МЕХАНИЧЕСКИЙ ФОРВАКУУМНЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК F04C25/02 

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкции механических безмасляных форвакуумных насосов.

Предлагаемый двухступенчатый форвакуумный насос найдет широкое применение в промышленности для производства различных изделий, например, в электронной и микроэлектронной промышленности, в научном приборостроении (физические установки и др.), пищевой промышленности и др.

Известен роторный безмасляный форвакуумный насос, содержащий корпус, установленный в нем ротор с роликами и охватывающую его гибкую оболочку, образующую с корпусом рабочую камеру переменного объема (а.а. СССР N 387137, кл. F 04 B 43/08, 25.09.73).

Недостатком известного технического решения является: небольшой срок службы вследствие больших напряжений, возникающих в гибкой оболочке при работе насоса и ее ограниченная деформационная способность, которые приводят к быстрому разрушению оболочки, а также обуславливают небольшой объем рабочей камеры, что ведет к невысокой производительности насоса.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение предельного вакуума, обеспечиваемого насосом, совмещение в одной ячейке двух ступеней при безмасляной откачке, компактность и уменьшение веса устройства.

Технический результат достигается тем, что в механическом форвакуумном насосе, содержащем корпус с впускным и выпускным каналами и выпускным клапаном в последнем с седлом клапана из износостойкого эластомера, крышки корпуса, приводной электродвигатель, герметичный кожух между ротором и статором электродвигателя, вставку в выпускном канале, перед выпускным клапаном из высокопористого материала, в корпусе выполнены расточка и перепускной канал с вставкой на входе из высокопористого материала, в расточке корпуса размещены установленные на ведущем и ведомом валах шкивы с гибкой лентой на них, на последней смонтированы с равномерным шагом колодки, на колодках шарнирно установлены гибкие подпружиненные лопатки с антифрикционными накладками, на основных плоскостях накладок и цилиндрических поверхностях лопаток, прилегающих к поверхностям колодок, выполнены сплошные канавки, на плоскостях накладок у лопаток, расположенных напротив крышек корпуса, выполнены в шахматном порядке прерывистые канавки, расточка в корпусе, гибкая лента и крышки корпуса образуют замкнутую полость переменного сечения, размеры минимального сечения в последней соответствуют размером поперечного сечения лопатки с накладками, у трущихся пар одно из звеньев выполнено из антифрикционного материала, валы установлены в крышках корпуса на подшипниках качения с сухой смазкой на одной из крышек корпуса установлен вкладыш.

Кроме того, антифрикционные накладки состоят из нескольких частей и установлены с возможностью замены.

Кроме того, контактирующие между собой поверхности лопаток с накладками и колодок идентичны.

Суть изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез А-А насоса; на фиг. 2 показан разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 3 показан разрез С-С на фиг. 1; на фиг. 4 показано место 1 на фиг. 1; на фиг. 5 показано место II на фиг. 1; на фиг. 6 показан разрез М-М на фиг. 1.

