УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИЙ В ВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХ Российский патент 2006 года по МПК H01J19/72 H01K3/24 

Изобретение относится к области вакуумной техники и может быть использовано в лабораторных условиях для гашения вибраций в вакуумных установках, оснащенных различными ротационными откачивающими устройствами.

Одним из важных условий, обеспечивающих успешное проведение эксперимента в вакууме, является устранение влияния вибраций, возбуждаемых откачивающими устройствами.

Гашение колебаний производится, как правило, с использованием специальных виброизоляторов, в качестве которых применяются амортизаторы из упругих материалов, различные пружинные и динамические гасители, рессоры, торсионы, резиновые элементы, а также различные жидкости и газы (Политехнический словарь. Ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Советская энциклопедия, 1989, с.26 и 80). В ряде случаев для гашения вибраций используются также виброгасящие сильфоны (Эшбах Г.Л. Практические сведения по вакуумной технике. Перевод с нем. Б.И.Королева. - М. 1966, с.131-133).

Однако указанные устройства оказываются недостаточно эффективными. Вибрации, даже при использовании указанных гасителей, передаются к рабочей камере через пол, стены и оснастку.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для гашения вибраций в вакуумных установках, содержащее свободно подвешенный к вакуумной камере снизу виброгасящий сильфон с откачивающим устройством на свободном конце, размещенную под откачивающим устройством платформу, а также прикрепленный к откачивающему устройству уравновешивающий груз (Патент РФ №2236059, М. Кл. 7 H 01 J 19/70, 19/72. Опубл. 10.09.2004, Бюл. №25 - прототип).

Известное устройство эффективно при гашении вибраций в установках глубокого вакуума. В установках же среднего вакуума устройство из-за наличия резонансных явлений, возникающих между вакуумной системой и системой гашения вибрации, не в полной мере компенсирует вибрации. В результате эффективность гашения вибраций, передаваемых рабочей камере от ротационного откачивающего устройства, снижается.

Техническим результатом от использования заявленного устройства является повышение эффективности гашения вибраций, передаваемых от ротационного откачивающего устройства рабочей камере.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для гашения вибраций в вакуумных установках, содержащем свободно подвешенный к вакуумной камере виброгасящий сильфон с откачивающим устройством на конце, размещенную под откачивающим устройством платформу и уравновешивающий груз, обеспечивающие в интервале рабочих давлений условия зависания насоса и перемещения его вдоль вертикальной оси в пределах, ограниченных режимами упругой деформации сильфона, откачивающее устройство содержит дополнительно виброгасящую пружину и второй уравновешивающий груз, свободно подвешенный с помощью данной пружины к основанию откачивающего устройства.

Технический результат достигается также и тем, что виброгасящая пружина с грузом размещены вдоль оси, проходящей через центр масс откачивающего устройства.

На чертеже представлена схема устройства для гашения вибраций в вакуумных установках.

Устройство содержит рабочую камеру 1, размещенную на столике 2. Столик 2 укреплен на бетонированном основании 3. Под столиком 2 размещено ротационное откачивающее устройство 4, которое установлено на двух платформах 5. К основанию ротационного откачивающего устройства 4 прикреплена размещенная в пространстве между платформами 5 виброгасящая пружина 6, содержащая на свободном конце уравновешивающий груз 7.

Ротационное откачивающее устройство 4 подключено к рабочей камере 1 с помощью сильфона 8. Герметичность соединений обеспечивается с помощью резиновых или фторопластовых прокладок, установленных в соединительных фланцах 9 и 10 (прокладки на чертеже не показаны). Сечение сильфона 8 подбирается таким образом, чтобы в интервале рабочих давлений в камере 1 происходило зависание откачивающего устройства 4 и перемещение его вдоль вертикальной оси в пределах, ограниченных режимами упругой деформации сильфона 8. Для обеспечения данных условий подъемную силу разрежения, действующую на нижнюю часть сильфона 8, компенсируют силой тяжести откачивающего устройства 4 и прикладываемой к нему дополнительной нагрузкой, направленной вниз. В данном случае данная нагрузка обеспечивается с помощью грузиков 11 и 12, размещенных по бокам откачивающего устройства 4.

Устройство для гашения вибраций в вакуумных установках работает следующим образом.

