RU2134361C1

RU2134361C1 - Mechanical roughing-down pump

Info

Publication number: RU2134361C1
Application number: RU97117578A
Authority: RU
Inventors: М.И. Дмитрук; Н.Н. Семашко
Original assignee: Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-08-10

Abstract

FIELD: vacuum engineering; oilless two-stage roughing-down pumps. SUBSTANCE: pump has housing, covers, and drive electric motor. Housing has bore accommodating pulleys with flexible tape. Pulleys are installed on drive and driven shafts. Blocks with flexible spring-loaded blades are mounted on tape. grooves are made on surfaces of cover plates and blades. Housing bore, flexible tape and housing covers form closed space. EFFECT: increased final vacuum owing to arrangement of two stages in one cell. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к конструкции механических безмасляных форвакуумных насосов. The invention relates to vacuum equipment, namely to the design of mechanical oil-free foreline pumps.

Предлагаемый двухступенчатый форвакуумный насос найдет широкое применение в промышленности для производства различных изделий, например, в электронной и микроэлектронной промышленности, в научном приборостроении (физические установки и др.), пищевой промышленности и др. The proposed two-stage fore-vacuum pump will be widely used in industry for the production of various products, for example, in the electronic and microelectronic industries, in scientific instrumentation (physical installations, etc.), food industry, etc.

Известен роторный безмасляный форвакуумный насос, содержащий корпус, установленный в нем ротор с роликами и охватывающую его гибкую оболочку, образующую с корпусом рабочую камеру переменного объема (а.а. СССР N 387137, кл. F 04 B 43/08, 25.09.73). Known rotary oil-free fore-vacuum pump containing a housing, a rotor with rollers installed in it and a flexible shell covering it, forming a working chamber of variable volume with the housing (A.A. USSR N 387137, class F 04 B 43/08, September 25, 73) .

Недостатком известного технического решения является: небольшой срок службы вследствие больших напряжений, возникающих в гибкой оболочке при работе насоса и ее ограниченная деформационная способность, которые приводят к быстрому разрушению оболочки, а также обуславливают небольшой объем рабочей камеры, что ведет к невысокой производительности насоса. A disadvantage of the known technical solution is: a short service life due to high stresses arising in the flexible shell during operation of the pump and its limited deformation ability, which lead to rapid destruction of the shell, and also cause a small volume of the working chamber, which leads to low pump performance.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является повышение предельного вакуума, обеспечиваемого насосом, совмещение в одной ячейке двух ступеней при безмасляной откачке, компактность и уменьшение веса устройства. The technical result, which the invention is directed to, is to increase the ultimate vacuum provided by the pump, to combine two stages in one cell with oil-free pumping, compactness and weight reduction of the device.

Технический результат достигается тем, что в механическом форвакуумном насосе, содержащем корпус с впускным и выпускным каналами и выпускным клапаном в последнем с седлом клапана из износостойкого эластомера, крышки корпуса, приводной электродвигатель, герметичный кожух между ротором и статором электродвигателя, вставку в выпускном канале, перед выпускным клапаном из высокопористого материала, в корпусе выполнены расточка и перепускной канал с вставкой на входе из высокопористого материала, в расточке корпуса размещены установленные на ведущем и ведомом валах шкивы с гибкой лентой на них, на последней смонтированы с равномерным шагом колодки, на колодках шарнирно установлены гибкие подпружиненные лопатки с антифрикционными накладками, на основных плоскостях накладок и цилиндрических поверхностях лопаток, прилегающих к поверхностям колодок, выполнены сплошные канавки, на плоскостях накладок у лопаток, расположенных напротив крышек корпуса, выполнены в шахматном порядке прерывистые канавки, расточка в корпусе, гибкая лента и крышки корпуса образуют замкнутую полость переменного сечения, размеры минимального сечения в последней соответствуют размером поперечного сечения лопатки с накладками, у трущихся пар одно из звеньев выполнено из антифрикционного материала, валы установлены в крышках корпуса на подшипниках качения с сухой смазкой на одной из крышек корпуса установлен вкладыш. The technical result is achieved by the fact that in a mechanical fore-vacuum pump containing a housing with an inlet and outlet channels and an exhaust valve in the latter with a valve seat made of wear-resistant elastomer, a housing cover, a drive motor, a sealed casing between the rotor and the motor stator, an insert in the exhaust channel, in front of an outlet valve made of highly porous material, a bore and a bypass channel with an insert at the entrance of highly porous material are made in the housing; on the drive and driven shafts pulleys with flexible tape on them, pads with uniform pitch are mounted on the last, flexible spring-loaded blades with antifriction pads are articulated on the pads, on the main planes of the pads and the cylindrical surfaces of the blades adjacent to the surfaces of the pads, continuous grooves are made on intermittent grooves are made in checkerboard planes of the blades at the blades located opposite the housing covers, a groove in the housing, a flexible tape and housing covers form a closed polo is a variable cross section, the dimensions of the minimum cross section in the latter correspond to the cross sectional dimensions of the blade with overlays, for rubbing pairs one of the links is made of antifriction material, the shafts are installed in the housing covers on rolling bearings with dry lubrication on one of the housing covers there is an insert.

