Вакуумная откачная система Советский патент 1992 года по МПК F04C23/00 

Изобретение относится к области вакуумной техники, в частности, к бустерным механическим агрегатам на базе ДВН и предназначено для вакуумных систем, требующих механических средств откачки для получения и поддержания вакуума.

Двухроторные вакуумные насосы в составе вакуумных агрегатов и откачных систем широко используются в промышленности. (Механические вакуумные насосы. Под общей редакцией Б.С.Фролова. - М.: Машиностроение, 1989, с, 95) Наличие зазоров между роторами и между роторами и корпусом создают большие перетекания газа из полости нагнетания в полость всасывания, препятствуют получению высокого вакуума и снижают быстроту действия насоса. Зазоры в насосе сравнительно велики, и если бы двухроторные насосы работали с выхлопом в атмосферу, их остаточное давление было бы довольно высоким. Поэтому двухроторные насосы имеют на выхлопе форвакуум1ный насос, иначе они не способны создать низкие давления.

Недостатком известных насосов и систем являются недостаточно низкое предельное остаточное давление вследствие конструктивных особенностей и условий работы насосов.

Известна система вакуумной откачки на базе роторных насосов типа Руте (патент ФРГ № 3639512, кл F 04 С 23/00), в которой откачиваемый обьем через клапаны подключается к основной и вспомогательной линиям откачки. Основная линия включает насос типа Руте, большой производительности, форвакуумный пластинчато-роторный насос и вентиль. Вспомогательная линия состоит из насоса типа Руте малой производительности, двух форвакуумных насосов и холодильника. Основная и вспомогательная линии соединены трубопроводом через бай- пасные линии и клапан, установленную со стороны выпуска основного насоса Рутса и

XJ

О О

ы

XJ

со стороны впуска вспомогательного насоса Рутса.

Насос Рутса состоит из корпуса и двух роторов, вращающихся вокруг двух параллельных осей, поперечное сечение которых напоминает цифру 8. Во время работы ротора не касаются друг друга и стенок рабочей камеры, что достигается благодаря их точному профилированию и регулировке зазоров при сборке. Основными достоинствами насосов Рутса являются отсутствие трения в роторном механизме и простота устройства, в связи с тем достигаются большие скорости вращения и высокая быстрота действия насосов. Однако быстрота действия насоса резко снижается из-за обратного перетекания газа с выхода на вход через зазоры в роторном механизме.

Недостатком известных вакуумных от- качных систем на базе двухроторных насосов Рутса является относительно высокое остаточное давление, которое определяется величиной перетечек.

При откачке емкостей особенно больших объемов, при высоких давлениях откачиваемый газ через уплотнения валов роторов перетекает (проникает) в масляные полости-камеры подшипников, что происходит тем интенсивней и больше, чем длительней время откачки на данном первоначальном периоде работы насоса.

Указанное негативное явление усугубляется еще более, если в первый период работы на вспомогательной откачной линии используется насос малой или пониженной производительности (в рассматриваемом патенте производительность составляет 100 м3/ч по сравнению с производительностью основного насоса, равной 350 м /ч),

Затем во втором периоде работы двухроторных насосов при низких давлениях вплоть до остаточного предельного давления происходят обратные перетечки сконцентрированного в масляных полостях газа в рабочую полость насоса. Величина этих перетечек снижает эффективную скорость откачки насоса и, соответственно, ухудшает предельное остаточное давление.

В связи с вышеизложенным для улучшения характеристик насоса необходимо уменьшить величину перетечек.

Целью изобретения является снижение предельного остаточного давления,

Указанная цепь достигается тем, что в вакуумной откачной системе, содержащей по крайней мере две линии откачки, включающие насосы Рутса и клапаны, соединенные с одной стороны с откачиваемым объемом, а с другой стороны - с форвакуум- ным насосом и имеющая соединительный

трубопровод с клапаном между стороной выхпопа насоса Рутса первой линии и стороной впуска насоса второй линии, при этом между линиями установлен соединительный трубопровод с клапаном, расположенный со стороны выхлопа двухроторных насосов Рутса и стороны впуска форвакуум- ных насосов.

Сопоставительный анализ с прототи0 пом показывает, что заявляемая вакуумная откачная система отличается тем, что между линиями откачки со стороны впуска перед форвакуумными насосами установлен соединительный трубопровод с клапаном.

5 Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема вакуумной откачной системы на базе бустерного механического агрегата.