Механический форвакуумный насос содержит корпус 1, в котором выполнены: расточка 2, впускной канал 3, перепускной канал 4 с вставкой 5 на входе из высокопористого материала, выпускной канал 6 с высокопористой вставкой 7 на входе, выпускной клапан 8 с седлом клапана 9 из износостойкого полимера. К корпусу 1 примыкают крышки корпуса 10 и 11. На подшипниках качения 12 с сухой смазкой, в крышках корпуса 10 и 11 установлены ведущий вал 13 и ведомый вал 14, на которых смонтированы ведущий шкив 15 и ведомый шкив 16. На шкивах 15 и 16 смонтирована гибкая лента 17, ширина которой равна расстоянию между внутренними плоскостями крышек корпуса 10 и 11. На гибкой ленте 17 с равномерным шагом установлены колодки 18, длина которых равна ширине ленты 17. На колодках 18 посредством осей 19 установлены гибкие лопатки 20, подпружиненные посредством пружин кручения 21. Лопатки 20 покрыты антифрикционными накладками, которые, как, например, 22 могут быть сменными, или изготовлены нацело с лопатками, как 23. Ширина лопаток 20, а также и накладок на них 22 и 23 равна ширине гибкой ленты 17. Под действием пружин кручения 21, один конец которых связан с колодкой 18, а другой с лопаткой 20 накладки 22 или 23 своими кромками 24 прижимаются к поверхности расточки 2 в корпусе 1. Для уменьшения вредного пространства при сжатии газа контактирующие между собой поверхности лопаток 20 с накладками 22 или 23 и колодок 18 идентичны. На ведущем валу 13 смонтирован ротор 25 электродвигателя. Статор 26 электродвигателя установлен на крышке 11. Герметичный кожух 27 между ротором 25 и статором 26 асинхронного электродвигателя смонтирован на крышке 11 и вакуумноплотно отделяет ротор от статора. Взаимное расположение расточки 2 в корпусе 1, плоскости ленты 17 и плоскостей крышек 10 и 11, образуют замкнутую полость переменного сечения, при этом минимальное сечение этой полости в двух местах - в месте входа в перепускной канал 4 и в месте расположения выпускного канала 6 соответствует поперечному сечению лопатки 20 с накладками 22 и 23.

На крышке 10 установлен вкладыш 28 для заполнения лишней полости в насосе. Вкладыш 28 может служить реактивной опорой для ленты 17, устраняя возможный ее прогиб под действием лопаток 20. Уплотнение отдельных частей насоса осуществлено посредством прокладок 29 и 30. На основных плоскостях накладок 22 или 23 и на цилиндрической поверхности лопаток 20, прилегающей к цилиндрической поверхности колодок 18, нанесены сплошные канавки 31, а на плоскостях накладок 22, 23, расположенных напротив крышек корпуса 10 и 11, нанесены расположенные в шахматном порядке прерывистые канавки 32. Сплошные канавки 31 и прерывистые канавки 32 осуществляют линию акустической задержки (см. Review of Scientific instruments, v 47, N 11 November 1976, p.p. 1354-1355 и А.И.Пипко, В.Я.Плисковский, Е.А.Пенчко, Конструирование и расчет вакуумных систем, "Энергия", М. , 1970, с. 435-436) препятствуя прорыву сжатого газа через зазоры перед его выпускным в атмосферу или перепускной канал 4. Применение прерывистых канавок обусловлено тем, что при повороте лопаток 20 необходимо учитывать изменение направления этих канавок относительно удерживаемого сжатого газа. Вставки 5 и 7 из высокопористого материала уменьшают объем вредного пространства.

Механический форвакуумный насос работает следующим образом.

При включении статора 26 асинхронного электродвигателя в сеть электропитания приходит во вращение ротор 25 вместе с ведущим валом 13. При вращении вала 13 приходит во вращение сидящий на нем ведущий шкив 15. Вращение шкива 15 приводит в движение гибкую ленту 17, которая смонтирована на шкивах 15 и 16. Вместе с движением ленты 17 приходят в движение колодки 18, а вместе с ними и лопатки 20 с накладками 22 или 23, края 24 которых при этом движении скользят по поверхности расточки 2 в корпусе 1, при этом пружины 21 обеспечивают необходимый поджим краев 24 накладок у лопаток к поверхности расточки 2. Этот контакт эластичных краев 24 у накладок лопаток с поверхностью расточки 2 в корпусе осуществляется по поверхности, что способствует лучшему уплотнению этого контакта.

