Ротационный молекулярный вакуум-насос Советский патент 1934 года по МПК F04D19/04 

В современной вакуумной техник, при производстве ламп и электронных приборов, применяются масляные насосы (капсельного типа), ртутно-паровые (типа Лангмюра) и молекулярные (типа Гольвега). Масляные насосы, наиболее широко распространенные, осуществляют вакуум порядка не свыше 0,001 мм ртутного столба и потому применяются чаще всего, как насосы для предварительной откачки. При применении их высокий вакуум достигается или откачкой ртутными насосами или насосами Годьвега, или, наконец, применением электрохимических способ:в.

Насосы ртутно-паровые осуществляют сколь угодно высокий вакуум, но при их употреблении необходимо применять средства для удаления из откачиваемого резервуара ртутных паров.

Молекулярные насосы Гольвега наиболее совершенны из всех иглеюшихся и единственный их недостаток-дороговизна, обусловленная конструктивными особенностям. Они имеют зязор между вращающимся цилиндром и кожухом в несколько сотых долей (от 3 до 5) миллиметра, при рабочем числе оборотов от 8000 до 4500 в минуту. Это обстоятельство заставляет изготовлять их очень тщательно и делает их дорогими, а,

(415)

кроме того, насос оказывается очень чувствительным. Попадание сора и, особенно, ссколков стекла в рабочее пространство, неизбежное прц- применении такого насоса и производстве, выводит его из строя. Сборка после ремонта или требует работы тонких рук.

Потребность в дешевом надежном насосе для высокого вакзума, таким образом, оказывается неудовлетворенной, и развитие техники мощных электронных ламп разборного типа задерживается вследствие отсутствия такого насоса.

В предлагаемом ротационном мо.;екулярном вакуум-насосе, работающем со вспомогательным насосом, служащим для получения форвакуума, между непроницаемыми для воздуха или газа пластинами закреплен полый цилиндр из пористого материала, внутренняя полость которого соединена с откачиваемым резервуаром.

При вращении цилиндра, внутри него, давление воздуха или газа уменьщается, так как молекулы газа вследствие центробежной силы, попадая в поры вращающегося цилиндра,не могут возвратиться обратно внутрь цилиндра, а стремятся к наружной поверхности его.

Скорость образования вакуума и мощность насоса зависят от размеров циЛИН ipa и от скорости его вращения, а также от размера пор н от толщины пористой стенки.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный .разрез ротационного молекулярного вакуум-насоса; фиг. 2, 3 и 4- то же, видоизменений его; фиг. 5- устройство уплотнения и электродвигателя; фиг. 6-поперечный разрез внутреннего цилиндра.

Ротационный молекулярный вакуумнасос состоит из полого цилиндра 1, выполненного из необожженной керамической массы и закрепленного между двумя непроницаемыми для воздуха или газа пластинами (фкг. 1) Внутренний цилиндр 4 с отверсгиями 3 служит каркасом, Соединяющими крышки-пласти 11Ы полого цилиндра 1. Через отверстия 3 воз. или газ ия полости цилиндра 4 поступает к внутре П ёй поверхности пористого цилиндра 1. Цилиндр 1 установлен в шариковом подшипнике 6 и подпятнике 7 и посредством шкива 8 приводится во вращение с большим числом оборотов. Трубка цилиндра 4 опущена в стакан 9, наполненный ртутью, образующей затвор, а воздуу. или газ из откачиваемого резервуара поступает Б пол jcTb цилиндра по трубке 5, для увеличения вращения поступающего в ци.пиндр, уже предварительно разреженного, .воздуха или газа по оси цилиндра 4 установлены лопасти 2 (фиг. 6). Полый цилиндр 1 быть выполнен из тонкой металлической ленты с ыелкими отверстиями, плотно свернутой во много слоев по образующей цилиндра (фиг. 2), или может быть выполнен из тонких металлических дисков (фйг. 3) с мелкими отверстиями, набранных на цилиндр 4; поверхиость металлической ленты и дисков должна быть шероховатой или испещренной. В видоизменении на фиг. 4 полый цилиндр 1 выполнен из непроницаемого для воздуха или газа материала и свабл ен отверстиями, в которые вставлены пучки 1а тонкой металлической проволоки, промежутки между которой играют роль пор. Весь насоспо.«ещается в герметически закрытом кожу.хе,

Вместо .- затвора может быть применен сухой onKys -sHb;: злтвор, показанный на фиг. 5. Полый цилиьмо 1,

вращающийся в подшипниках 6, помещен в неподвижном герметическом кожухе 11 с неподвижным дном 10. На конце короткой трубки внутреннего цилиндра 4 укреплен металлический диск 1 с насаженной по периферии его дисковой щеткой 15 из тонкой металлической проволоки. Щетка 15 плотно прилегает к конусной поверхности 17 утолщения дна 10; вращающаяся щетка 15 играет роль полого цилиндра и служит дл i откачивания газа из пространства 21. Для вращения цилиндра служит электродвигатель, причем или весь насос вместе с электродвигателем помещен в герметическом кожухе, или статор 18 электродвигателя расположен вне кожуха и отделен тонкостенным цилиндром 20 i3 сплава с большим сопротивлением (например, манганина).

