МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04D19/04 

Изобретение относится к вакуумной технике и предназначено для работы различных откачных вакуумных средств, работающих на атмосферное давление.

Известен турбомолекулярный вакуумный насос, содержащий вертикальный корпус с размещенными в нем турбомолекулярной и молекулярной проточными частями и два газодинамических уплотнения, выполняющих роль форвакуумного насоса, первое из которых выполнено в виде многозаходных винтовых канавок на внутренней поверхности ротора, обращенной к поверхности подшипникового узла.

Недостатком данной конструкции насоса является низкая быстрота откачки при больших газовых нагрузках газодинамического уплотнения, выполняющего роль форвакуумного насоса в определенном диапазоне давлений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является молекулярный вакуумный насос на аэростатических опорах, включающий проточную часть с молекулярно-вязкостной ступенями, выполненную в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания и соединенной с атмосферой. Газодинамическое уплотнение выполняет роль форвакуумного насоса.

Недостатком данного насоса является недостаточно большая быстрота откачки при больших газовых нагрузках газодинамического уплотнения на стороне всасывания, что снижает его откачные характеристики за счет малых площадей рабочих сечений канавок на стороне нагнетания, работающих в условиях атмосферного давления.

Цель изобретения - улучшение откачных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в молекулярном вакуумном насосе, содержащем корпус и устанавливаемый в нем по оси на аэростатических опорах ротор с проточной частью, имеющей молекулярно-вязкостную ступень, которая выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания, ротор снабжен вязкостной ступенью, расположенной со стороны нагнетания, отделенной от молекулярно-вязкостной ступени кольцевой канавкой, причем вязкостная ступень выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся со стороны всасывания на сторону нагнетания глубиной, величина которой на стороне нагнетания по меньшей мере равна глубине винтовой канавки на стороне нагнетания молекулярно-вязкостной ступени, при этом градиент уменьшения глубины канавки вязкостной ступени превышает градиент уменьшения глубины канавки молекулярно-вязкостной ступени со стороны ее нагнетания, а сторона нагнетания вязкостной ступени сообщена с кольцевой канавкой, имеющей выход в атмосферу. Винтовые канавки ступени имеют одинаковое направление в сторону вращения ротора.

Угол наклона винтовых канавок молекулярно-вязкостной ступени превышает угол наклона винтовых канавок вязкостной ступени.

Число канавок молекулярно-вязкостной ступени меньше числа канавок вязкостной ступени, при этом ширина канавок молекулярно-вязкостной ступени превышает ширину канавок вязкостной ступени.

Молекулярная ступень выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с одинаково уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания.

Ротор в зоне молекулярной ступени выполнен комбинированным из последовательно расположенных со стороны всасывания конических и цилиндрических участков.

На чертеже изображен предлагаемый насос, общий вид.

Молекулярный вакуумный насос содержит корпус 1 и установленный в нем по оси на аэростатических опорах 2 и 3 ротор 4 с молекулярно-вязкостной ступенью 5, состоящей из ступеней 6 и 7, и вязкостной ступенью 8, расположенной со стороны нагнетания ступени 5 и отделенной от нее кольцевой канавкой 9, имеющей выход в атмосферу. Вязкостная ступень 8 выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся со стороны всасывания на сторону нагнетания глубиной, величина которой на стороне нагнетания по меньшей мере равна глубине винтовой канавки на стороне нагнетания молекулярно-вязкостной ступени 5. Градиент уменьшения глубины канавки вязкостной ступени 8 превышает градиент уменьшения глубины ступени 5 со стороны ее нагнетания. Выход вязкостной ступени 8 сообщен с кольцевой канавкой 10.

Молекулярно-вязкостная ступень 5 выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания и содержит последовательно соединенные молекулярную ступень 6 и вязкостную ступень 7, при этом градиент уменьшения глубины канавки молекулярной ступени 6 превышает градиент уменьшения глубины вязкостной ступени 7. В нижней части насоса установлен электродвигатель 11.

Винтовые канавки ступеней могут иметь одинаковое направление в сторону вращения ротора 4, а угол наклона винтовых канавок ступени 5 превышает угол наклона винтовых канавок вязкостной ступени 8.

Число канавок ступени 5 могут быть меньше числа канавок вязкостной ступени, при этом ширина канавок ступени 5 превышает ширину канавок вязкостной ступени 8.

Молекулярная ступень может быть выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с одинаково уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания, а ротор в зоне молекулярной ступени 5 выполнен комбинированным из последовательно расположенных со стороны всасывания конических и цилиндрических участков.

Насос работает следующим образом.

Подается сжатый воздух в радиальную 2 и осевую 3 аэростатические опоры, ротор 4 всплывает.

Электродвигатель 11 приводит во вращение ротор 4 и с течением заданного времени осуществляет выход насоса на рабочий режим, при этом молекулярно-вязкостной ступенью 5 через кольцевую канавку 9 и вязкостной ступенью 8 происходит откачка газа из откачиваемого объема в кольцевую канавку 9, имеющую выход в атмосферу.

Наличие вязкостной ступени 8 создает на стороне нагнетания молекулярно-вязкостной ступени 5 давление ниже атмосферного, что способствует беспрепятственному прохождению откачиваемого газа по каналам молекулярно-вязкостной ступени 5.

Применение: для работы различных откачных вакуумных средств, работающих на атмосферное давление. Сущность изобретения: при подаче сжатого воздуха ротор всплывает. Насос включается в рабочий режим, происходит откачка газа из откачиваемого объема в кольцевую канавку. Наличие вязкостной ступени создает на молекулярно-вязкостной ступени давление ниже атмосферного, т.е. откачиваемый газ беспрепятственно проходит по каналам молекулярной ступени. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС, содержащий корпус и установленный в нем по оси на аэростатических опорах ротор с проточной частью, имеющей молекулярно-вязкостную ступень, которая выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторну нагнетания, отличающийся тем, что, с целью улучшения откачных характеристик, ротор снабжен вязкостной ступенью, расположенной со стороны нагнетания, отделенной от молекулярно-вязкостной ступени кольцевой канавкой, причем вязкостная ступень выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с уменьшающейся со стороны всасывания на сторону нагнетания глубиной, величина которой на стороне нагнетания по меньшей мере равна глубине винтовой канавки на стороне нагнетания молекулярно-вязкостной ступени, при этом градиент уменьшения глубины канавки вязкостной ступени превышает градиент уменьшения глубины канавки молекулярно-вязкостной ступени со стороны ее нагнетания, а сторона нагнетания вязкостной ступени сообщена с кольцевой канавкой, имеющей выход в атмосферу. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что винтовые канавки ступеней имеют одинаковое направление в сторону вращения ротора. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что угол наклона винтовых канавок молекулярно-вязкостной ступени превышает угол наклона винтовых канавок вязкостной ступени. 4. Насос по п.1, отличающийся тем, что число канавок молекулярно-вязкостной ступени меньше числа канавок вязкостной ступени, при этом ширина канавок молекулярно-вязкостной ступени превышает ширину канавок вязкостной ступени. 5. Насос по п.1, отличающийся тем, что молекулярная ступень выполнена в виде многозаходной винтовой канавки с одинаково уменьшающейся глубиной со стороны всасывания на сторону нагнетания. 6. Насос по п.5, отличающийся тем, что ротор в зоне молекулярной ступени выполнен комбинированным из последовательно расположенных со стороны всасывания конических и цилиндрических участков.