Механический вакуумный насос

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое ат авт. свидетельства №

Заявлено 28.1.1967 (№ 1129476/24-6) с присоединением заявки № 1129478/24-6

Приоритет

Опубликовано 08 11.1968. Бюллетень № 7

2II007

Союз Советских

1;сциалистических

Республик — т.

-, Г. . иЯ( о:,,43(„

Кл. 27с, 2

МПК F 04d

УДК 621.524.1: 621.521 (088.8) Комитет AO делам

Изобретений и открытиЯ ори Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 9.IV 1968

Авторы изобретения

А. В. Хлюпин и М. И. Ботнева

Заявитель

МЕХАНИЧЕСКИЙ ВАКУУМНЬ!Й НАСОС

Известны механические вакуумные насосы с масляным уплотнением, содержащие одну или несколько параллельно работающих камер, каждая из которых снабжена торцовыми дисками, имеющими всасывающие окна, и эксцентрично установленным ротором с прорезью для пластины.

В предложенном насосе профиль внутренней рабочей поверхности камеры образован дугами двух окружностей, соединенньуми отрезками прямых линий; пластина шарнирно укреплена в стенке камеры, а торцовые диски установлены с возможностью вращения синхронно с ротором, совершающим планетарное движение.

Такое выполнение насоса позволяет повысить быстроту откачки.

Кроме того, в предложенном насосе для осуществления двухступенчатого сжатия в каждой камере и повышения предельного вакуума пластина может быть выполнена с перепусиными окнами.

На фиг. 1 схематически изображен одноступенчатый насос с двумя параллельно работающими камерами, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 2 — 13 — различные положения одноступенчатого насоса, иллюстрирующие его работу; на фиг. 14 — двухступенчатый насос с двумя параллельно работающими камерами, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 15 — 26 — различные положения двухступенчатого насоса, иллюстрирующие его работу.

Насос содержит две параллельно работающие камеры 1 и 2, профиль внутренней рабочей поверхности каждой из которых образован дугами двух окружностей, описанными заданными радиусами из заданных центров и соединенными отрезками прямых линий. Торцовые диски 8 и 4 камер установлены с возможностью вращения вокруг приводной оси.

На них насажены с большим эксцентриситстом цапфы роторов 5, совершающих планетарное движение вместе с торцовыми дисками

15 вокруг условной оси камеры (она совпадает с осью вращения привода). В дисках 4 предусмотрены всасывающие окна б. Ротор имеет прорезь для пластины 7, шарнирно укрепленной одним концом в стенке камеры. Радиус

2о закрепленного конца пластины выбран таким, чтобы щель между головкой пластины и гнездом в камере имела бы достаточно большое сопротивление перетеканию газа со стороны выхлопа на сторону вакуума, т. е. щель должна иметь достаточную для этой цели протяженность и малый зазор. Незначительные окружные скорости в шарнирной части пластины при качании последней позволяют выбирать малые зазоры и надежно уплотнять входную

30 часть рабочей камеры от ее выхлопной части.

211007

Для создания надежного масляного уплотнения свободный конец пластины имеет радиус скругления, равный или несколько меньший, чем у работающей с ней,в паре части камеры, В одноступенчатом насосе в правой части камеры сжатие газа происходит одновременно и пластиной и ротором при движении ротора к свободному концу пластины, и выхлоп осуществляется через клапан 8; в левой части камеры происходит двойное сжатие; сначала пластиной, а затем с выхлопом в атмосферу через клапан 9 — ротором.

В двухступенчатом насосе в пластине предусмотрены перепускные окна 10, и газ после сжатия в правой части камеры пластиной и ротором перетекает через них в левую часть, где сжимается сначала пластиной, а затем ротором и выбрасывается через клапан 9.

Максимальная линейная скорость свободного конца пластины будет при « =0 и нулевая — в крайних положениях, что обеспечивает плавность работы пластины.

В камере также предусмотрены перепускные каналы 11 и 12 для уменьшения влияния вредного пространства.

Принцип действия одно- и двухступенчатого насосов можно видеть на представленных фиг. 2 — 13 и 15 — 26. Через вал вращение получает сделанный с ним за одно целое диск 8, в котором посажена цапфа ротора. Пластина не дает возможности отставать по фазе второй цапфе ротора, и диск 4 будет вращаться синхронно с диском 8. Для частичной балансировки ротор второй камеры сдвинут по фазе на 180, вторая камера дает возможность сгладить пульсацию всасываемого газа и увеличить общую быстроту откачки.

В одноступенчатом насосе газ через входной патрубок И попадает в кольцевую полость 14 промежуточной крышки 15 и через всасывающие окна в дисках 4 поступает в камеру. Окна в дисках вместе с пластиной составляют золотниковое устройство, которое позволяет чередовать напуск газа в левую или правую части камеры при увеличении объема в одной из них, и прекращение напуска, когда в соответствующей части камеры происходит процесс сжатия газа.

