ВЕРТИКАЛЬНЫЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04D19/02 F04D19/04 

Изобретение относится к вакуумной технике и, в частности, к технике перекачки высокочистых газов и газовых смесей.

Известен вертикальный насос фирмы CIT-Alkatel, сблокированный из турбомолекулярной и молекулярной ступени, содержащий корпус и расположенный в нем ротор, во внутренней полости которого установлена опора, причем ступени насоса, обеспечивающие большую производительность и высокую степень сжатия, выполнены между корпусом и ротором.

Недостаток такого насоса состоит в том, что он не может быть использован для повышения степени сжатия особо чистых газов с размером пылевидных частиц менее 0,1 мкм без их загрязнения.

Известен насос, содержащий корпус и расположенный в нем ротор с внутренней полостью. Насос содержит высоковакуумную ступень, выполненную снаружи полого ротора, и низковакуумную ступень, выполненную внутри полого ротора, что позволяет откачивать объемы от атмосферного давления.

Недостаток этого насоса состоит в том, что он также не может быть использован для повышения степени сжатия особо чистых газов с размером пылевидных частиц менее 0,1 мкм без их загрязнения.

Целью настоящего изобретения является улучшение откачных характеристик насоса для откачки особо чистых газов.

Поставленная цель достигается тем, что в вертикальном насосе, содержащем корпус с закрепленными на его внутренней поверхности статорными дисками и установленный по оси корпуса полый ротор с роторными дисками, образующими со статорными дисками высоковакуумную ступень, в полости ротора размещена низковакуумная ступень, вход которой сообщен с выходом высоковакуумной ступени, низковакуумная ступень выполнена в виде разделяющих полость ротора на камеры поперечных перегородок, причем каждая камера снабжена радиальной напорной трубкой, вход которой расположен на периферии камеры, а выход - в центральной части соседней камеры.

Кроме того, каждая камера снабжена дополнительной поперечной перегородкой с периферийными отверстиями, разделяющей камеру на полости входа собственной напорной трубки и полости выхода напорной трубки соседней камеры.

Дополнительно, каждая перегородка снабжена газодинамическим уплотнением в виде неподвижной шайбы, установленной по оси ротора.

На чертеже схематично показан вертикальный разрез варианта выполнения насоса.

Вертикальный насос содержит корпус 1 и расположенный в нем полый ротор 2, установленный на гибкой опоре 3 и магнитной опоре 4. Между корпусом 1 и ротором 2 выполнена высоковакуумная ступень в виде сблокированных турбомолекулярного насоса со статорными и роторными дисками 5 и молекулярного насоса 6 с патрубком 7 для входа газа. Выход 8 турбомолекулярного насоса через центральное отверстие 9 в роторе соединен с низковакуумной ступенью насоса, расположенной во внутренней полости ротора 2. Внутренняя полость ротора 2 разделена на камеры, состоящие из полостей 10 и 11. В полости 11 установлена радиальная напорная трубка 12, входное отверстие 13 трубки 12 расположено у периферии полости, а выходное отверстие 14 трубки 12 расположено в центральной части соседней камеры в полости 10 следующей ступени. Разделение на камеры и полости выполнено дисковыми поперечными перегородками 15 и 16. В перегородках 15 у периферии полости выполнены отверстия 17. Из последней ступени газ выводится из насоса по центральной трубке 18. Ротор 2 приводится во вращение электродвигателем 19. Вблизи перегородок установлены неподвижные шайбы 20.

Работа вертикального насоса осуществляется следующим образом.

При подключении питания к торцевому гистерезисному электродвигателю 19 ротор 2 разгоняется до рабочей скорости вращения. Газ, поступающий во входной патрубок 7, прокачивается и сжимается молекулярным насосом 6, а затем турбомолекулярным насосом 5. С выхода 8 турбомолекулярного насоса через отверстие 9 газ поступает во внутреннюю полость ротора 2 в разгонную полость 10 первой ступени. Под действием центробежного поля сил газ отбрасывается к периферии внутренней полости и через отверстия 17 в перегородке 15 поступает в полость 11, где через выходное отверстие 13 газ повышенного давления за счет статического давления газа в поле центробежных сил и скоростного напора вращающегося потока входит в отборную трубку 12 и через выходное отверстие 14 поступает в центральную часть разгонной полости 10 камеры следующей ступени, в которой происходит дальнейшее повышение давления газа. Шайбы 20 препятствуют перетечкам газа между соседними камерами и полостями в центральной части ротора. Из последней ступени по центральной трубке 18, очищенный от микрочастиц, которые оседают на периферии полости под действием центробежного поля сил, газ выводится из насоса.

Соединение выхода ступеней низкого давления в виде молекулярного и турбомолекулярного насоса со ступенями повышения давления, расположенными во внутренней полости ротора в виде камер и полостей с напорными трубками, позволяет обеспечить, наряду с сочетанием высокой степени сжатия и быстроты откачки широкого спектра особо чистых газов, повышение степени очистки газов от микрочастиц за счет осаждения частиц на периферии внутренней полости ротора под действием центробежного поля в условиях ламинарного течения газов внутри ротора. Использование такого насоса для подкачки газа в технологическом процессе эпитаксильного осаждения снимает сложную проблему их доочистки непосредственно в точке применения при производстве микросхем. (56) Дж. Уэстон, Техника сверхвысокого вакуума, М. : Мир, 1988, с. 110.

Авторское свидетельство СССР N 235900, кл. F 04 C 19/04, 1967.

Использование: в вакуумной технике. Сущность изобретения: на внутренней поверхности корпуса закреплены статорные диски. По оси корпуса установлен полый ротор с роторными дисками, образующими со статорными дисками высоковакуумную ступень. В полости ротора размещена низковакуумная ступень, вход которой сообщен с выходом высоковакуумной ступени. Низковакуумная ступень выполнена в виде разделяющих полость ротора на камеры поперечных перегородок. Каждая камера снабжена радиальной напорной трубкой, вход которой расположен на периферии камеры, выход - в центральной части соседней камеры. Каждая камера снабжена поперечной перегородкой с периферийными отверстиями, разделяющей камеру на полости входа собственной напорной трубки и полости выхода трубки соседней камеры. Каждая перегородка снабжена газодинамическим уплотнением в виде неподвижной шайбы, установленной по оси ротора. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с закрепленными на его внутренней поверхности статорными дисками и установленный по оси корпуса полый ротор с роторными дисками, образующими со статорными дисками высоковакуумную ступень, причем в полости ротора размещена низковакуумная ступень, вход которой сообщен с выходом высоковакуумной ступени, отличающийся тем, что низковакуумная ступень выполнена в виде разделяющих полость ротора на камеры поперечных перегородок, причем каждая камера снабжена радиальной напорной трубкой, вход которой расположен на периферии камеры, а выход - в центральной части соседней камеры. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что каждая камера снабжена дополнительной поперечной перегородкой с периферийными отверстиями, разделяющей камеру на полости входа собственной напорной трубки и полости выхода напорной трубки соседней камеры. 3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что каждая перегородка снабжена газодинамическим уплотнением в виде неподвижной шайбы, установленной по оси ротора.