Диссертация (1025802), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Степени насоса образованыпроточными частями с различными откачными параметрами. Первая ступеньрасполагается в зоне всасывания. Номера остальных считаются по порядку,начиная с первой и заканчивая ступенью расположенной максимально близко кзоне нагнетания.абРисунок 4.10. Конструктивная схема МВВНа – одноступенчатый; б – многоступенчатый; 1 – ротор; 2 – статор;3 – корпус; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнетательный патрубокКаналы молекулярно–вязкостной проточной части насоса выполнены насмежных поверхностях ротора 1 и статора 2. Статор закреплен в корпусе 3.129Ротор устанавливается в корпусе на керамических подшипниках качения, либона магнитном подвесе и приводится в движение с помощью высокочастотногоэлектродвигателя, установленного непосредственно на роторе.
Газ поступает впроточную часть насоса через всасывающий патрубок 4 и выходит из насосачерез нагнетательный патрубок (либо несколько патрубков) 5 непосредственнов атмосферу или откачивается форвакуумным насосом.Рисунок 4.11. Конструктивная схема двухпоточного горизонтальногоодноступенчатого МВВН1 – ротор; 2 – статор; 3 – корпус; 4 – всасывающий патрубок; 5 –нагнетательный патрубокТехническаяпроблема,решениекоторойобеспечиваетсяприосуществлении многопоточного молекулярно-вязкостного вакуумного насоса,заключается в том, что быстрота действия существующих молекулярныхвакуумных насосов и одноступенчатых молекулярно-вязкостных вакуумныхнасосов ограничивается площадью поперечного сечения каналов, в которуюпопадает газ со стороны всасывания насоса.Фактором, ограничивающим увеличение быстроты действия насоса,является площадь каналов насоса, в которые попадает газ со сторонывсасывания.Числоканаловпроточныхчастеймолекулярныхнасосовограничено шириной межканального расстояния, размер которого обеспечиваетсокращение потока газа перетекающего из канала в канал через зазор между130корпусом и ротором.
Увеличение высоты канала приводит к увеличениюбыстроты действия насоса за счет увеличения площади канала. Высота каналовограничивается влиянием подвижной поверхности на течение газа в канале, таккак при значительном увеличении высоты канала снижается импульсколичества движения, передаваемый потоку газа от подвижной поверхности.При этом возможно образование застойной зоны в канале (ближе к его верхнейгранице) и как следствие увеличение обратного потока газа, что в итогеснижает быстроту действия насоса. Ширина каналов ограничена диаметромротора, на котором они выполнены.
Увеличение ширины канала повышаетбыстроту действия насоса за счет изменения площади канала. При этомснижается влияния боковых поверхностей газа на течение газа в канале, чтоможет привести к уменьшению направленного потока газа и увеличениюобратного потока газа, что в итоге снижает быстроту действия насоса.Преимуществом конструкции многопоточного МВВН является увеличениебыстроты действия насоса кратно количеству проточных частей первойступени, в которую попадает газ при всасывании, без изменения габаритныхразмеров насоса, по сравнению с аналогичной однопоточной конструкции.На Рисунке 4.12. представлена конструктивная схема двухпоточноготрёхступенчатого МВВН.
Проточная часть двухпоточного МВВН содержит двепараллельно работающие проточные части с одинаковыми геометрическимиразмерами и одинаковыми откачными характеристиками. Конструкция МВВНпредставляет собой цилиндрический корпус 3, внутри которого коаксиальноустановлен ротор 1. В корпусе коаксиально друг другу закрепленынеподвижные статоры 2 с винтовыми каналами.Ступени многопоточного МВВН образованы проточными частями сразличными откачными параметрами. Первая ступень располагается в зоневсасывания.
Номера остальных считаются по порядку, начиная с первой изаканчивая ступенью расположенной максимально близко к зоне нагнетания.131Рисунок 4.12. Схема двухпоточного многоступенчатого молекулярно–вязкостного вакуумного насоса с подачей газа на первую ступень1 – ротор; 2 – статор; 3 – корпус; 4 – всасывающий патрубок;5 – нагнетательный патрубок; 6 – валСтатор первой ступени имеет каналы только на одной из сторон,обращенной к ротору. Все остальные статоры имеют каналы с обеих сторон.Ротор МВВН представляет собой вал 6 с закрепленными на нём роторамипроточной части. Каждый ротор проточной части чередуется с ответнымстатором. Радиальный зазор между роторными ними не должен превышать0,15·10-3 м. Газ из всасывающего патрубка 4 поступает на вход проточных132частейнасосаи,разделившисьнадвапотока,откачиваетсядвумяпараллельными проточными частями насоса (направление движения газапоказано стрелками).
