bomba Roots de cerámica para el bombeo de gases y vapores de alta corrosivos se muestra en las figuras 2 y 2-34a-34b. En esta máquina, todos los componentes en contacto con el gas de proceso están hechos de cerámica estables (parcialmente reforzado con acero). Equipamiento de estos aparatos con contacto libre de gas-lubricado sellos mecánicos, barrera de gas, sistemas de refrigeración y lubricación, así como un acoplamiento magnético histéresis garantizar una alta disponibilidad y bajos costes de mantenimiento.