При движении ленты 17 две лопатки 20, расположенные рядом, проходя мимо впускного канала 3 (в этом месте поперечное сечение замкнутой полости максимальное), захватывают порцию откачиваемого газа и переносят ее к входу в перепускной канал 4 (в этом месте поперечное сечение замкнутой полости минимальное и равно поперечному сечению лопатки 20 вместе с накладками 22 или 23. Поскольку изменение размеров сечения замкнутой полости происходит только за счет изменения величины нормали к поверхности ленты 17 до ее пересечения с поверхностью расточки 2 в корпусе 1 насоса, то для того, чтобы при переносе захваченной лопатки порции газа и изменении величины нормали контакт краев 24 накладок с поверхностью расточки не нарушался, лопатки с накладками 22 или 23 поворачиваются на осях 19, переносимая лопатками порция газа сжимается, при этом сжатие и соответственно давление достигает максимума при прохождении лопатками 20 входа в перепускной канал 4 и сжатая порция газа выбрасывается в перепускной канал. На этом действие первой ступени насоса для рассматриваемой пары лопаток заканчивается. Следующие за ней другие пара лопаток действуют аналогичным образом. По перепускному каналу 4 порция газа переносится к выходу из перепускного канала, который расположен в том месте замкнутой полости, где ее сечение снова максимальное и попадает в пространство, ограниченное также парой лопаток 20. Далее захваченная порция газа таким же путем, как и в случае первой ступени насоса, переносится лопатками к выпускному клапану 8, где снова сжимается до давления, при котором открывается выпускной клапан 8 и порция газа выбрасывается в атмосферу. Очевидно, что суммарная производительность насоса пропорциональна, при прочих равных условиях, количеству лопаток в насосе и скорости ленты 17.

В предлагаемом устройстве несколько лопаток отделяют полость сжатия от полости всасывания, что в совокупности с акустической линией задержки и контакте эластичных краев 24 у накладок с поверхностью расточки 2 в корпусе по поверхности, о чем было сказано выше, существенно улучшает уплотнение раздела полостей сжатия и всасывания.

Предлагаемый компактный, высокопроизводительный механический двухступенчатый форвакуумный насос позволяет осуществить чистую безмасляную откачку вакуумных объемов.

Механический форвакуумный насос предназначен для использования в вакуумной технике и относится к конструкциям механических безмасляных двухступенчатых форвакуумных насосов. Насос содержит корпус, крышки корпуса, приводной электродвигатель. При этом в корпусе выполнена расточка с размещенными в ней шкивами с гибкой лентой, установленными на ведущем и ведомом валах, на ленте смонтированы колодки с гибкими подпружиненными лопатками, на поверхностях накладок и лопаток выполнены канавки, расточка в корпусе, гибкая лента и крышки корпуса образуют замкнутую полость. Результатом изобретения является повышение предельного вакуума за счет совмещения в одной ячейке двух ступеней. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Механический форвакуумный насос, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами и выпускным клапаном в последнем, с седлом клапана из износостойкого эластомера, крышки корпуса, приводной электродвигатель, герметичный кожух между ротором и статором электродвигателя, вставку в выпускном канале перед выпускным клапаном из высокопористого материала, отличающийся тем, что в корпусе выполнены расточка и перепускной канал с вставкой на входе из высокопористого материала, в расточке корпуса размещены установленные на ведущем и ведомом валах шкивы с гибкой лентой на них, на последней смонтированы с равномерным шагом колодки, на колодках шарнирно установлены гибкие подпружиненные лопатки с антифрикционными накладками, на основных плоскостях накладок и цилиндрических поверхностях лопаток, прилегающих к поверхностям колодок, выполнены сплошные канавки, на плоскостях накладок у лопаток, расположенных напротив крышек корпуса, выполнены в шахматном порядке прерывистые канавки, расточка в корпусе, гибкая лента и крышки корпуса образуют замкнутую полость переменного сечения, размеры минимального сечения в последней соответствуют размерам поперечного сечения лопатки с накладками, у трущихся пар одно из звеньев выполнено из антифрикционного материала, валы установлены в крышках корпуса на подшипниках качения с сухой смазкой, на одной из крышек корпуса установлен вкладыш. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что антифрикционные накладки состоят из нескольких частей и установлены с возможностью замены. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что контактирующие между собой поверхности лопаток с накладками и колодок идентичные.