Из кожуха 11 должен быть откачан газ до грубого вчкуума (например, до 0,1 мм ртутного столба). Этот грубый вакуум должен поддерживаться в ко жухе насоса во время его работы.

Когда в кожухе насоса создан грубый вакуум, но пористый цилиндр 1 еще не приведен во вращение, то газ или воздух, находящийся внутри пористого цилиндра и откачиваемого резервуара, будет диффундировать через поры цилиндра 1 внутрь кожуха, пока давление внутря откачиваемого резервуара и внутри кожуха не сравняется. Если после этого привести пористый цилиндр в- быстрое вращение, то молекулы газа, находящиеся внутри цилиндра 4, увлекаемые лопастями 2, придут во вращательное движение и через отверстия 3 устремятся к внутренней поверхности пористого цилиндра 1. Попадая в поры цилиндра 1, молекулы центробежной силой увлекаются к (ааружной поверхности пористого цилиндра. Вследствие этого внутри вращающегося пористого цилиндра давление газа уменьшается. А так как внутренняя полость цилиндра соединека только с откачиваемым резервуаром, в нем тоже должно уменьшаться дпвление. При налич; И ртутного уплотнения внутрь цилиндра газ проникнуть ни откуда не может. Со стороны наружной по зерхиости вращающегося порлстого циляндра 1 молекулы газа из кожуха ,иу:ь внутрь цил пглра не могут

так как при попадании в поры цилиндра они центробежной силой выкидываются обратно.

При выполнении насоса по форме, п6казанной ita фнг. 5, т. е. с уплотнением В виде дискт 16 со щеткой 15. резервуар, из которого откачивают воздух, .должен бшть соединен с трубой 12, а форвакуумный насос-с трубой 14. При неподвижном пористом цилиндре грубый вакуум, созданный в кожухе 11, через промежутки между проволоками щетки 15 распространится и на объем в откачиваемом резервуаре, так как нгподвин ная щетка 15 не может служить задержкой для газа. Если после того, как давление грубого вакуума установится в камере 11 и в откачиваемом резервуаре, привести во вращение пористый цилиндр 1-й сое.дииеи1 ую с нич дисковую плетку 15, то газ, находящийся внутри цилиндра 4 и увлекаемый лопастями во вращение, будет попадать на внутреннюю поверхность яористого цилиндра 1 и центробежной илой будет выталкиваться через поры к наружной новгрхности цилиндра.

Газ, находящийся в пространстве 21, цри соприкосновении с поверхностью вращающегося диска 16, обращенной к трубке 12, центробежной силой будет влекзться к периферии диска, а затем и к щетке 15.

Молекулы газа, попадая в промежутки между проволоками металлической щетки, -шлифующей конусную поверхность 17, будут центробежной силой угоняться внутрь кожуха 11, из которого и попадут через форвакуумный насос в атмосферу.

Таким образом, вращающегося пористого цилиндра 1 газ можег попадать только из объема откачиваемого резервуара. А так как внутри цилиндра количество газовых молекул должно убыаать за счет увлеченных через поры цилиндр. 1 центробежной силой в форвакуумный насос, то насос должен откачивать газ из приключенного к нему ре.е рву ара.

Предмет изобретения.

1.Ротационный молекулярный вакуумнасос, работающий со вспомогательным насосом, служащим для получения форвакуума, отличающийся тем, что закрепленный между непроницаемыми для воздуха пластинами и вращаемый полый цилиндр 1 выпотнен из пористого материала, внутренняя полость какового цилиндра соединена трубкой 5 с откачиваемым резервуаром (фиг. 1).

2.Видоизменение насоса по п. 1, отличающееся тем, что полый цилиндр 1 (фиг. 2) выполнен из нескольких слоев тонкой металлической ленты, имеющей большое число мелких отверстий.

3.Видоизменение насоса по п. 1, отлич.чющееся тем, что полый цилиндр 1

.(фиг. 3) выполнен из тонких металлических дясков, снабженных мелкими отверстиям.

4.Видоизменение насоса по п. 1, отличающееся чем, что цолый цилиндр 1 выполнен нз непроницаемого для воздуха материала и снабжен отверстиями, в которые вставлены пучки 1а из тонкой проволоки (фиг. 4).

5.При насосе по п.и. 1 - 4 применение ртутного здтвора (фаг. 1) или затвора (фиг. 5). состоящего из дксковол металлической щетки 15, насаженной по периферии диска 16, скрепленного с вращаемым цилиндром 1, каковая щетка прилегает к неподвижному дну 10 кожуха 11 насоса.

6.В насосе по п.н. 1-5 при 7енение для вращения ццлиндра электродвигателя, ротор 19 которого по.исщен внутри цилиндра 20, прикое пе но,-о к кожуху насо-:а, а ста гор 18 расположен вне кожуха.

7.При насосе по п.п. 1-6 применение установленных по оси цилилдра 4 лопастей 2 (фиг. 1, 6), имеющих целью увеличить вращение поступаюн1его в насос предварительно р.ЗрежениоРо воздуха. фиг.2 ГУ СУ JN - .3f Vj j Щ /pi ШМВШННШЕ feH: .eyjrisajS j p i . фиг.З Ф«г4 .6