ПАРОСТРУЙНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04F9/02 

Изобретение относится к области вакуумной техники и может быть использовано в качестве эффективного средства откачки в установках различного назначения, в частности в установках вакуумного напыления, термообезгаживания, плазменного упрочнения и т.п.

Известны диффузионные паромасляные насосы, содержащие охлаждаемый корпус с кипятильником в нижней части и паропроводом по оси, снабженным соплом [1]
Наиболее существенным недостатком этих насосов является наличие значительного потока паров рабочей жидкости (вакуумного масла) в откачиваемый объем, обусловленного спецификой расширения паровой струи верхнего сопла в области высокого вакуума.

Указанный недостаток частично преодолевается постановкой охлаждаемых кольцевых щитков концентрично с соплом первой ступени [2] Недостатком таких устройств и других применяемых маслоотражательных устройств является то, что они открыты для прямой видимости из входного отверстия и даже из откачиваемого объема и их поверхность, смоченная рабочей жидкостью, является дополнительным источником паров в откачиваемый объем, имитирующим молекулы при температуре упомянутой поверхности, охлаждаемой принудительно или радиационно.

Обратный поток паров рабочей жидкости существенно снижен в многоступенчатом пароструйном вакуумном насосе, описанном в [3]
Снижение обратного потока паров рабочей жидкости в этом насосе достигнуто за счет специальной формы сопла, наружная стенка которого сужается к выходу.

Неустраненным недостатком прототипа является наличие разворота периферийной части паровой струи в направлении откачиваемого объема, что дает заметный вклад в обратный поток паров рабочей жидкости. Величина этого способа значительно меньше, чем у аналогов, но все же составляет величину порядка 1•10^-4мг/ч•см².

Развитие современных вакуумных технологий характеризуется все возрастающим требованием к качеству вакуума и соответственно к средствам откачки. В этих условиях приведенная величина обратного потока паров рабочей жидкости в целом ряде технологий оказывается недопустимо высокой, что ограничивает область применения прототипа.

Технической задачей изобретения является улучшение характеристик насоса за счет уменьшения величины обратного потока паров рабочей жидкости и расширения его технологических возможностей.

Указанная задача достигается тем, что в струйной вакуумном насосе, содержащем корпус, установленный в нем паропровод с кольцевым сверхзвуковым активным соплом, наружная стенка которого выполнена сужающейся к его выходу, концентрично расположенный охлаждаемый экран паров рабочей жидкости для снижения обратного потока, охлаждаемый экран устанавливается под наружной стенкой сопла с зазором, который перекрывается горячим экраном до полной оптической непросматриваемости со стороны входа в насос.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого насоса.

Насос содержит цилиндрический корпус 1 и установленный соосно с ним паропровод 2 с активным сверхзвуковым соплом 3, наружная стенка 4 которого сужается в направлении выхода. Концентрично ему с зазором установлен охлаждаемый экран 5, а горячий экран 6 перекрывает вылет молекул из зазора в направлении откачиваемого объема.

Работа насоса происходит следующим образом. Пары рабочей жидкости поступают в активное сопло 3, на выходе из которого образуется сверхзвуковая струя, "прижатая" к криволинейной внутренней стенке. Периферийная часть этой струи разворачивается, образуя радиально расходящийся поток паров, из которого в результате многократных отражений молекул от стенок формируется поток, направленный в откачиваемый объем. Наибольшую опасность в этом смысле представляет часть расширяющегося пара, примыкающая непосредственно к выходной кромке наружной сужающейся стенки сопла 4. В предлагаемом насосе эта периферийная часть струи попадает частично на поверхность охлаждаемого экрана 5, где пар конденсируется, частично (через зазор) на поверхность горячего экрана 6, отражающего пар в сторону откачивающей струи. Таким образом, обратный поток паров рабочей жидкости существенно снижается.

Откачиваемый газ диффундирует в струю пара, приобретает в результате столкновений с молекулами пара дрейфовую скорость в направлении вниз по потоку. При столкновении с холодными стенками насоса пары рабочего тела конденсируются, жидкость стекает пленкой в направлении котла (испарителя), а откачиваемый газ с повышенным давлением поступает на следующую ступень откачки.

Испытания предложенной конструкции насоса показывают, что установка охлаждаемого экрана 5 концентрично наружной стенке 4 верхнего сопла 3 вместе с горячим экраном 6, отражающим молекулы рабочей жидкости в направлении откачивающей струи, снижает величину обратного потока паров рабочей жидкости не менее чем в 2 раза.

Использование: в вакуумной технике, в частности в пароструйных вакуумных насосах, позволяет уменьшить величину обратного потока паров рабочей жидкости и расширить технологические возможности насоса. Сущность изобретения: насос содержит цилиндрический корпус 1 и установленный соосно с ним паропровод 2 с активным сверхзвуковым соплом 3, наружная стенка 4 которого сужается в направлении выхода из сопла. Концентрично ему с зазором установлен охлаждаемый экран 5, прикрытый сверху горячим экраном 6 для исключения молекулярного потока на корпус из щели между стенкой сопла и экраном 5, а также с поверхности экрана 5. 1 ил.

Пароструйный вакуумный насос, содержащий корпус, установленный в нем паропровод с кольцевым активным соплом, наружная стенка которого выполнена сужающейся к выходу, концентрично расположенный охлаждаемый экран для снижения обратного потока паров рабочей жидкости, отличающийся тем, что охлаждаемый экран устанавливается под наружной стенкой сопла с зазором, который перекрывается горячим экраном до полной оптической непросматриваемости со стороны входа в насос.