Турбомолекулярный форвакуумный насос Советский патент 1993 года по МПК F04D19/04 

Изобретение относится к насосам для перемещения газов, в частности к турбомо- лекулярным насосам.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в турбомолекулярном форвакуумном насосе содержащем корпус с неподвижной осью и установленный на оси ротор на магнитных активных подшипниках с датчиками перемещения и системой управления и страховочные подшипники качения, электромагниты осевых подшипников и один из датчиков осевого перемещения установлены на подпружиненных подвижных а осевом направлении относительно оси статора втулках с конической поверхностью, взаимодействующей со страховочными подшипниками качения.

Существенным отличием предлагаемого устройства является установка силовых магнитов осевого подшипника на подвижных втулках. Это позволяет использовать их для управления работой страховочных подшипников без дополнительных соленоидных катушек.

Установка там же одного из датчиков осевого перемещения позволяет отслеживать неравномерность термических расширений статора и ротора без изменений осевого зазора между силовым магнитом подшипника и пятой. Взаимодействие страховочных подшипников качения с коническими поверхностями подвижных подпружиненных втулок в аварийном режиме позволяет сохранить точность вращения ротора относительно корпуса и одновременно воспринимать осевую силу ействую- щую на ротор в любом направлении.

На чертеже схематически показан разрез турбомолекулярного форвакуумного насоса.

В корпусе 1 установлена ось 2 и втулка с винтовыми канавками переменной глубины. Такие же канавки, но обратного направления выполнены на роторе 4 и образуют рабочую часть насоса Ротор 4 установлен на радиальных магнитных подCD

(Л

с

оо

hO 00

ю ел о

шипмиках 5 и 6. Электромагниты осевых подшипников 7 и 8 установлены на подвижные в осевом направлении втулки 9 и 10, Пружины 11 и 12 действуют на втулки 9 и 10 и приводят в соприкосновение их кониче- ские поверхности со страховочными подшипниками качения 13 и 14. Датчик 15 измеряет зазор между силовым электромагнитом 8 и пятой 16, датчик 17 измеряет положение пяты 18 и соответственно рото- ра 4 относительно корпуса 1 и электромагнита 7.

Насос работает следующим образом.

По сигналу датчика 15 на силовой электромагнит 8 подается напряжение, Магнит взаимодействует с пятой 16 и поднимает ротор 4 таким образом, что между силовым магнитом 8 и пятой 16, между страховочным подшипником 13 и конической поверхностью втулки 9 образуются примерно одина- ковые осевые зазоры. Пружина 11 при этом сжата силой веса ротора 4 и втулка 9 находится на упоре в выступ оси 2. По сигналу датчика 17 подается напряжение на обмотку электромагнита 7. Электромагнит 7 взаи- модействуетс пятой 18, вместе с втулкой 10 перемещается вверх, сжимая пружину 12 и дополнительно нагружая верхний электромагнит 8. Между конической поверхностью втулки 10 и страховочным подшипником 14, а также между электромагнитом 7 и пятой 18 устанавливаются примерно равные зазоры Электромагнитные подшипники 5 и -6 обеспечивают установку ротора 4 в радиальном направлении. С помощью электродам- гателя 19 ротор приводится во вращение. Газ сжимается в проточной части, выбрасывается в атмосферу через отверстия 20. При до- стижении некоторого вакуума в откачиваемом объеме сила действия газо- вых сил на ротор значительно превышает силу его веса. При этом дополнительно нагружается нижний осевой подшипник в составе электромагнита 7 и пяты 18, из-за его конечной жесткости ротор 4 перемещается несколько вверх. Перемещение ротора измеряется датчиком 15, напряжение(подаваемое в обмотку электромагнита 8,изменяет- ся таким образом, что втулка 9 совместно с электромагнитом в перемещается под действием пружины 11 до восстановления прежних зазоров. Таким же образом компенсируется разность термических расширений статора и ротора. При аварийном отключении питания втулки 9 и 10 вместе с электромагнитами перемещаются под действием пружин 11 и 12 до соприкосновения конических поверхностей втулок со страховочными подшипниками качения 13 и 14.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет повышенную надежность за счет обеспечения беззазорного вращения ротора 6 страховочных подшипниках при аварийном останове. При этом уменьшаются вибрации и вероятность касания ротора о втулку статора при малых радиальных зазорах в проточной части. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет компенсировать неравномерность термических расширений ротора и статора, что повышает надежность работы форвакуумного насоса.

Формула изобретения Турбомолекулярный форвакуумный насос, содержащий корпус с неподвижной осью, ротор, установленный на оси посредством радиальных и осевых электромагнитных активных подшипников, включающих силовые электромагниты, датчики перемещения и систему управления, страховочные подшипники качения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, он снабжен втулками с конической поверхностью, установленными с возможностью осевого перемещения относительно оси и подпружиненными относительно последней, при этом электромагниты осевых подшипников и по меньшей мере один из датчиков осевого перемещения жестко связаны с втулкой, а страховочные подшипники установлены на роторе с возможностью взаимодействия с конической поверхностью втулки.

Сущность изобретения: ротор установлен на неподвижной оси корпуса посредством радиальных и осевых электромагнитных активных подшипников, содержащих силовые электромагниты, датчики перемещения и систему управления Втулки с конической поверхностью установлены с возможностью осевого перемещения относительно оси и подпружинены относительно нее. Электромагниты и по крайней мере один из датчиков жестко связаны с втулкой Страховочные подшипники установлены на роторе с возможностью взаимодействия с конической поверхностью втулки 1 ил