ДВУХПОТОЧНЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04D19/04 

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к молекулярным вакуумным насосам, использующимся для создания вакуума в различных технологических системах.

Известны двухпоточные молекулярные насосы с нарезкой на роторе каналов в виде многоходовой резьбы (Розанов Л.Н.). Вакуумная техника, М.: Высшая школа, 1983 г., с. 91-92). В качестве опор в них используются шарико- или магнитные подшипники (Иванов В.И. Безмасляные вакуумные насосы. Ленинград: Машиностроение, 1980 г., с. 21-23).

Недостатком этих насосов является малый ресурс и загрязнение откачиваемого объема продуктами гашения смазки при использовании шарикоподшипников или малая жесткоть магнитной опоры и связанная с этим низкая надежность и сложность при эксплуатации.

Известен безмасляный турбомолекулярный вакуумный насос с газодинамическими опорами (авт.св. СССР N 779589, опубл. 15.11.80, бюл. N 12), который дополнительно содержит эжектор, активная полость которого связана с подшипниками, а пассивная полость его подключена к нагнетательному патрубку и газодинамическим уплотнениям.

Недостатком этого насоса является отсутствие вязкостной ступени (т.е. отсутствует выхлоп в атмосферу) и для его нормальной работы необходимо на входе создавать разрежение от дополнительного насоса. Эти дополнительные форвакуумные насосы имеют шарикоподшипниковые опоры, поэтому при их использовании нельзя создать чистый вакуум. Кроме того, конструкция этого насоса усложнена газодинамическими уплотнениями.

Для создания чистого вакуума (незагрязненного углеводородными соединениями) и с целью повышения надежности и простоты эксплуатации предлагается двухпоточный молекулярный вакуумный насос, содержащий электродвигатель, газодинамическую опору, диски аксиального подшипника которой поджимаются к неподвижной оси, ротор со спиральными канавками и корпус, при этом ротор установлен с возможностью организации сухого трения с цилиндрической поверхностью корпуса в период пуска и останова насоса.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого двухпоточного молекулярного вакуумного насоса.

Насос состоит из корпуса 1 с всасывающим патрубком 2, двухстаторного электродвигателя, состоящего из статоров 3 и активной части ротора 4, которые неподвижно закреплены соответственно в торцевых крышках 5 и роторе 6. В крышках 5 имеются отверстия для выхода воздуха. В центральной части ротора 6 наглухо закреплена втулка 7, являющаяся вращающимся элементом аксиальной газодинамической опоры, неподвижные диски 8 которой поджимаются к буртикам оси 9 пружинами 10, создающими некоторое осевое усилие, необходимое для удержания ротора. Ось 9 неподвижно закреплена в крышках 5. На внешней цилиндрической поверхности ротора 6 нанесены спиральные канавки, подающие воздух от всасывающего патрубка 2 к крышкам 5.

Работа молекулярного насоса происходит следующим образом.

При подаче питания на статоры 3 ротор 6 начинает вращаться, при этом происходит сухое трение между цилиндрическими поверхностями ротора 6 и корпуса 1. При некоторой скорости вращения ротор 6 "всплывает" т.е. между ним и корпусом 1 возникает сжатый слой воздуха (газовая смазка) и сухое трение между ротором 6 и корпусом 1 исчезает.

Одновременно, благодаря спиральным канавкам на роторе 6 воздух начинает перемещаться в осевом направлении от всасывающего патрубка 2 в сторону крышек 5 и через отверстия 11 выбрасываться наружу. В зоне всасывающего патрубка 2 создается разрежение, которое растет по мере увеличения скорости вращения ротора 6. В номинальном режиме вдоль образующей ротора 6 устанавливается переменное давление: в центре - в зоне всасывающего патрубка 2 - оно минимально (практически близко к нулю), на торцах ротора - в зоне крышек 5 оно несколько выше атмосферного, т.е. среднее давление вдоль оси вращения ротора в газодинамической радиальной опоре равно практически половине атмосферного давления. Несмотря на переменное (по длине ротора) давление воздуха перекоса ротора не происходит благодаря симметричной его конструкции.

Таким образом, заявленное техническое решение по сравнению с прототипом за счет объединения функций вязкостно-молекулярной ступени насоса и радиальной газодинамической опоры улучшает эксплуатационные характеристики насоса, в частности он имеет выхлоп в атмосферу, в связи с чем ему не требуется дополнительный форвакуумный насос, повышает надежность работы и снижает трудоемкость изготовления, так как не требуется установки дополнительной газодинамической опоры ротора.

Устройство используется для создания вакуума в различных технологических системах. В корпусе насоса размещены электро двигатель, газодинамическая опора, ротор со спиральными канавками. Диски аксиального подшипника газодинамической опоры поджимаются пружинами к неподвижной оси. Ротор выполнен со спиральными канавками. Вязкостная ступень выполняет одновременно роль радиального газодинамического подшипника. При этом пружины, поджимающие диски аксиального подшипника, создают угловой момент, меньший предельного углового момента, развиваемого газодинамическим подшипником. 1 ил.

Двухпоточный молекулярный вакуумный насос, содержащий электродвигатель, газодинамическую опору, диски аксиального подшипника которой поджимаются к неподвижной оси, ротор со спиральными канавками и корпус, отличающийся тем, что ротор установлен с возможностью организации сухого трения с цилиндрической поверхностью корпуса в период пуска и останова насоса.