RU2107840C1

RU2107840C1 - Two-flow molecular vacuum pump

Info

Publication number: RU2107840C1
Application number: RU95111540A
Authority: RU
Inventors: О.Д. Богомолов; Н.Н. Малышкин; В.Д. Силин; В.А. Черепанов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин"
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1998-03-27
Also published as: RU95111540A

Abstract

FIELD: vacuum building devices for different production systems. SUBSTANCE: pump housing accommodates electric motor, gas dynamic support, rotor with spiral grooves. Disks of axial bearing of gas dynamic support are pressed by springs to fixed axle. Rotor is provided with spiral grooves. Viscous stage plays simultaneously the part of radial gas dynamic bearing. Springs pressing the disks of axial bearing create angular moment smaller than limit angular moment developed by gas dynamic bearing. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к молекулярным вакуумным насосам, использующимся для создания вакуума в различных технологических системах. The invention relates to vacuum technology, in particular to molecular vacuum pumps used to create a vacuum in various technological systems.

Известны двухпоточные молекулярные насосы с нарезкой на роторе каналов в виде многоходовой резьбы (Розанов Л.Н.). Вакуумная техника, М.: Высшая школа, 1983 г., с. 91-92). В качестве опор в них используются шарико- или магнитные подшипники (Иванов В.И. Безмасляные вакуумные насосы. Ленинград: Машиностроение, 1980 г., с. 21-23). Known dual-flow molecular pumps with a thread on the rotor of the channels in the form of multi-thread (Rozanov L.N.). Vacuum Technology, Moscow: Higher School, 1983, p. 91-92). As bearings, they use ball or magnetic bearings (Ivanov V.I. Oil-free vacuum pumps. Leningrad: Mechanical Engineering, 1980, p. 21-23).

Недостатком этих насосов является малый ресурс и загрязнение откачиваемого объема продуктами гашения смазки при использовании шарикоподшипников или малая жесткоть магнитной опоры и связанная с этим низкая надежность и сложность при эксплуатации. The disadvantage of these pumps is the small resource and contamination of the pumped volume by the lubrication damping products when using ball bearings or the small stiffness of the magnetic support and the associated low reliability and complexity in operation.

Известен безмасляный турбомолекулярный вакуумный насос с газодинамическими опорами (авт.св. СССР N 779589, опубл. 15.11.80, бюл. N 12), который дополнительно содержит эжектор, активная полость которого связана с подшипниками, а пассивная полость его подключена к нагнетательному патрубку и газодинамическим уплотнениям. Known oil-free turbomolecular vacuum pump with gas-dynamic supports (ed. St. USSR N 779589, publ. 15.11.80, bull. N 12), which additionally contains an ejector, the active cavity of which is connected to the bearings, and its passive cavity is connected to the discharge pipe and gas dynamic seals.

Недостатком этого насоса является отсутствие вязкостной ступени (т.е. отсутствует выхлоп в атмосферу) и для его нормальной работы необходимо на входе создавать разрежение от дополнительного насоса. Эти дополнительные форвакуумные насосы имеют шарикоподшипниковые опоры, поэтому при их использовании нельзя создать чистый вакуум. Кроме того, конструкция этого насоса усложнена газодинамическими уплотнениями. The disadvantage of this pump is the lack of a viscous stage (i.e. there is no exhaust to the atmosphere) and for its normal operation it is necessary to create a vacuum at the inlet from an additional pump. These additional forevacuum pumps have ball bearings, so you cannot create a clean vacuum when using them. In addition, the design of this pump is complicated by gas-dynamic seals.

Для создания чистого вакуума (незагрязненного углеводородными соединениями) и с целью повышения надежности и простоты эксплуатации предлагается двухпоточный молекулярный вакуумный насос, содержащий электродвигатель, газодинамическую опору, диски аксиального подшипника которой поджимаются к неподвижной оси, ротор со спиральными канавками и корпус, при этом ротор установлен с возможностью организации сухого трения с цилиндрической поверхностью корпуса в период пуска и останова насоса. To create a clean vacuum (not contaminated with hydrocarbon compounds) and to increase reliability and ease of operation, a dual-flow molecular vacuum pump is proposed that contains an electric motor, gas-dynamic support, axial bearing disks of which are pressed against a fixed axis, a rotor with spiral grooves and a housing, while the rotor is mounted with the possibility of organizing dry friction with a cylindrical surface of the housing during the start and stop of the pump.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого двухпоточного молекулярного вакуумного насоса. The drawing shows a General view of the proposed dual-flow molecular vacuum pump.