Вакуумная система содержит откачи0 ваемый объем 1, соединенный с линиями откачки. Первая линия включает двухротор- ный насос Рутса 2, клапан 3 и форвакуумный пластинчато-роторный насос 4,

Вторая линия состоит из клапана 5 двух5 роторного насоса типа Руте б и форвакуум- ного насоса 7, Между стороной выхлопа насоса Рутса 2 первой линии и стороной впуска Рутса 6 второй линии установлен соединительный трубопровод с клапаном 8.

0 Между линиями установлен соединительный трубопровод 9 с клапаном 10, расположенный со стороны выхлопа двухроторных насосов Рутса 2, 6 и стороны обеих форва- куумных насосов 4, 7.

5 Вакуумная система на базе бустерного механического агрегата в составе двухроторных и форвакуумных насосов работает следующим образом.

В начале работы при вакуумировании

0 объемов при высоких давлениях клапаны 3 и 5 открыты. Откачка производится через двухроторные насосы типа Рутса 2 и 6 с соответствующими форвакуумными насосами 4 и 7. Таким образом, работают обе ли5 нии, чем достигается максимальная производительность вакуумной откачной системы, при их параллельной работе.

Во втором периоде работы после достижения заданного низкого вакуума вентили

0 клапаны 3 и 5 закрываются, клапаны 8 и 9 открываются. Откачка производится последовательно через двухроторный насос Рутса 2, клапан 8, второй двухроторный насос на второй линии и форвакуумные насосы 7

5 и 4 по трубопроводу 9 и клапан 10. При такой последовательности обеспечивается минимальное предельное остаточное давление. При одновременной параллельной работе обех линий в первый период в результате достижения максимальной производительности системы уменьшается время откачки объема до заданного низкого давления, характеризующего переход ко второму периоду откачки. Минимальное время откачки в первой фазе режима рабо- ты системы обуславливает и меньшие перетечки откачиваемого газа вследствии разности давлений из рабочей полости двухроторных насосов через уплотнения валов роторов в масляные полости подшил- никое, В результате этого, снижается в последующей фазе величина возможных перетечек из масляных полостей подшипников в рабочую полость насосов, что предопределяет в конечном итоге улучшение и. снижение предельного остаточного давления.

Переключение клапанов при переходе от первой фазы ко второй возможно при наличии регулирующего датчика, например, на откачиваемом объеме (на фиг не показано), либо установкой реле времени

Для усиления получаемого эффекта в качестве варианта возможно подключение параллельно в качестве блок-модулей до- полнительных линий-ветвей, включающих двухроторный насос типа Рутса с форвакум- ным насосом и трубопроводов с клапанами, аналогичных линиям с 8 и 9, 10.

Предлагаемая схема вакуумной откач- ной системы имеет и такое преимущество, как наличие двух двухроторных насосов с одинаковой производительностью по сравнению с различными насосами в известной схеме, а также уменьшение количества фор- вакуумных насосов с трех до двух при возможности регулирования их работы с помощью трубопровода 9 с клапанами 10, тем более, что в прототипе двухроторному насосу на вспомогательной линии откачки с малой производительностью соответствуют

и пропорциональные последней форвэку- умные насосы с уменьшенной быстротой действия.

Преимуществами предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом являются:

-возможность создания максимальной производительности системы в первом периоде работы за счет подключения параллельных обеих линий откачки;

-достижение уменьшенных перетечек газа в масляные полости подшипников двухроторных насосов типа Рутса в первой фазе работы за счет максимальной производительности откачной системы и пониженной концентрации газа в масляных полостях;

-обеспечение предельного остаточного давления на минимальном уровне за счет значительного снижения концентрации газа в масляных полостях подшипников и соответствующего уменьшения обратных перетечек из этих полостей в рабочую полость двухроторного насоса.

Формула изобретения Вакуумная откачная система, содержащая две линии откачки, каждая из которых включает насос Руте и клапаны и соединена с одной стороны с откачиваемым объемом, а с другой стороны - с форвакуумным насосом, линии связаны соединительным трубопроводом с клапаном, установленным между стороной выхлопа насоса Руте первой линии и стороной впуска насоса Руте второй линии, отличающаяся тем, что, с целью снижения предельного остаточного давления, система снабжена дополнительным соединительным трубопроводом с клапаном, соединяющим линии откачки и расположенным со стороны выхлопа насосов Руте и со стороны впуска форвакуумных насосов.

Сущность изобретения каждая из линий откачки содержит насос Р.УТС (2, 6) и клапаны (3, 5) и соединена с одной стороны с откачиваемым объемом (1), с другой - с фаррвакумным насосом (4, 7). Линии связаны соединительным трубопроводом с клапаном (8), установленным между стороной выхлопа насоса (2) и стороной впуска насоса