Двухроторные насосы
Лекция №11
Двухроторные насосы (насосы Рутса)
Принцип работы насосов Рутса, предложенный в 1857 г впервые был успешно использован в доменных воздуходувках, сейчас такие насосы успешно используются в вакуумной технике в качестве механических бустерных насосов ( т.е. вспомогательных насосов, улучшающих работу последовательно соединенных с ними высоковакуумных диффузионных) насосов.
Рис.25
1 - впускной патрубок (фланец),
2 - корпус,
3 – роторы, выполненные в форме “восьмерок”,
4 - вал,
5 - выпускной патрубок (фланец)
Насос использует два встречно-вращающихся ротора, выполненных в форме восьмерок . Принцип работы насоса (рис. 25) основан на том, что роторы 3 при вращении захватывают карманом, образованным боковой поверхностью ротора и статора, порцию откачиваемого газа из области, находящейся у впускного патрубка, и переносят его в область выхлопного патрубка. Обязательным требованием к конструкции роторов является чрезвычайно высокая точность их изготовления. При их встречном вращении величина зазора δ между поверхностями роторов не должна превышать 0,05 мм, при этом касание роторов недопустимо, т.к. приводит к их разогреву и заклиниванию. Увеличение зазора δ приводит к увеличению обратного потока газа и к снижению эффективности работы.
Рекомендуемые материалы
Обычно двухроторный насос устанавливают между механическим и диффузионным насосами. Двухроторный насос может работать с выхлопом в атмосферу, но это не рекомендуется из-за большого обратного потока газов через зазоры δ , а также из-за нагрева насоса, приводящего его к заклиниванию.
Геометрическая быстрота действия насоса:
SГ = 2πRWn0.5/60 [м3*с-1]
где R– радиус ротора , м
W - ширина ротора (статора), м
2 – количество роторов
0,5 – коэффициент, учитывающий относительный объем карманов ,
образуемых ротором и статором
n – частота вращения роторов, с-1
(Частота вращения роторов составляет 1500 – 4000 об/мин или n25-70 с-1)
Суммарный поток газа, откачиваемый насосом:
Q = Q пр – Q обр [ м3*Па/с]
где Q пр ,Q обр – прямой и обратный потоки, соответственно.
Это выражение можно записать более подробно:
[м3*Па/с]
где P,Pобр – впускное и обратное давление насоса соответственно, Па
Uδ – суммарная проводимость зазоров (между роторами и между корпусом
и роторами), которые определяют обратный поток, м3*с-1
Разделив левую и правую части уравнения на Р получаем значение быстроты откачки: [м3*с-1]
Сервантес - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
График зависимости быстроты действия двухроторного насоса от впускного давления показан на рис. 26. Из этого графика видно, что наибольшей быстротой действия насос обладает в области 102 –10-2 тор (104-1Па), т.е. в той области где малоэффективными являются как механический (масляный), так и диффузионный насосы, что объясняет эффективность создания вакуумных агрегатов, состоящих из трех последовательно соединенных насосов: диффузионного, двухроторного, вращательного механического.
Рис.26
Типовые насосы: ДВН – 500 (Россия) быстрота действия SH = 500 л*с-1
ЕН – 500 (Англия “Эдвардс”) SH = 500 л*с-1