Насос состоит из корпуса 1 с всасывающим патрубком 2, двухстаторного электродвигателя, состоящего из статоров 3 и активной части ротора 4, которые неподвижно закреплены соответственно в торцевых крышках 5 и роторе 6. В крышках 5 имеются отверстия для выхода воздуха. В центральной части ротора 6 наглухо закреплена втулка 7, являющаяся вращающимся элементом аксиальной газодинамической опоры, неподвижные диски 8 которой поджимаются к буртикам оси 9 пружинами 10, создающими некоторое осевое усилие, необходимое для удержания ротора. Ось 9 неподвижно закреплена в крышках 5. На внешней цилиндрической поверхности ротора 6 нанесены спиральные канавки, подающие воздух от всасывающего патрубка 2 к крышкам 5. The pump consists of a housing 1 with a suction pipe 2, a two-stator electric motor, consisting of stators 3 and the active part of the rotor 4, which are fixedly mounted in the end caps 5 and the rotor 6, respectively. There are openings for air outlet in the caps 5. In the central part of the rotor 6, a sleeve 7 is tightly fixed, which is a rotating element of the axial gas-dynamic support, the fixed disks 8 of which are pressed against the flanges of the axis 9 by springs 10, which create some axial force necessary to hold the rotor. The axis 9 is fixedly mounted in the covers 5. On the outer cylindrical surface of the rotor 6 there are spiral grooves that supply air from the suction pipe 2 to the covers 5.

Работа молекулярного насоса происходит следующим образом. The molecular pump is as follows.

При подаче питания на статоры 3 ротор 6 начинает вращаться, при этом происходит сухое трение между цилиндрическими поверхностями ротора 6 и корпуса 1. При некоторой скорости вращения ротор 6 "всплывает" т.е. между ним и корпусом 1 возникает сжатый слой воздуха (газовая смазка) и сухое трение между ротором 6 и корпусом 1 исчезает. When power is applied to the stators 3, the rotor 6 begins to rotate, while dry friction occurs between the cylindrical surfaces of the rotor 6 and the housing 1. At a certain speed of rotation, the rotor 6 "pops up" ie between it and the housing 1 there is a compressed layer of air (gas grease) and dry friction between the rotor 6 and the housing 1 disappears.

Одновременно, благодаря спиральным канавкам на роторе 6 воздух начинает перемещаться в осевом направлении от всасывающего патрубка 2 в сторону крышек 5 и через отверстия 11 выбрасываться наружу. В зоне всасывающего патрубка 2 создается разрежение, которое растет по мере увеличения скорости вращения ротора 6. В номинальном режиме вдоль образующей ротора 6 устанавливается переменное давление: в центре - в зоне всасывающего патрубка 2 - оно минимально (практически близко к нулю), на торцах ротора - в зоне крышек 5 оно несколько выше атмосферного, т.е. среднее давление вдоль оси вращения ротора в газодинамической радиальной опоре равно практически половине атмосферного давления. Несмотря на переменное (по длине ротора) давление воздуха перекоса ротора не происходит благодаря симметричной его конструкции. At the same time, thanks to the spiral grooves on the rotor 6, the air begins to move axially from the suction pipe 2 towards the covers 5 and is thrown out through the holes 11. A vacuum is created in the area of the suction pipe 2, which increases with increasing speed of the rotor 6. In nominal mode, a variable pressure is set along the generatrix of the rotor 6: in the center - in the area of the suction pipe 2 - it is minimal (almost close to zero), at the ends of the rotor - in the area of covers 5 it is slightly higher than atmospheric, i.e. the average pressure along the axis of rotation of the rotor in the gas-dynamic radial support is almost half the atmospheric pressure. Despite the variable (along the length of the rotor) air pressure of the skew of the rotor does not occur due to its symmetrical design.

Таким образом, заявленное техническое решение по сравнению с прототипом за счет объединения функций вязкостно-молекулярной ступени насоса и радиальной газодинамической опоры улучшает эксплуатационные характеристики насоса, в частности он имеет выхлоп в атмосферу, в связи с чем ему не требуется дополнительный форвакуумный насос, повышает надежность работы и снижает трудоемкость изготовления, так как не требуется установки дополнительной газодинамической опоры ротора. Thus, the claimed technical solution compared to the prototype by combining the functions of the viscous-molecular stage of the pump and the radial gas-dynamic support improves the operational characteristics of the pump, in particular, it has an exhaust into the atmosphere, and therefore it does not require an additional fore-vacuum pump, increases the reliability of operation and reduces the complexity of manufacturing, since it does not require the installation of additional gas-dynamic support of the rotor.

Claims

A dual-flow molecular vacuum pump containing an electric motor, a gas-dynamic support, the axial bearing disks of which are pressed against a fixed axis, a rotor with spiral grooves and a casing, characterized in that the rotor is installed with the possibility of dry friction with a cylindrical surface of the casing during pump start-up and shutdown.