Двухступенчатый турбомолекулярный насос Советский патент 1989 года по МПК F04D19/04 

С

tsut

ел

(Э О)

ю

СД

Физ. 1

31

Изобретение относится к области насосостроеиия, а именно - к конструкциям турбомолекулярных насосов.

Цель изобретения - повышение надежности и обеспечение оптимальных откачных характеристик путем поддержания постоянной величины зазора между коническим ротором и статорным кольцом.

На фиг 1 представлен насос, продольный разрез; на фиг.2 - статорное кольцо с полым упругим элементом, продольный разрез.

Двухступенчатый турбомолекулярный насос содержит ступенчатый корпус 1 с переходным участком 2, установленные в корпусе 1 на общем вертикальном валу 3 входную турбинную ступень 4, выходную центробежно-щелевую ступень 5 в виде усеченного конического ротора 6, пакет 7 статорных дисков и размещенное на фланце-основании 8 в нижней ступени 9 корпуса 1 статорное кольцо 10,.охватывающее с зазором 11 конической ротор 6, при этом в ста- торном кольце 10 выполнена внутренняя полость 12, заполненная охлаждающей жидкостью. На нижнем-торце статорного кольца 10 установлены полые упругие элементы 13, полости И которых сообщены с внутренней полостью 12 статорного кольца 10, на фланце-основании 8 расположены регулировочные винты 13, контактируюш1-1е с по.пыми упругими элементами 13- а статорное кольцо 1П установлено с зазором 1б между кольцом

10и переходным участком 2 корпуса 1

и подпружинено относительно последнего. Между корпусом 1 и статорным КОЛЬ цом 10 установлены уплотнительные элементы 17, образующие полость 18 охлаждения, снабженную каналами 19 и 20 подвода и отвода охлаждающей среды.

Двухступенчатый турбомолекулярный насос работает следующим образом.

После создания в насосе предварительного разрежения вал 3 раскручивается до номинальных оборотов. Газ со стороны входа в насос сначала захваты вается и откачивается в осевом направлении турбии«ной ступенью и пакетом статорных дисков 7, з далее по зазору

11центробежно-щелевой ступени 5 прокачивается иЯ - выход. В центробежно- щелевой ступени 5 насоса газ, как правило, течет в молекулярно-вязкостном

и чисто вязкостном режимах и подвергается сильному нагреву при сжатии.

0

5

0

5

JQ д

, 0

5

55

Нагретый при сжатии газ отдает тепло коническому ротору 6, статорному кольцу 1 О и находящейся в полости 12 жидкости.

Ротор 6 при прогреве увеличивается в диаметре и уменьшает зазор 11. Однако вследствие теплового расширения жидкости и увеличения ее давления в полости 12 происходят перемещение статорного кольца 10 вертикально вверх и, как следствие, восстановление зазора 11 до изначально установленной величины.

По прошествии определенного времени работы насоса в последнем устанавливается тепловое равновесие. Длительность установления равновесия зависит от теплоемкости конструкции насоса, интенсивности притока тепла от сжимаемого газа и интенсивности съема тепла через наружную стенку статорного кольца 10 с помощью охлаждающей жидкости, подаваемой в герметизированную с помощью упругих уплотнительных элементов 17 полость 18 между наружной стенкой статорного кольца 10 и корпусом 1.

При снижении газовой нагрузки на насос или степени сжатия тепловой поток от газа уменьшается и работа системы регулирования зазора 11 происходит в обратной последовательности.

Изменение начального зазора 11 выполняется регулировочными винтами 15 через нажимную направляющую 21. Дальнейшая последовательность работы остается аналогично описанной.

Формула изобретения 1. Двухступенчатый турбомолекулярный насос, содержащий корпус с переходным участком, установленные в корпусе на общем вертикальном валу входную турбинную ступень, выходную центробежно-щелевую ступень в виде усеченного конического ротора, пакет статорных дисков и размещенное на фланце-основании в нижней ступени корпуса статорное кольцо, охватывающее с зазором конический ротор, при этом в статорном кольце выполнена внутренняя полость, заполненная охлаждающей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и обеспечения оптимальных откачных характеристик путем поддержания постоянной величины зазора между коническим ротором и статорным кольцом, на нижнем торце последнего установлены полые упругие элементы, полости которых сообщены с внутренней полостью статорного кольца, на фланце-основании расположены регулировочные винты, контактирующие с полыми упругими элементами, а ста- торное кольцо установлено с зазором между кольцом и переходным участком

корпуса и подпружинено относительно последнего.

2. Насос по п.1, отличающий с я тем, что между корпусом и статорным кольцом установлены уп- лотнительные элементы, образующие полость охлаждения, снабженную каналами подачи и отвода охлаждающей среды.

Изобретение позволяет повысить надежность и обеспечить оптимальные откачные характеристики насоса. При разогреве ротора 6 и статорного кольца 10 происходит стабилизация зазора 11 в результате расширения жидкости, заполняющей полость 12. Давление жидкости передается в полые упругие элементы 13, которые перемещают вверх кольцо 10. Начальная величина зазора 11 устанавливается винтами 15. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

фиг. 2