Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Теоретические сведения. В связи с невозможностью получить сверхвысокий и высокий вакуум с помощью одного типа насосов, применяется сочетание 2-3 типов последовательно действующих




В связи с невозможностью получить сверхвысокий и высокий вакуум с помощью одного типа насосов, применяется сочетание 2-3 типов последовательно действующих насосов. Основным средством получения среднего вакуума (до 0,1 Па) являются механические форвакуумные насосы (for vacuum – предварительный вакуум). Вторую же ступень для получения высокого вакуума (до 10-4 Па) составляют пароструйные диффузионные насосы.

Механические вращательные насосы с масляным уплотнением относятся к насосам объемного действия и работают за счет периодического изменения объема рабочей камеры, куда поступает откачиваемый газ, который отсекается от вакуумного отверстия, сжимается в камере и выбрасывается в атмосферу.

В вакуумной технике применяются пластинчато-роторные, пластинчато-статорные и плунжерные (золот­никовые) насосы. Получение с помощью таких насосов пре­дельного вакуума с предельным давлением до 0,4 Па возможно лишь при заполнении маслом небольших зазоров между трущимися деталями. Для механических насосов используют масло ВМ-4 (рмас.пар=5∙10-3 Па), ВМ-6 (рмас.пар=10-6 Па).

 

Для откачки паров воды насосы снабжаются газобалластными устройствами, напускающими балластный газ (обычно воздух) в область сжатия или в область переноса.

Пластинчато-роторные насосы (рис. I. I). В них разделительная пластина 4 установлена на роторе.

1 - впускной патрубок; 2 - статор; 3 - ротор; 4 - пластины; 5 - пружина; 6 - масло; 7 - картер; 8 - выпускной клапан; I - область всасывания; П - область переноса; Ш - область сжатия  

Рис. 1.1. Схема устройства пластинчато-роторного механического вакуумного насоса

Она делит пространство между статором на три камеры: камеру всасывания – I ( или впускную), камеру переноса – II, камеру сжатия – III (или выпускную). В цилиндрическом статоре 2 вращается эксцентрично расположенный ротор 3, в прорези которого вставлены пластины 4 с пружиной 5. Во время вращения ротора пластины скользят по внутренней поверхности статора. При этом откачиваемый газ последовательно попадает в полости всасывания, переноса и сжатия. Из полости сжатия выхлоп в атмосферу происходит через выпускной клапан 8, когда давление сжимаемого газа достигает определенной величины (несколько больше атмосферного) выхлопной клапан находится под уровнем масла, что препятствует попаданию атмосферного воздуха в насос.

Пластинчато-статорный насос (рис. I. 2) принципи­ально не отличается от пластинчато-роторного.

1 - впускной патрубок; 2 - статор; 3 - ротор; 4 – пластина; 5 – масло; 6 - картер; 7 - выпускной клапан; 8 – пружина.  

Рис. 1.2. Схема устройства пластинчато-статорного механического вакуумного насоса

Он также состоит из цилиндрического статора 2, эксцентрично расположенного ротора 3, разделительной пластины 4, которая скользит в прорези статора и делит рабочий объем насоса на две части: впускную – I и выпускную – III. В зависимости от угла поворота ротора объемы этих камер меняются. По мере увеличения объема камера всасывания заполняется откачиваемой парогазовой смесью, при этом в выпускной камере происходит сжатие.

Как только давление достигает величины несколько превышающей атмосферное происходит выброс газовой смеси через выхлопной клапан 7 в атмосферу.

Схема устройства золотникового (плунжерного) насоса представлена на рис. I. 3.