В исходном состоянии, т.е. когда давление в камере 1 равно атмосферному, откачивающее устройство 4 опирается своими краями на платформы 5. При этом сильфон 8 растянут в пределах, ограниченных режимами упругой деформации. При работе ротационного откачивающего устройства 4 давление внутри рабочей камеры 1 падает. При этом под действием силы разрежения откачивающее устройство 4 отрывается от платформы 5 и зависает над ней. Поскольку в исходном состоянии сильфон 8 растянут и находится в напряженном состоянии, то вместе с силой разрежения на откачивающее устройство 4 действует и подъемная сила от сильфона 8, обусловленная его упругими силами. Данные силы от сильфона 8 по мере подъема откачивающего устройства 4 уменьшаются, поскольку сильфон 8, сжимаясь, приходит к своему нейтральному состоянию и в момент достижения рабочего давления в камере 1 нужного уровня упругие силы сильфона 8 соответствует нулю. При создании вакуума может получиться так, что подъемная сила разрежения будет превышать силу тяжести откачивающего устройства 4. В этом случае сильфон 8 может быть деформирован либо разрушен силами сжатия. Чтобы исключить это, используется дополнительная нагрузка от грузиков 11 и 12, которая обеспечивает работу сильфона 8 в режиме упругой деформации, т.е. при режиме, обеспечивающем полное восстановление размеров его составляющих элементов после снятия нагрузки. В процессе работы откачивающего устройства 4 возникающие вибрации компенсируются упругими силами пружины и инерционными силами груза 7.

Для повышения надежности работы устройства и повышения его эффективности виброгасящую пружину 6 с грузом 7 размещают строго вдоль оси, проходящей через центр масс откачивающего устройства 4. В этом случае исключаются вибрации, обусловленные качанием откачивающего устройства относительно его центра масс. При этом параметры виброгасящей пружины с подвешенным на ней грузом должны удовлетворять условию

С=m·ω²,

где С - жесткость виброгасящей пружины, m - масса груза и ω - циклическая частота вращения ротора откачивающего устройства.

Важнейшим фактором, обеспечивающим полное гашение вибраций, является условие, вытекающее из решения уравнения Лагранжа второго рода: С=mω², где С - жесткость виброгасящей пружины, m - масса груза и ω - циклическая частота вращения ротора откачивающего устройства.

Таким образом, конструкция предлагаемого устройства и соблюдение указанных условий позволяют существенно повысить эффективность гашения вибраций в вакуумных установках, передаваемых через коммуникационные соединения, а также опорные и стеновые конструкции.

Устройство позволяет также поддерживать в автоматическом режиме уровень рабочего давления в камере, поскольку работа откачивающего устройства осуществляется в режиме зависания, и любое отклонение давления от номинального в этих условиях будет компенсироваться силой тяжести откачивающего устройства, действующей вниз.

Изобретение относится к области вакуумной техники и может быть использовано в лабораторных условиях для гашения вибраций в вакуумных установках при использовании различных ротационных откачивающих устройств. Устройство содержит свободно подвешенный к вакуумной камере виброгасящий сильфон с откачивающим устройством на конце. Под откачивающим устройством размещена платформа и уравновешивающий груз, обеспечивающие в интервале рабочих давлений условия зависания насоса и перемещения его вдоль вертикальной оси в пределах, ограниченных режимами упругой деформации сильфона. Для повышения эффективности гашения вибраций откачивающее устройство содержит дополнительно виброгасящую пружину и второй уравновешивающий груз, свободно подвешенный с помощью данной пружины к основанию откачивающего устройства. При этом виброгасящая пружина с грузом размещены вдоль оси, проходящей через центр тяжести откачивающего устройства, а параметры виброгасящей пружины с подвешенным на ней грузом должны удовлетворять условию: С=mω², где С - жесткость виброгасящей пружины, m - масса груза и ω - циклическая частота вращения ротора откачивающего устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для гашения вибраций в вакуумных установках, содержащее свободно подвешенный к вакуумной камере виброгасящий сильфон с откачивающим устройством на конце, размещенную под откачивающим устройством платформу и уравновешивающий груз, обеспечивающие в интервале рабочих давлений условия зависания откачивающего устройства и перемещения его вдоль вертикальной оси в пределах, ограниченных режимами упругой деформации сильфона, отличающееся тем, что откачивающее устройство содержит дополнительно виброгасящую пружину и второй уравновешивающий груз, свободно подвешенный с помощью данной пружины к основанию откачивающего устройства.2. Устройство для гашения вибраций в вакуумных установках по п.1, отличающееся тем, что виброгасящая пружина с грузом размещены вдоль оси, проходящей через центр масс откачивающего устройства.3. Устройство для гашения вибраций в вакуумных установках по п.1, отличающееся тем, что параметры виброгасящей пружины с подвешенным на ней грузом должны удовлетворять условию:

C=m·ω²,

где С - жесткость виброгасящей пружины, m - масса груза и ω - циклическая частота вращения ротора откачивающего устройства.