Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Схема вращательного пластинчато-статорного насоса показана на рис. 19, где

1 - впускной патрубок,

2 - корпус,

3 - пластины,

4 - ротор,

5 - выпускной патрубок,

6 – выпускной (шариковый клапан),

7 – масло,

8 – пружина между пластинами (не

обязательно).

Рабочие зоны насоса :

I – область всасывания,

II – область переноса,

III – область сжатия.

Рис.19

Насос состоит из стального ротора 4, закрепленного эксцентрично внутри стального корпуса 2. Две пластины 3 скользят внутри ротора 4 и плотно прижимаются к внутренним стенкам корпуса 2 с помощью пружины 8 или центробежной силой. При вращении ротора с пластинами откачиваемый газ по впускному патрубку 1 входит в область всасывания I, которая расширяется. Затем газ захватывается следующей пластиной, образуя область переноса II, переносится к впускному патрубку 5, образуя область сжатия, где сжимается до атмосферного давления и выбрасывается из насоса через клапан 6.

“Геометрическая” быстрота откачки (измеряемая на входном отверстии статора) составит:

S_г=2V₁*n/60 [м³*с^-1]

где V₁- максимальный объем всасывающей области, м³

V₁

n – частота вращения ротора, с^-1;

D – диаметр статора, м;

d – диаметр ротора, м ;

W – ширина ротора (статора), м.

Максимальная быстрота действия S_max меньше геометрической из-за влияния впускного патрубка, ограничивающего пропускную способность

S_max =

где U – проводимость впускного патрубка 1.

Реальная быстрота откачки меньше максимальной геометрической из-за обратного потока газов и натекания. Суммарный поток газа, проходящий через насос:

Q = Q _пр – Q _обр

Q _пр , Q _обр – прямой и обратный потоки газа в насосе.

Из уравнения стационарного потока (существующего в насосе ):

Q = Q _пр – Q _обр = S_maxP - Q_обр

где P - впускное давление насоса, Па

В соответствии с определением понятия предельный вакуум P^I мы можем записать:

если P = P^I , то Q = 0, откуда Q_пр=Q_обр

Q = 0 = S_maxP^I – Q_обр, откуда Q_обр = S_maxP^I

тогда S_нP = S_max P - S_maxP^I

Если мы разделим все выражение на Р, то получим

Если выразить S _max через геометрическую быстроту действия насоса, то получим:

S_н =

На рис. 20 представлена зависимость быстроты действия насоса ВН-494 от давления.

Видно, что только при атмосферном давлении S_н приближается к S_г.

Рис. 20 Быстрота откачки как функция впускного давления для вращательного масляного насоса ВН-494.

Лекция №10

Жидкосно–кольцевые вакуумные насосы

Жидкосно-кольцевые вакуумные насосы являются видом механических вакуумных насосов. Отличительной особенностью этих насосов является статор, сформированный из жидкости. Рабочая жидкость вращается в корпусе насоса с помощью крыльчатого ротора (импеллера) и образует статор, герметично уплотняющий лопатки ротора. Образующаяся между статором и ротором серповидная полость (разделенная на части лопатками ) используется для перемещения откачиваемого газа.

Схема одноступенчатого насоса показана на рис. 21 ,

Рис.21а

где:

1 - всасывающий патрубок,

2 - корпус,

3 - импеллер,

4 - выпускной патрубок,

5 - вал,

6- уплотнения (набор уплотнитель-

ных манжет),

7 - шарикоподшипники ,

8 - шпонка,

9 - нажимная втулка,

10 - сливная пробка,

11- рабочая (уплотняющая)

жидкость,

12 - заглушка подшипников,

13 - шпонка импеллера, Рис.21б

14 - область выхлопа,

15 - область всасывания,

D_i - внешний диаметр импеллера,

d_i - внутренний диаметр импеллера – диаметр закрепления лопаток (ширина

ротора).

Как видно из схемы ось вращения импеллера эксцентрично закреплена относительно расточки корпуса насоса и вращающееся лопатки, погруженные концами в кольцо жидкости, образуют ряд последовательно движущихся (поворачивающихся) карманов, которые в области впускного патрубка увеличиваются в объеме, всасывая откачиваемый газ, а в области выпускного патрубка уменьшаются в объеме, сжимая газ до атмосферного давления и выбрасывая его в выпускной патрубок. Геометрическая быстрота откачки насоса:

S = V_P*m*n [м³*с^-1]

где V_p – максимальный объем кармана, образующегося в области всасывания, м³;

m –число лопаток импеллера (число карманов);

n – частота вращения импеллера, с^-1

Ориентировочно можно написать:

[м³*с^-1]

где h – глубина погружения лопаток в жидкость в области всасывания, м.

В качестве рабочей жидкости насоса обычно используют воду (при температуре около 15 ⁰С ) . Увеличение температуры жидкости ведет к увеличению давления и насыщающих паров и ухудшению вакуума (увеличению давления) и наоборот, снижение температуры улучшает вакуум, который может достигать 4*10² Па. Кроме воды могут использоваться этанол, фенол, метанол, эфиры.

На рис. 22 даны зависимости давления насыщающих паров от температуры для некоторых рабочих жидкостей.

Рис.22

Насос используется для откачки газов и паров в различных отраслях, начиная с откачки газов и паров из шахт и кончая созданием безмасляного низкого вакуума в электронной пищевой промышленности, сельском хозяйстве.

Преимущества насоса: безмасляный вакуум, большая (до 100 м³*с^-1) скорость откачки недостижимая другими типами насосов. Недостаток: возможность получения только низкого вакуума (ограниченного давлением насыщающих паров воды (~ 2.5*10³Па) или другой рабочей жидкости (метанол, этанол).

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.

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:

S_Г = 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 n 25-70 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,P_обр – впускное и обратное давление насоса соответственно, Па

U_δ – 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]

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 S_H = 500 л*с^-1

ЕН – 500 (Англия “Эдвардс”) S_H = 500 л*с^-1

Лекция №12

Диффузионные насосы

Диффузионный насос был одновременно изобретен в 1914 г в трех странах: в России, профессором Санкт-Петербургского Университета Боровиком, в Германии – инженером Геде и во Франции – Ленгмюром, поскольку к этому времени в мире появилась острая потребность в дешевом средстве получения высокого вакуума, необходимого для производства осветительных и приемно-усилительных ламп.

Принцип работы диффузионного насоса заключается в откачке молекул газа струей пара, переносящей откачиваемые молекулы из области впуска к выпускному патрубку. На рис. 27 показан принцип работы насоса с “прямым” диффузионным соплом. Главной частью такого насоса является расположенное в центре охлаждаемого водой или воздухом корпуса прямоточное расширяющееся сопло (сопло Ловаля).Струя паров масла или ртути выходящая из сопла со сверхзвуковой скоростью образует расходящийся конус и касаясь холодного корпуса, конденсируется на нем.

Рис.27

Молекулы откачиваемого газа, находящиеся в области впускного патрубка, попадая в струю пара переносятся этой струей к области выпускного патрубка насоса (к форвакуумной области насоса). Прямое сопло образует струю высокой плотности , в которую откачиваемым молекулам газа трудно проникнуть (диффундировать), что снижает скорость откачки (т.к. большая часть молекул газа отражается от струи обратно).

Характеристики

Список файлов лекций