ВАКУУМНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

Устройство, принцип действия, термодинамические основы сжатия

В двухроторных вакуумных насосах (рис. 58) в овальном корпусе 1 навстречу один другому вращаются два ротора 2 и 3. Роторы выполняют с двумя (рис. 58, а) или тремя (рис. 58, б) Прямыми или винтовыми (спиральными) (рис. 59) лопастями. Угол закрутки лопастей не превышает 180°. Углом и закрутки лопасти называют угол, на который повернут вокруг продольной оси ротора один торец относительно другого.

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.

Рассмотрим откачивание газа на примере насоса с двухлопа­стными роторами. Пусть в данный момент роторы находятся в по­ложении, показанном на рис. 60, а. Полость / отсоединена от окна всасывания, но еще не соединена с окном нагнетания. В сле­дующий момент (рис. 60, б) полость I соединяется с окном нагне­тания, и газ под давлением нагнетания поступает в полость /. 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 / начнет подаваться в полость нагнетания вместе с газом, который находится в полости II (рис. 60, в). При повороте рото­ров на угол 90° (рис. 60, г) газ из полости / роторами продолжает вытесняться в нагнетательную полость, процесс освобождения полости // от газа заканчивается, а между ротором 2 и корпуоом 1 образуется полость III, процессы в которой начнут происходить в той же последовательности, что и в полости / с момента, соответ­ствующего положению рис. 60, а. В моменты, соответствующие
положениям на рис. 60, д и 60, е газ из полости / продолжает подаваться в нагнетательное окно, а в момент, соответствующий повороту роторов на 180°, процесс вытеснения газа из полости / заканчивается. Далее процесс повторяется, начиная с положения рис. 60, а, но место полости I займет полость IV, полости III — Полость II, полости II — полость III, полости IV — полость I.

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 двухроторном 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 вса­сывания 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 рп к давлению всасывания р в них сравнительно не­большое (1,2 ... 1,5) также вследствие наличия больших перетеканий из по­лости нагнетания в полость всасывания. Данное положение подтверждается экспериментально (рис. 61) [22]. 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 форва - куумными, 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.