В правой части камеры выхлопной клапан 8 расположен верхней кромкой своего внутреннего канала совпадающим с критической точкой положения ротора, при котором в нижней правой части камеры между стенкой последней, пластиной и ротором образуется минимальный объем (а=75 ). До окончания выхлопа газа и излишков масла из защемленного объема ротор отделяет верхнюю правую часть камеры, в которой происходит всасывание, от нижней части. Затем в последней начинает увеличиваться объем и создаваться разрежение, ротор перешел критическое положение, и во всю правую часть камеры до а 300 происходит всасывание откачиваемого газа. Конец всасывания совпадает с перепуском газа из нижней левой части камеры по каналу 11 в ее верхнюю часть. Перепуск заканчивается в критической позиции а=285, дальнейшее сжатие производится ротором, а пластина начинает сжимать захваченную порцию газа в правой части камеры. После позиции «р=О происходит двойное сжатие — ротором и пластиной, пока в критической точке а=75 газ с излишками масла не будет выброшен в атмосферу. Циклы всасывания и выхлопа в левой и правой частях камеры, разделенной пластиной, поочередно повторяются, создавая двухтактную работу насоса в одной камере.

В двухступенчатом насосе (фиг. 15 — 26) газ из откачиваемого объема через патрубок 18 поступает в подковообразную щель 16 промежуточной крышки 15. Когда всасывающие окна в дисках 4 совпадают со щелью, откачиваемый газ заполняет камеру (примерно с по20 зиции а=60 для первой камеры и со сдвигом в 180 — для второй). Пластина из крайнего правого положения, набирая скорость, пойдет влево, перепускные окна 10 в пластине уходят в глубь ротора. Газ будет заполнять

25 правое верхнее пространство камеры, в котором, начиная с позиции «р=О создалось некоторое разрежение. При а=75 ротор проходит критическую точку, когда в правой нижней части камеры между стенками последней, 30 пластиной и ротором образуется минимальный объем. Защемленный в нем газ и излишки масла перепускаются через канал 12. При дальнейшем движении пластины и ротора в этой части объем начинает увеличиваться, З5 создается разрежение. Теперь вся правая часть камеры (при отрыве ротора от камеры) заполняется откачиваемым газом. В позиции а=300 процесс всасывания в основном заканчивается, окна 6 перекрываются (сходят с под40 ковообразной щели, оставаясь сообщенными с камерой). При выбранной форме окон 6 до момента критической точки а=285, соответствующей минимальному объему в нижней левой части камеры, окна не переходят пластину, в

45 это время происходит через канал 11 перепуск защемленного газа и масла, заканчивающийся при а=285 . С этого же момента начинается перемещение окон 6 на левую сторону камеры, где увеличивается объем и создается раз50 режение. Окна 10 в пластине открываются, начинается перепуск газа в левую часть камеры. Пластина в позиции а=360, преодолевая лишь силы трения ее о стенки камеры, с которыми она имеет гарантированный зазор, 55 смазываемый маслом, и давление перетекающего через окна в пластине газа, проходит точку максимальной скорости и вытесняет к позиции а=60 (420 ) газ в левую часть камеры.

Окна 10 закрываются, а оставшийся защемлен60 ный объем до критической точки а=75, как было описано выше, перепускается через канал 12.

Цикл всасывания в правой части повторяется, а в левой — отсеченный объем будет сжиматься сначала только пластиной (до критической

65 точки а=285 (645 ). Когда объем в левой

211007 нижней части будет минимально возможным, в работу вступит ротор. Перепускной канал 11 кончился, газ и излишки масла вытеснены при постепенно приближающейся линейной скорости свободного конца пластины к нулю, ротор отсекает и окончательно сжимает газ до давления выхлопа через клапан 9.

Сглаживание пульсаций происходит в результате того, что непосредственный напуск газа в камеру происходит примерно в течение 255", а сдвиг фаз обеих камер позволяет как оы

«наложить» концы подковообразной щели 1Ь; т. е. в момент малого роста или убывания объемов всасывающих частей камер щель работает на обе камеры, а при максимальном — на одну.

Как в одноступенчатом, так и в двухступенчатом насосе, рабочие камеры имеют торцовое уплотнение: цилиндрическая часть вращающихся дисков имеет маслосгонную резьбу, а по кромкам дисков образуется масляное кольцо под действием центробежных сил вращающихся дисков.

В описанной конструкции насоса максимально использовано полезное сечение раоочей камеры, что позволило увеличить быстроту откачки. Значительно сокращены поверхности трения, ротор работает на трение с камерой лишь малую часть рабочего цикла. Насос сохраняет и преимущество плунжерных насосов, т. е. наряду с трением скольжения имеется и трение качения. Значительное повышение числа оборотов предложенного насоса приведет к лучшей стабилизации его в работе, хороше5 му уплотнению торцовой кромки жидкостным кольцом при хороших условиях смазки дисков вращения и значительному росту производительности при тех же габаритах. ю Предмет изобретения

1. Механический вакуумный насос с масляным уплотнением, содержащий одну или несколько параллельно работающих камер, каж15 дая из которых снабжена торцовыми дисками, имеющими всасывающие окна, и эксцентрично установленным ротором с прорезью для пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения быстроты откачки, профиль внутрен20 ней рабочей поверхности камеры образован дугами двух окружностей, соединенными отрезками прямых линий, пластина шарнирно укреплена в стенке камеры, а торцовые диски установлены с возможностью вращения синх25 ронно с ротором, совершающим планетарное движение.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью осуществления двухступенчатого сжатия в каждой камере, пластина выполнена с

30 перепускными окнами.

211007

i0 7 6

15 1р 2 5 360

lplJz.1

150 I80 g 21 ф//г.25 фиг. 2ч

@uz.23

Составитель Т. Рабчук

Редактор E. Кречетова Техред А, А. Камышникова Корректоры: С. Ф, Гоптаренко и A. П. Татаринцева

Заказ 5911!С Тираж 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

11

/ ро рог.18