Объемный насос Советский патент 1993 года по МПК F04C23/00 F04C18/08 

Изобретение относится к объемному насосу или первичному вакуумному насосу, содержащему статор и ротор, вращающийся в статоре и сохраняющий заранее определенный зазор утечки относительно этого статора.

Объемные насосы могут создавать давления от 0,001 до 0,0001 миллибар с нагнетанием в атмосферу, Характеристика объемного расхода S (в мэ/ч) в зависимости от давления Р (в миллибарах) такого насоса зависит от зазора, существующего между ротором и статором этого насоса. Графики объемного расхода S от давления Р показаны на фиг. Т. Каждая из кривых соответствует определенному зазору, причем зазор увеличивается от одной кривой к другой в направлении стрелки j.

Величину зазора между ротором и статором выбирают путем компромисса между двумя противоположными целями. Чтобы избежать заклинивания, например, из-за различного расширения статора и ротора, нужно выбрать зазор существенной величины. Однако следует выбирать минимально возможный зазор для улучшения характеристики насоса, как это с очевидностью показано на фиг, 1. Поэтому постоянно стоит задача - разработать насос без заклинивания и с минимальным зазором между ротором и статором.

Целью изобретения является создание вакуумного насоса, в котором достигается оптимальная производительность работы без каких-либо модификаций.

00 00

СП

00 00

со

Эта цель достигается за счет подвода в зазор между ротором и статором газа с молекулярной массой больше, чем у откачиваемого газа,

Известен объемный насос, в котором инертный газ, в приведенном примере азот, нагнетается в рабочее камеры насоса так, чтобы уменьшить парциальное давление хлористого аммония, получаемого при производстве нитрида кремния. Действительно, в элементах насоса, находящихся под высоким давлением, хлористый аммоний осаждается на стенках статора и ротора. Введение азота уменьшает парциальное давление хлористого аммония так, что не происходит его осаждения на стенках. В данном случае вводимый газ (азот) имеет молекулярную массу ниже, чем у откачиваемого газа.

Таким образом, предметом изобретения является насос, содержащий ротор, вращающийся в статоре с заданным зазором, который используется для откачки газа или смеси газов с заданной молекулярной массой, и отличающийся тем, что он содержит средства для нагнетания в упомянутый зазор газа с более высокой молекулярной массой, чем молекулярная масса откачиваемого газа или смеси газов.

В предпочтительном варианте реализации изобретения это средство содержит по крайней мере одну форсунку, пересекающую статор и выходящую в зазор между ротором и статором, причем эта форсунка соединена с источником газа регулируемой производительности.

В качестве варианта средство содержит многочисленные отверстия в статоре, или множество прорезей в стенке статора, или часть статора может быть пористой, причем эти отверстия соединены с источником газа регулируемой производительности.

В одном из конкретных примеров реализации изобретения насос имеет несколько ступеней и по крайней мере одна из них содержит указанное средство нагнетания.

Предпочтительно, чтобы расход нагнетаемого газа в 3-15 раз превышал расход откачиваемого газа.

На фиг.1 дан график, представляющий зависимость объемного расхода S от давления Р для насоса с различными значениями зазора; на фиг.2 - схематически изображен многоступенчатый насос Рутса; на фиг.З - осевой разрез ступени насоса Рутса, снабженного средством, согласно изобретению.

Изобретение уточняется на примере насоса, в частности многоступенчатого насоса Рутса, но оно применимо к любому типу объемного насоса типа крыльчатого, цилиндрического или конического со спиральной канавкой, насоса с двойным винтом и т.д.

На фиг.2 схематически показан многоступенчатый насос Рутса, имеющий три ступени 10, 20 и 30 и содержащий соответственно статоры 11, 21, 31 и роторы 12, 13; 22, 23; 32, 33. Позицией 4 обозначен впуск ступени 10, 14 - выпуск ступени 10 и впуск

ступени 20, 24 - выпуск ступени 20 и впуск ступени 30, 34 - выпуск ступени 30.

На фиг.З, изображающей третью ступень насоса, предусмотрено средство для нагнетания в зазор 35 между ротором и ста5 тором ступени газа с более высокой молекулярной массой, чем у откачиваемого газа. Это реализуется, например, с помощью форсунки 40, выполненной в статоре и сое; диненной со вспомогательным источником

0 газа регулируемой производительности (на чертеже не показано).

Очевидно, что может быть использовано любое другое средство для нагнетания газа, например многочисленные отверстия

5 в стенке статора, прорезь в статоре, пористая часть стенки статора и т.д.

Например, при откачке гелия с молекулярной массой 4, можно нагнетать азот с молекулярной массой 28, Предпочтитель0 но, этот газ может подаваться с расходом, в несколько раз превышающим расход откачиваемого газа, например с расходом, в 3-15 раз превышающим расход откачиваемого газа.

5 Этот нагнетаемый газ образует что-то вроде молекулярного уплотнения, которое препятствует продвижению молекул откачиваемого газа в направлении выпуска-впуска, так что производительность насоса

0 улучшается.

Регулируя расход нагнетаемого газа и/или его молекулярную массу, можно изменить характеристики работы насоса, в частности, заставить рабочую точку насоса

5 перейти с данной характеристики на фиг.1 на другую характеристику, как если бы был изменен зазор в насосе.

Может быть предусмотрено нагнетание газа в нескольких ступенях насоса, напри0 мер в двух последних ступенях.

Изобретение применимо к любому типу объемного насоса.

Форму л а и з о б р етения

1. Объемный насос, содержащий ста5 тор, установленный в нем с зазором с возможностью вращения и образования полости откачиваемого газа с определенной молекулярной массой ротор, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен средством подвода в зазор газа, молекулярная масса которого превышает молекулярную массу откачиваемого газа.

2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что средство выполнено в виде, по меньшей мере, одной форсунки, размещенной в статоре и сообщенной с источником газа регулируемой производительности.

3.Насос по п.1,отличающийся тем, что средство выполнено в виде,по меньшей мере, одного канала в статоре, сооб

щенного с источником газа регулируемой производительности.

4.Насос по п.1,отличающийся тем, что средство выполнено в виде пористого участка стенки статора, сообщенного с источником газа регулируемой производительности.

5.Насос по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что он выполнен многоступенчатым, при этом по меньшей мере одна из ступеней имеет средство подвода газа.

Использование: в насосостроении. Сущность изобретения: насос содержит статор, и установленный в нем с зазором с возможностью вращения и образования полости откачиваемого газа с определенной молекулярной массой ротор. Насос содержит также средство подвода в зазор газа, молекулярная масса которого превышает молекулярную массу откачиваемого газа. Средство может быть выполнено в виде одной или нескольких форсунок, размещенных в статоре и сообщенных с источником газа регулируемой производительности, или одного или нескольких каналов в статоре, сообщенных с источником газа регулиру емой производительности, или в виде пористого участка стенки статора, сообщенного с источником газа регулируемой производительности. Насос может быть выполнен многоступенчатым, при этом по меньшей мере одна из ступеней имеет средство подвода газа. 4 з.п.ф-лы, 3 ил. сл

istf

1(Н ТО-з 10-2 Ю-1 1 10 102 -pfmb

we.i

3032

31

Фиг.3