Кроме того, антифрикционные накладки состоят из нескольких частей и установлены с возможностью замены. In addition, the anti-friction linings consist of several parts and are installed with the possibility of replacement.

Кроме того, контактирующие между собой поверхности лопаток с накладками и колодок идентичны. In addition, the contacting surfaces of the blades with pads and pads are identical.

Суть изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез А-А насоса; на фиг. 2 показан разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 3 показан разрез С-С на фиг. 1; на фиг. 4 показано место 1 на фиг. 1; на фиг. 5 показано место II на фиг. 1; на фиг. 6 показан разрез М-М на фиг. 1. The essence of the invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a vertical section AA of a pump; in FIG. 2 shows a section BB in FIG. 1; in FIG. 3 shows a section CC in FIG. 1; in FIG. 4 shows location 1 in FIG. 1; in FIG. 5 shows place II in FIG. 1; in FIG. 6 shows a section MM in FIG. 1.

Механический форвакуумный насос содержит корпус 1, в котором выполнены: расточка 2, впускной канал 3, перепускной канал 4 с вставкой 5 на входе из высокопористого материала, выпускной канал 6 с высокопористой вставкой 7 на входе, выпускной клапан 8 с седлом клапана 9 из износостойкого полимера. К корпусу 1 примыкают крышки корпуса 10 и 11. На подшипниках качения 12 с сухой смазкой, в крышках корпуса 10 и 11 установлены ведущий вал 13 и ведомый вал 14, на которых смонтированы ведущий шкив 15 и ведомый шкив 16. На шкивах 15 и 16 смонтирована гибкая лента 17, ширина которой равна расстоянию между внутренними плоскостями крышек корпуса 10 и 11. На гибкой ленте 17 с равномерным шагом установлены колодки 18, длина которых равна ширине ленты 17. На колодках 18 посредством осей 19 установлены гибкие лопатки 20, подпружиненные посредством пружин кручения 21. Лопатки 20 покрыты антифрикционными накладками, которые, как, например, 22 могут быть сменными, или изготовлены нацело с лопатками, как 23. Ширина лопаток 20, а также и накладок на них 22 и 23 равна ширине гибкой ленты 17. Под действием пружин кручения 21, один конец которых связан с колодкой 18, а другой с лопаткой 20 накладки 22 или 23 своими кромками 24 прижимаются к поверхности расточки 2 в корпусе 1. Для уменьшения вредного пространства при сжатии газа контактирующие между собой поверхности лопаток 20 с накладками 22 или 23 и колодок 18 идентичны. На ведущем валу 13 смонтирован ротор 25 электродвигателя. Статор 26 электродвигателя установлен на крышке 11. Герметичный кожух 27 между ротором 25 и статором 26 асинхронного электродвигателя смонтирован на крышке 11 и вакуумноплотно отделяет ротор от статора. Взаимное расположение расточки 2 в корпусе 1, плоскости ленты 17 и плоскостей крышек 10 и 11, образуют замкнутую полость переменного сечения, при этом минимальное сечение этой полости в двух местах - в месте входа в перепускной канал 4 и в месте расположения выпускного канала 6 соответствует поперечному сечению лопатки 20 с накладками 22 и 23. The mechanical fore-vacuum pump comprises a housing 1, in which are made: a bore 2, an inlet channel 3, an overflow channel 4 with an insert 5 at the entrance of highly porous material, an exhaust channel 6 with a highly porous insert 7 at the entrance, an exhaust valve 8 with a valve seat 9 made of wear-resistant polymer . Covers of housing 10 and 11 are adjacent to housing 1. On rolling bearings 12 with dry lubrication, a drive shaft 13 and a driven shaft 14 are installed in the covers of the housing 10 and 11, on which the driving pulley 15 and the driven pulley 16 are mounted. Mounted on the pulleys 15 and 16 a flexible tape 17, the width of which is equal to the distance between the inner planes of the covers of the housing 10 and 11. On the flexible tape 17, pads 18 are installed with a uniform pitch, the length of which is equal to the width of the tape 17. On the pads 18, flexible blades 20 are installed on the blocks 18, spring-loaded by torsion springs 21. The shoulder blade 20 are covered with anti-friction linings, which, for example, 22 can be interchangeable, or made entirely with vanes, like 23. The width of the vanes 20, as well as the linings 22 and 23, is equal to the width of the flexible tape 17. Under the action of torsion springs 21, one end of which is connected with the block 18, and the other with the blade 20 of the lining 22 or 23 with their edges 24 are pressed against the surface of the bore 2 in the housing 1. To reduce the harmful space during gas compression, the surfaces of the blades 20 in contact with each other with plates 22 or 23 and pads 18 identical. An electric motor rotor 25 is mounted on the drive shaft 13. The stator 26 of the electric motor is mounted on the cover 11. The hermetic casing 27 between the rotor 25 and the stator 26 of the asynchronous electric motor is mounted on the cover 11 and vacuum-tightly separates the rotor from the stator. The relative location of the bore 2 in the housing 1, the plane of the tape 17 and the planes of the covers 10 and 11, form a closed cavity of variable cross section, while the minimum cross section of this cavity in two places - at the entrance to the bypass channel 4 and at the location of the exhaust channel 6 corresponds to the transverse the cross section of the blade 20 with pads 22 and 23.

На крышке 10 установлен вкладыш 28 для заполнения лишней полости в насосе. Вкладыш 28 может служить реактивной опорой для ленты 17, устраняя возможный ее прогиб под действием лопаток 20. Уплотнение отдельных частей насоса осуществлено посредством прокладок 29 и 30. На основных плоскостях накладок 22 или 23 и на цилиндрической поверхности лопаток 20, прилегающей к цилиндрической поверхности колодок 18, нанесены сплошные канавки 31, а на плоскостях накладок 22, 23, расположенных напротив крышек корпуса 10 и 11, нанесены расположенные в шахматном порядке прерывистые канавки 32. Сплошные канавки 31 и прерывистые канавки 32 осуществляют линию акустической задержки (см. Review of Scientific instruments, v 47, N 11 November 1976, p.p. 1354-1355 и А.И.Пипко, В.Я.Плисковский, Е.А.Пенчко, Конструирование и расчет вакуумных систем, "Энергия", М. , 1970, с. 435-436) препятствуя прорыву сжатого газа через зазоры перед его выпускным в атмосферу или перепускной канал 4. Применение прерывистых канавок обусловлено тем, что при повороте лопаток 20 необходимо учитывать изменение направления этих канавок относительно удерживаемого сжатого газа. Вставки 5 и 7 из высокопористого материала уменьшают объем вредного пространства. An insert 28 is installed on the lid 10 to fill the excess cavity in the pump. The liner 28 can serve as a reactive support for the tape 17, eliminating its possible deflection under the action of the blades 20. The sealing of the individual parts of the pump is carried out by gaskets 29 and 30. On the main planes of the linings 22 or 23 and on the cylindrical surface of the blades 20 adjacent to the cylindrical surface of the blocks 18 , continuous grooves 31 are applied, and on the planes of the linings 22, 23 opposite the housing covers 10 and 11, staggered grooves 32 are deposited staggered. Solid grooves 31 and intermittent grooves 32 the acoustic delay line (see Review of Scientific instruments, v 47, N 11 November 1976, pp 1354-1355 and A. I. Pipko, V. Ya. Pliskovsky, E. A. Penchko, Design and calculation of vacuum systems, " Energy ", Moscow, 1970, pp. 435-436) preventing the breakthrough of compressed gas through the gaps in front of its outlet into the atmosphere or bypass channel 4. The use of intermittent grooves is due to the fact that when the blades 20 rotate, it is necessary to take into account the change in the direction of these grooves relative to the retained compressed gas. Inserts 5 and 7 of highly porous material reduce the amount of harmful space.

Механический форвакуумный насос работает следующим образом. Mechanical fore-vacuum pump operates as follows.

При включении статора 26 асинхронного электродвигателя в сеть электропитания приходит во вращение ротор 25 вместе с ведущим валом 13. При вращении вала 13 приходит во вращение сидящий на нем ведущий шкив 15. Вращение шкива 15 приводит в движение гибкую ленту 17, которая смонтирована на шкивах 15 и 16. Вместе с движением ленты 17 приходят в движение колодки 18, а вместе с ними и лопатки 20 с накладками 22 или 23, края 24 которых при этом движении скользят по поверхности расточки 2 в корпусе 1, при этом пружины 21 обеспечивают необходимый поджим краев 24 накладок у лопаток к поверхности расточки 2. Этот контакт эластичных краев 24 у накладок лопаток с поверхностью расточки 2 в корпусе осуществляется по поверхности, что способствует лучшему уплотнению этого контакта. When the stator 26 of the asynchronous electric motor is turned on, the rotor 25 rotates together with the drive shaft 13. When the shaft 13 rotates, the drive pulley 15 sitting on it comes into rotation. The rotation of the pulley 15 drives the flexible tape 17, which is mounted on the pulleys 15 and 16. Together with the movement of the tape 17, the pads 18, and with them the blades 20 with the pads 22 or 23, the edges 24 of which during this movement slide along the surface of the bore 2 in the housing 1, move with the springs 21 providing the necessary pressing of the edges 24 lining vanes bore to the surface 2. This elastic contact edges 24 in the blades overlap with the surface of the bore in the housing 2 is carried out on the surface, which contributes to better sealing of the contact.

При движении ленты 17 две лопатки 20, расположенные рядом, проходя мимо впускного канала 3 (в этом месте поперечное сечение замкнутой полости максимальное), захватывают порцию откачиваемого газа и переносят ее к входу в перепускной канал 4 (в этом месте поперечное сечение замкнутой полости минимальное и равно поперечному сечению лопатки 20 вместе с накладками 22 или 23. Поскольку изменение размеров сечения замкнутой полости происходит только за счет изменения величины нормали к поверхности ленты 17 до ее пересечения с поверхностью расточки 2 в корпусе 1 насоса, то для того, чтобы при переносе захваченной лопатки порции газа и изменении величины нормали контакт краев 24 накладок с поверхностью расточки не нарушался, лопатки с накладками 22 или 23 поворачиваются на осях 19, переносимая лопатками порция газа сжимается, при этом сжатие и соответственно давление достигает максимума при прохождении лопатками 20 входа в перепускной канал 4 и сжатая порция газа выбрасывается в перепускной канал. На этом действие первой ступени насоса для рассматриваемой пары лопаток заканчивается. Следующие за ней другие пара лопаток действуют аналогичным образом. По перепускному каналу 4 порция газа переносится к выходу из перепускного канала, который расположен в том месте замкнутой полости, где ее сечение снова максимальное и попадает в пространство, ограниченное также парой лопаток 20. Далее захваченная порция газа таким же путем, как и в случае первой ступени насоса, переносится лопатками к выпускному клапану 8, где снова сжимается до давления, при котором открывается выпускной клапан 8 и порция газа выбрасывается в атмосферу. Очевидно, что суммарная производительность насоса пропорциональна, при прочих равных условиях, количеству лопаток в насосе и скорости ленты 17. When the belt 17 moves, two blades 20 located nearby, passing by the inlet channel 3 (at this point the maximum cross-section of the closed cavity), capture a portion of the pumped gas and transfer it to the entrance to the bypass channel 4 (at this point the cross-section of the closed cavity is minimal and equal to the cross section of the blade 20 together with the pads 22 or 23. Since the change in the size of the section of the closed cavity occurs only due to a change in the normal to the surface of the tape 17 until it intersects with the surface of the bore 2 in unit 1 of the pump, so that when transferring the trapped blade of a portion of gas and changing the normal value, the contact of the edges 24 of the plates with the surface of the bore is not broken, the blades with plates 22 or 23 rotate on the axes 19, the portion of gas transferred by the blades is compressed, and the compression and accordingly, the pressure reaches its maximum when the vanes 20 pass through the entrance to the bypass channel 4 and a compressed portion of gas is discharged into the bypass channel. At this, the action of the first stage of the pump for the considered pair of blades ends. Following her other pair of blades act in a similar way. Through the bypass channel 4, a portion of the gas is transferred to the outlet of the bypass channel, which is located in that place of the closed cavity, where its cross section is again maximum and falls into the space also limited by a pair of blades 20. Then, the captured portion of the gas in the same way as in the case of the first the pump stage, it is carried by the blades to the exhaust valve 8, where it is again compressed to the pressure at which the exhaust valve 8 opens and a portion of the gas is released into the atmosphere. Obviously, the total pump capacity is proportional, ceteris paribus, to the number of blades in the pump and belt speed 17.

В предлагаемом устройстве несколько лопаток отделяют полость сжатия от полости всасывания, что в совокупности с акустической линией задержки и контакте эластичных краев 24 у накладок с поверхностью расточки 2 в корпусе по поверхности, о чем было сказано выше, существенно улучшает уплотнение раздела полостей сжатия и всасывания. In the proposed device, several blades separate the compression cavity from the suction cavity, which, in combination with the acoustic delay line and the contact of the elastic edges 24 of the overlays with the surface of the bore 2 in the housing along the surface, as mentioned above, significantly improves the compaction of the section of the compression and suction cavities.

Предлагаемый компактный, высокопроизводительный механический двухступенчатый форвакуумный насос позволяет осуществить чистую безмасляную откачку вакуумных объемов. The proposed compact, high-performance mechanical two-stage fore-vacuum pump allows for clean, oil-free pumping of vacuum volumes.

Claims

1. Mechanical fore-vacuum pump, comprising a housing with an inlet and outlet channels and an exhaust valve in the latter, with a valve seat made of wear-resistant elastomer, a housing cover, a drive motor, a tight casing between the rotor and the motor stator, an insert in the exhaust channel in front of the exhaust valve made of highly porous material characterized in that a bore and a bypass channel with an insert at the inlet of highly porous material are made in the housing, and mounted on the master and driven in Alah pulleys with a flexible tape on them, pads are mounted with a uniform pitch on the last, flexible spring-loaded blades with antifriction pads are articulated on the pads, on the main planes of the pads and cylindrical surfaces of the blades adjacent to the surfaces of the pads, continuous grooves are made on the planes of the pads on the blades located opposite the housing covers, staggered grooves are made in a checkerboard pattern, a bore in the housing, a flexible tape and housing covers form a closed cavity of variable cross-section i, the dimensions of the minimum section in the latter correspond to the dimensions of the cross section of the blade with pads, for rubbing pairs one of the links is made of antifriction material, the shafts are installed in the housing covers on rolling bearings with dry lubrication, an insert is installed on one of the housing covers.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the anti-friction linings consist of several parts and are installed with the possibility of replacement.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the contacting surfaces of the blades with overlays and pads are identical.