Двухроторные вакуумные с внешним сжатием

Двухроторные вакуумные насосы

Двухроторные вакуумные насосы в зависимости от характера процесса сжатия разделяют на две группы: насосы с внешним сжатием и насосы с частичным внутренним сжатием (BНЧС).

Двухроторные вакуумные насосы предназначены для откачивания воздуха и газов, не вступающих в реакцию с материалами, из которых изготовлены детали вакуумных насосов, и применяемыми в них маслами.

В двухроторных вакуумных насосах (рис. 9.9) в овальном корпусе 1 навстречу один другому вращаются два ротора 2 и 5. Роторы выполняют с двумя (рис. 9.9, в) или тремя (рис. 9.9, б) прямыми или винтовыми (спиральными) (рис. 9.10) лопастями. Угол закрутки лопастей не превышает 18Сг. Углом χ закрутки лопасти называют угол, на который повернут вокруг продольной оси ротора один торец относительно другого.

Рис. 9.9. Схемы двухроторных вакуумных насосов

Синхронное вращение роторов и зазор между ними обеспечи­ваются синхронизирующими шестернями, которые смонтированы на валах роторов. Между роторами, а также роторами и корпусом в рабочем состоянии сохраняются зазоры, отчего в рабочую полость сжатия газа смазочный материал не подается.

Рис. 9.10 - Винтовой ротор двухроторного вакуумного насоса

Рассмотрим откачивание газа на примере насоса с двухлопастными роторами. Пусть в данный момент роторы находятся в положении, показанном на рис. 9.11, а. Полость I отсоединена от окна всасывания, но еще не соединена с окном нагнетания. В следующий момент (рис. 9.11, б) полость I соединяется с окном нагнетания, и газ под давлением нагнетания поступает в полость I. Процесс натекания газа из полости нагнетания в полость I продолжается до тех пор, пока давление в полости I не станет равным давлению нагнетания. После выравнивания давлений газ из полости I начнет подаваться в полость нагнетания смеете с газом, который находится в полости II (рис. 9.11, в). При повороте роторов на угол 90° (рис. 9.11, г) газ из полости I роторами продолжает вытесняться в нагнетательную полость, процесс освобождения полости II от газа заканчивается, а между ротором 2 и корпусом 1 образуется полость III, процессы в которой начнут происходить в той же последовательности, что и в полости I с момента, соответствующего положению рис. 9.11, а. В моменты, соответствующие положениям на рис. 9.11, д и 9.11, е газ из полости I продолжает подаваться в нагнетательное окно, а в момент, соответствующий повороту роторов на 180^о, процесс вытеснения газа из полости I заканчивается. Далее процесс повторяется, начиная с положения рис. 9.11, а, но место полости I займет полость IV, полости III – полость II, полости II – полость III, полости IV – полость I.

Рис. 9.11 - Принципиальная схема действия двухроторного вакуумного насоса

Таким образом, за один оборот каждого ротора в нагнетательную полость ротором 2 подается газ из полостей II и III, а ротором 3 - газ из полостей I и IV. В двух ротор ном вакуумном насосе только в полостях, соединенных с нагнетательным патрубком, газ сжимается и подается в нагнетательный патрубок. Такой процесс сжатия называют внешним сжатием.

Процесс внешнего сжатия менее экономичен по сравнению с процессами с внутренним сжатием, поэтому двухроторные вакуумные насосы применяют, как правило, в области давлений всасывания 1,33... 133 Па. Получению в данных вакуумных насосах более высокого вакуума препятствуют относительно большие перетекания газа из полости нагнетания в полость вса­сывании вследствие наличия зазоров между роторами и между роторами и корпусом. При применении двухроторных вакуумных насосов в областях давлений, близких к 100 кПа, отношение давления нагнетания р_н к давлению всасывания р в них сравнительно небольшое (1,2... 1,5) также вследствие наличия больших перетеканий из полости нагнетания в полость всасывания.

Полная уравновешенность и хорошая динамическая балансировка роторов обеспечивают достижение высокой частоты вращения роторов, что приводит к большой быстроте действия при сравнительно малых размерах. Кроме того, отсутствие трения между роторами, простота конструкции и технологической обработки роторов привели к широкому использованию двухроторных вакуумных насосов в промышленности. Двухроторные вакуумные насосы работают вместе с форвакуумными, в качестве которых используют плунжерные, пластинчато-роторные, жидкостно-кольцевые или поршневые вакуумные насосы. Двухроторные вакуумные насосы, выпускаемые с быстротой действия от 0,0015 до 10 м³/с, создают остаточное давление до 0,5 Па.