Турбомолекулярные вакуумные насосы. Основные характеристики

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы (ЖКВН)

ЖКВН или насосы с жидкостным поршнем (рис.12) состоят из корпуса 1, в котором эксцентрично расположено рабочее колесо 2 с неподвижно закрепленными лопатками. Находящаяся внутри корпуса жидкость во время вращения под действием центробежных сил прижимается к стенкам корпуса и образует жидкостное кольцо 4. Между жидкостным кольцом и лопатками насоса образуются отдельные ячейки неодинакового размера. В начале их объем увеличивается и газ через отверстие 3 (всасывающее отверстие) поступает в насос. Затем объем ячеек уменьшается и сжатый газ через выхлопное отверстие 5 удаляется из насоса.

Насосы отличаются простотой конструкции надежностью в эксплуатации. Как уже говорилось, протекание процесса сжатия в них сопряжено с интенсивным теплообменом, позволяющим откачивать воспламеняющиеся и взрывоопасные газы. Насосы не загрязняют парами масел откачиваемые объемы. Если в качестве рабочей жидкости используется вода, то аббревиатура меняется: ВВН (водокольцевой вакуумный насос). Недостатками ЖКВН являются высокие затраты мощности на вращение жидкого кольца, высокое предельное остаточное давление, определяемое давлением насыщенных паров рабочей жидкости. ЖКВН (в России) выпускаются производительностью до 5 м³/с при давлении всасывания 40, 30 и 20 кПа.

Насосы могут работать от атмосферного давления, т.е. в компрессорном режиме.

В 1956 г. в ФРГ был изготовлен первый ТВН, состоявший из 19 ступеней, образованных парами роторных и статорных дисковых колес. Общее отношение давлений составило 5×10⁷. Конструктивная схема этого насоса представлена на рис. 13.

Новые конструкции ТВН развивались в направлении увеличения быстроты действия, упрощению технологии изготовления и сборки.

ТВН обладает следующими преимуществами по сравнению с другими высоковакуумными средствами откачки: удаляют газ из откачиваемого объема (а не аккумулируют его на рабочих поверхностях, как криоконденсационные, электрофизические, абсорбционные); не загрязняют откачиваемый объем парами углеводородов (масел), других рабочих тел; обладают большой быстротой действия при откачке газов с малой молекулярной массой (эти газы обычно трудно удаляются из вакуумной системы).

Область применения ТВН – для создания и поддержания остаточного давления в пределах 10^-7...10^-10 Па в установках, откачиваемые объемы которых не допускают загрязнения их парами углеводородов или другими рабочими веществами. ТВН часто применяют в высоковакуумных системах для откачки некондесирующих газов (Н₂, Не, Ne). В этих случаях их используют как форвакуумные насосы, понижающие давление до 10^-3...10^-5 Па, а более низкие остаточные давления достигают с помощью крионасосов (с Не в качестве рабочего тела).

Турбомолекулярные насосы применяют в установках для имитации космических условий (ФКП «НИЦ РКП» имеет такую систему вакуумирования в ИС-618).

Откачная характеристика ТВН определяются предельным остаточным давлением, рабочей быстротой действия и необходимым форвакуумным давлением.

Предельное остаточное давление, создаваемое ТВН при молекулярном режиме течения на стороне входа, зависит от числа ступеней, газовыделения с внутренней поверхности корпуса и деталей, расположенных в полости всасывания, быстроты действия насоса, негерметичности рабочей полости насоса.

Рабочая быстрота действия насоса зависти от геометрии пазов колес (роторных и статорных колес) и согласованности их характеристик.

Форвакуумное давление обеспечивается действием форвакуумного насоса.

Дата добавления: 2014-01-07