Первая ступень левого потока образована каналами навнутренней поверхности статора и каналами внешней поверхности ротора.После первой ступени газ поступает во вторую, затем в 3, 4 и 5-ю ступени,образованные, соответствующими каналами. С выхода последней пятойступени газ через выходное отверстие движется из полости насоса вокружающую атмосферу или специальный газосборник. Ступени правогопотокааналогичнылевому,нонаправлениевинтовыхканаловпротивоположное относительно каналов левого потока.По данной схеме был выполнен многоступенчатый двухпоточный МВВН35, внешний вид, которого показан на Рисунке 4.10.При использовании в качестве материала для изготовления роторныхбарабанов алюминиевого сплава АК6 (предел текучести σ0,2=3,1∙108 Па,плотность ρ=2,75∙103 кг/м3) при значении коэффициента запаса по текучестиkt=1,5, допустимая скорость вращения внешнего ротора не должна превышать274 м/с.
Максимальная быстрота действия МВВН с диаметром внешнего ротораD = 0,3 м составляет Sн = 0,12 м3/с.На Рисунке 4.13. представлена схема исполнения двухпоточного МВВН с5–ю проточными частями в каждом потоке [157, 158]. На Рисунке 4.14. схемадвижения газа в проточных частях насоса. Каждый поток насоса содержитчетыре параллельно работающие молекулярно–вязкостные проточные части содинаковыми конструктивными параметрами и одинаковыми откачнымихарактеристиками, а пятая проточная часть – последовательно с первымичетырьмя.133Рисунок 4.13.
Схема двухпоточного многоступенчатого молекулярно–вязкостного вакуумного насоса1 – корпус; 2 – всасывающий патрубок; 3 – нагнетательный патрубок;4, 8, 9 – статор; 5, 11, 12 – ротор; 6 – вал; 7 – кольцевая полость; 10 – перемычкиротора; 13 – периферийные окна; 14 – кольцевая проточка; 15, 16, 17 – каналы встаторе; 18, 19 – коллектор; 20 – каналы в корпусе; 36 – клапаны134Рисунок 4.14. Схема движения газа в двухпоточном многоступенчатоммолекулярно–вязкостном вакуумном насосе (позициями показаны потоки газа)Преимуществом многоступенчатых МВВН [154, 157 – 160] с разнымиспособами подвода газа на первую ступень является увеличение быстротыдействия насоса при сохранении габаритных размеров.
В связи с тем, чтомолекулярно–вязкостная проточная часть может работать в широком диапазонедавлений газа, МВВН также может работать в широком диапазоне давленийпри наличии или без дополнительных форвакуумных средств откачки.135Многопоточный молекулярно-вязкостный вакуумный насос параллельногодействия (Рисунок 4.13.) содержит корпус 1 со всасывающим 2 инагнетательным 3 патрубками. Между внешним статором 4 и внутреннимротором 5, соединенным с валом 6, расположены коаксиально промежуточныеступени. На смежных поверхностях статоров и роторов выполнены винтовыеканалы молекулярно-вязкостной проточной части насоса с одинаковой формойпрофиля.
В корпусе 1 вокруг внешнего статора 4 образована кольцевая полость7, сообщенная со всасывающим патрубком 2. Статоры 8 и 9 промежуточныхступеней выполнены из двух частей, каждая из которых закреплена однимконцом в корпусе.Через зазор между ними пропущены перемычки 10,соединяющие смежные роторы 11 и 12 между собой.
В роторах и статорахвыполненыпериферийные окна 13. Во внешнем статоре 4 выполненавнутренняя центральная кольцевая проточка 14. В каждой части статоров 8 и 9промежуточных ступеней и внешнем статоре 4 со стороны кольцевой проточки14 выполнены сквозные каналы 15, 16 и 17. В корпусе с обеих торцевыхсторон закреплены коллекторы 18 и 19, куда через отверстия 20 в корпусевыведены примыкающие к ним каналы в статорах.Поток газа 21, попадая во всасывающий патрубок 2, разделяется на дваравных потока 22 и 23.
Схема движения потоков газа показана стрелками нафиг.2. Поток газа 22 разделяется на равные потоки 24, 25, 26 и 27, количествокоторых определяется количеством проточных частей насоса, одновременнооткачивающих газ из всасывающей полости насоса. Поток газа 23 разделяетсяна равные потоки 28, 29, 30, 31, количество которых определяется количествомпроточных частей насоса, одновременно откачивающих газ из всасывающейполости насоса. На фиг. 1, 2 показано по четыре проточные части в левой иправой частях насоса.
Количество проточных частей, соединенных свсасывающим патрубком, определяется быстродействием насоса, которуюнеобходимо обеспечить, но ограничено прочностными свойствами материаларотора и размером всасывающего патрубка.136Поток газа 28 с периферии ротора 11 движется по каналам проточнойчасти насоса в центр ротора, а затем через каналы 17 в статоре 4 в коллектор 19.Потоки газа 29 и 30 с периферии ротора движутся по каналам проточной частинасоса в центр ротора, а затем через каналы 15 в статоре 8 в коллектор 19, гдеобъединяются с потоком 28 в поток 32.Из коллектора 19 поток газа 32поступает через каналы 16 в статоре 9 в центральную часть ротора навсасывание последней ступени насоса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