 

1 - впускной патрубок; 2 - статор; 3 – ротор; 4 - золотник; 5 - шарнир; 6 - выпускной клапан  

Рис. 1.3. Схема устройства золотникового механического вакуумного насоса

В цилиндрической камере (статоре) 2 вращается эксцентрично расположенный ротор 3 с надетым на него плунжером (золотником) 4. Парогазовая смесь из объекта откачки поступает в полость всасывания I через окно в цилиндрической части плунжера, который скользит в шарнирной направляющей 5, свободно поворачивающейся в гнезде корпуса. При повороте ротора на некоторый угол от верхнего положения окно выходит из направляющего шарнира 5 и, таким образом, полость всасывания I соединяется с впускным патрубком 1. Одновременно в полости сжатия III происходит сжатие и выхлоп откачиваемой смеси через клапан 6.

Для всех этих насосов характерно то, что рабочей жидкостью в них является масло. Оно заполняет так называемые вредные пространства, из которых газ вытесняется при работе роторного механизма и исключает их влияние, ведущее к повышению остаточного давления.

Кроме того, масло уплотняет все зазоры в роторном механизме, благодаря чему обратное перетекание газа с выхода на вход становится ничтожно малым. Одновременно масло обеспечивает смазку и частичное охлаждение насоса.

Основным недостатком вращательных насосов с масляным уплотнением является наличие в них довольно большого потока в сторону откачиваемого объекта масляных паров, возникающих из-за термического разложения масла в местах контакта трущихся рабочих частей. Чтобы уменьшить этот обратный поток масляных паров, вблизи входного патрубка устанавливают различные маслоуловители и ловушки. Однако, и при их наличии не исключена возможность загрязнения этими парами элементов вакуумной системы и внутренних поверхностей откачиваемого объекта. С целью уменьшения предельного давления механические насосы делают двухступенчатыми. При этом одна из ступеней служит насосом предварительного разряжения для другой ступени.

Геометрическая быстрота откачки насосов Sr равна произведению объема рабочей камеры насоса Vк на число оборотов ротора в секунду (n/60):

м3/c, (1.1)

где К - коэффициент, показывающий, какую долю рабочей

камеры откачивает насос за один оборот ротора;

D - диаметр расточки статора, м;

d - наружный диаметр ротора или золотника, м;

Н – ширина рабочей камеры, м.

Пластинчато-роторный насос за один оборот совершает два цикла откачки (К =1,6), пластинчато-статорный и золотниковый - по одному циклу (К =1). Реальная скорость откачки насосов Sн оказывается меньше Sr из-за обратного потока газов и сопротивления входного патрубка насоса.

Производительность насоса Q равна разности прямого и обратного потоков:

Q=Qnp - Qобр., м3 Па/с, (1.2)

что можно записать как

Sнp=Smax p - Qобр, м3 Па/с, (1.3)

где р – давление откачиваемого газа у впускного патрубка

насоса. (Па);

Smax- максимальная быстрота откачки у конца впускного

патрубка насоса (м3/c).

Так как, согласно определению, насос перестает откачивать т.е, при р = р' и Q = 0), можно предельное давление - минимально достигаемое давление, при котором записать

Smaxp/- Qобр=0; Qобр = Smaxp/, (1.4)

откуда из (1.3):

Sн =Smax(1- ), м3/c, (1.5)

Согласно основному уравнению вакуумной техники, быстроту откачки у конца впускного патрубка можно выразить через геометрическую быстроту откачки ротора Sr и проводимость впускного патрубка

Smax = , м3/c, (1.6)

где U - проводимость впускного патрубка, м3/c.

При вязкостном режиме течения газа

U=182 , м3/c (1.7)

где d - диаметр впускного патрубка (м),

l- длина впускного патрубка (м),

pср.- среднее давление во впускной патрубке (Па).

Таким образом, на основании (1.5), (1.6), (1.7)

Sн = (1 - ), м3/c (1.8)

Быстрота действия механического насоса резко убывает при приближении величины впускного давления к предельному.

Зависимость быстроты откачки Sн от впускного давления для некоторых форвакуумных насосов показана в полулогарифмических координатах на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Зависимость SH от р для механических насосов


Поделиться:

Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 86; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты