МЕХАНИЧЕСКИЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС Советский патент 1968 года по МПК F04C25/02 

; , .1

Известны механические вакуумные насосы с масляным уплотнением, содержащие одну или несколько параллельно работающих камер, каждая из которых снабжена торцовыми дисками, имеющими всасывающие окна, и эксцентрично установленным ротором с прорезью для пластины.

В предложенном насосе профиль внутренней рабочей поверхности камеры образован дугами двух окружностей, соединенными отрезками прямых линий; пластина щарнирно укреплена в стенке камеры, а торцовые диски установлены с возможиостью вращения синхронно с ротором, совершающим планетарное движение.

Такое выполнение насоса позволяет повысить быстроту откачки.

Кроме того, в предложенном насосе для осуществления двухступенчатого сжатия в каждой камере и повыщения предельного вакуума пластина может быть выполнена с перепуск1ными окнами.

На фиг. 1 схематически изображен одноступенчатый насос с двумя параллельно работающими камерами, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 2-13 - различные положения одноступенчатого насоса, иллюстрирующие его работу; на фиг. 14 - двухступенчатый насос с двумя параллельно работающими камерами, продольный и поперечный разрезы

на фиг. 15-26 - различные положения двухступенчатого насоса, иллюстрирующие его работу. Насос содержит две параллельно работающие камеры / и 2, профиль внутренней рабочей поверхности каждой из которых образован дугами двух окружностей, описанными заданными радиусами из заданных центров и соединенными отрезками прямых линий. Торцовые диски 3 vi 4 камер установлены с возмолсностью вращения вокруг приводной оси. На них насажены с больщим эксцентриситетом цапфы роторов 5, совершающих планетарное движение вместе с торцовыми дисками

вокруг условной оси камеры (она совпадает с осью вращения привода). В дисках 4 предусмотрены всасывающие окна 6. Ротор имеет нрорезь для пластины 7, щарнирно укрепленной одним концом в стенке камеры. Радиус

закрепленного конца пластины выбран таким, чтобы щель между головкой пластины и гнездом в камере имела бы достаточно большое сопротивление перетеканию газа со стороны выхлопа на сторону вакуума, т. е. щель должна иметь достаточную для этой цели протяженность и малый зазор. Незначительные окружные скорости в шарнирной части пластины при качании последней позволяют выбирать малые зазоры и надежно уплотнять входную

Для создания надежного масляного уплотнения свободный конец пластины имеет радиус скругления, равный или несколько меньший , чем у работающей с ней ,в паре части камеры.

В одноступенчатом насосе в правой части камеры сжатие газа происходит одновременно и пластиной и ротором при движении ротора к свободному концу пластины, и выхлоп осуществляется через клапан 5; в левой части камеры происходит двойное сжатие; сначала пластиной, а затем с выхлопом в атмосферу через клапан 9 - ротором.

В двухступенчатом насосе в пластине предусмотрены перепускные окна 10, и газ после сжатия в правой части камеры пластиной и ротором перетекает через них в левую часть, где сжимается сначала пластиной, а затем ротором и выбрасывается через клапан 5.

Максимальная линейная скорость свободного конца пластины будет при ф 0 и нулевая - в крайних положениях, что обеспечивает плавность работы пластины.

В камере также предусмотрены перепускные каналы // и 12 для уменьщения влияния вредного пространства.

Принцип действия одно- и двухступенчатого насосов можно видеть на представленных фиг. 2-13 и 15-26. Через вал вращение получает сделанный с ним за одно целое диск S, в котором посажена цапфа ротора. Пластина не дает возможности отставать по фазе второй цапфе ротора, и диск 4 будет вращаться синхронно с диском 3. Для частичной балансировки ротор второй камеры сдвинут по фазе на 180°; вторая камера дает возможность сгладить пульсацию всасываемого газа и увеличить общую быстроту откачки.

В одноступенчатом насосе газ через входной патрубок 13 попадает в кольцевую полость 14 промежуточной крышки 15 и через всасывающие окна в дисках 4 поступает в камеру. Окна в дисках вместе с пластиной составляют золотниковое устройство, которое позволяет чередовать напуск газа в левую или правую части камеры при увеличении объема в одной из них, и прекращение напуска, когда в соответствующей части камеры происходит процесс сжатия газа.

В правой части камеры выхлопной клапан 8 расположен верхней кромкой своего внутреннего канала совпадающим с критической точкой положения ротора, цри котором в нижней правой части камеры между стенкой последней, пластиной и ротором образуется минимальный объем (). До окончания выхлопа газа и излишков масла из защемленного объема ротор отделяет верхнюю правую часть камеры, в которой происходит всасывание, от нижней части. Затем в последней начинает увеличиваться объем и создаваться разрежение, ротор перешел критическое положение, и во всю правую часть камеры до происходит всасывание откачиваемого газа. Конец всасывания совпадает с перепуском газа из нижней левой части камеры по

каналу 11 в ее верхнюю часть. Перепуск заканчивается в критической позиции а; «285°, дальнейшее сжатие производится ротором, а пластина начинает сжимать захваченную порцию газа в правой части камеры. После позиции ф 0° происходит двойное сжатие - ротором и пластиной, пока в критической точке газ с излишками масла не будет выброшен в атмосферу. Циклы всасывания и выхлопа в левой и правой частях камеры, разделенной пластиной, поочередно повторяются, создавая двухтактную работу насоса в одной камере. В двухступенчатом насосе (фиг. 15-26) газ

из откачиваемого объема через патрубок IS поступает в подковообразную щель 16 промежуточной крышки 15. Когда всасывающие окна в дисках 4 совпадают со щелью, откачиваемый газ заполняет камеру (примерно с позиции для первой камеры и со сдвигом в 180° - для второй). Пластина из крайнего правого положения, набирая скорость, пойдет влево, перепускные окна 10 в пластине уходят в глубь ротора. Газ будет заполнять

правое верхнее пространство камеры, в котором, начиная с позиции ф 0° создалось некоторое разрежение. При ротор проходит критическую точку, когда в правой нижней части камеры между стенками последней,

пластиной и ротором образуется минимальный объем. Защемленный в нем газ и излишки масла перепускаются через канал 12. При дальнейшем движении пластины и ротора в этой части объем начинает увеличиваться,

создается разрежение. Теперь вся правая часть камеры (при отрыве ротора от камеры) заполняется откачиваемым газом. В позиции а «300° процесс всасывания в основном заканчивается, окна 6 перекрываются (сходят с подковообразной щели, оставаясь сообщенными с камерой). При выбранной форме окон 6 до момента критической точки 0,285°, соответствующей минимальному объему в нижней левой части камеры, окна не переходят пластину, в

это время происходит через канал // перепуск защемленного газа и масла, заканчивающийся при ая«285°. С этого же момента начинается перемещение окон 6 на левую сторону камеры, где увеличивается объем и создается разрежение. Окна 10 в пластине открываются, начинается перепуск газа в левую часть камеры. Пластина в позиции а 360°, преодолевая лищь силы трения ее о стенки камеры, с которыми она имеет гарантированный зазор,

смазываемый маслом, и давление перетекающего через окна в пластине газа, проходит точку максимальной скорости и вытесняет к позиции (420°) газ в левую часть камеры. Окна 10 закрываются, а оставшийся защемленный объем до критической точки , как было описано выще, перепускается через канал 12. Цикл всасывания в правой части повторяется, а в левой - отсеченный объем будет сжиматься сначала только пластиной (до критической

нижней части будет минимально возможным, в работу вступит ротор. Перепускной канал 11 кончился, газ и излишки масла вытеснены при постепенно приближающейся линейной скорости свободного конца пластины к нулю, ротор отсекает и окончательно сжимает газ до давления выхлопа через клапан 9.

Сглаживание пульсаций происходит в результате того, что непосредственный напуск газа в камеру происходит примерно в течение 255°, а сдвиг фаз обеих камер позволяет как бы «наложить концы подковообразной щели 16, т. е. в момент малого роста или убывания объемов всасывающих частей камер щель работает на обе камеры, а при максимальном - на одну.

Как в одноступенчатом, так и в двухступенчатом насосе, рабочие камеры имеют торцовое уплотнение: цилиндрическая часть вращающихся дисков имеет маслосгонную резьбу, а по кромкам дисков образуется масляное кольцо под действием центробежных сил вращающихся дисков.

В описанной конструкции насоса максимально использовано полезное сечение рабочей камеры, что позволило увеличить быстроту откачки. Значительно сокращены поверхности трения, ротор работает на трение с камерой лишь малую часть рабочего цикла. Насос сохраняет и преимущество плунжерных насосов.

т. е. наряду с трением скольжения имеется и трение качения. Значительное повышение числа оборотов предложенного насоса приведет к лучшей стабилизации его в работе, хорошему уплотнению торцовой кромки жидкостным кольцом при хороших условиях смазки дисков вращения и значительному росту производительности при тех же габаритах.

10

Предмет изобретения

1.Механический вакуумный насос с масляным уплотнением, содержащий одну или несколько параллельно работающих камер, каждая из которых снабжена торцовыми дисками, имеющими всасывающие окна, и эксцентрично установленным ротором с прорезью для пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения быстроты откачки, профиль внутренней рабочей поверхности камеры образован дугами двух окружностей, соединенными отрезками прямых линий, пластина шарнирно укреплена в стенке камеры, а торцовые диски установлены с возможностью вращения синхронно с ротором, соверщающим планетарное движение.

2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью осуществления двухступенчатого сжатия в каждой камере, пластина выполнена с

перепускными окнами. В 74 2 В

J3 6