Определение основных размеров и мощности двигателя
Действительная быстрота действия определяет основные размеры насоса. Из уравнения (3.7) находим
R = VS/(XkLyu2),
Где KL — коэффициент длины ротора, L/R; ы2 — окружная скорость на периферии роторов, м/с, ы2 = 2NRti.
Коэффициент X откачки принимают в пределах 0,4 ... 0,9. Для вакуумных насосов с быстротой действия больше 0,45 м3/с зависимости коэффициента откачки от давления всасывания для отношений давлений Pjp, равных 2 и 5, при работе на воздухе и водороде приведены на рис. 70 [22]. Коэффициент kL выбирают в пределах 2 ... 4.
Окружную скорость и2 выбирают в зависимости от материала ротора, так как от и2 зависит центробежная сила, нарушающая работоспособность ротора. Для роторов, выполненных из алюминиевых сплавов, и2 выбирают в пределах 30 ... 80 м/с, из стали — 50 ... 100 м/с, из титановых сплавов — 80 ... 150 м/с. Ширфий диапазон изменения скоростей объясняется тем, что двухроторные вакуумные насосы стремятся непосредственно соединить с двигателем, а межосевое расстояние А = 2а выполняют в соответствии с ГОСТ 2185—66* (СТ СЭВ 229—75).
Коэффициент, оценивающий качество ротора, из конструктивных соображений для двухлопастных роторов принимают в пределах 0,617 ... 0,5 (х = 0,617 при Ыа = 1), для трехлопастных роторов — в пределах 0,59 ... 0,49.
Радиус R округляют до целого числа в мм: строят профиль ротора и определяют точное значение коэффициента % =
|
Рис.70. Зависимость коэффициента Л, откачки Рис. 71. Профиль с голов - двухроторных иасосов от давления всасывания р кой, срезанной по радиу - для отношений: су R' 1 — Рн/Р = 5; 2 — рн/р = 2;------------------------------------------- воздух, --------- — водород |
= 1 — Fv /(2NR). По формуле (3.8) определяют точное значение коэффициента откачки Я. Если получившиеся значения коэффициентов % и Я отличаются от выбранных, то меняют длину L ротора так, чтобы получить заданную быстроту действия [формула (3.7)1.
Для уменьшения проводимости зазоров иногда головку профиля ротора срезают по радиусу R', проведенному из центра ротора (рис. 71) [6]. Тогда часть впадины ABC строится как огибающая участка DE головки исходного профиля. Огибающей является окружность радиусом R" = 2А — R'. Для номинального профиля RH = R' — брр/2 и R'U — R" — 8рр/2. Часто головку профиля ротора срезают по радиусу R', а впадину оставляют той же, которая была у ротора без срезания головки. И в том, и в другом случаях при срезанной головке ротора уменьшается проводимость радиальных зазоров, которая может быть рассчитана для двух радиальных зазоров при молекулярном режиме течения газа по формуле [6]
2и — 2• Sfi 4 JWmax^ 1
Ги^у м Жа, m вркпих,
Где 2а' — центральный угол срезки, рад (см. рис. 71).
При вязкостном режиме течения проводимость этих зазоров определяют по формуле (3.10).
Однако при срезанной головке ротора появляются объемы ADB и ВСЕ или объем DFEB, в которых газ переносится со стороны нагнетания на сторону всасывания. В этом случае коэффициент Ао отличен от нуля, а это приводит к уменьшению К и быстроты действия. Увеличение быстроты действия будет только и. Рис. 72. Теоретическая индикаторная диаграмма
Двухроторного насоса
Ри-------------------------------
Тогда, когда увеличение % вследствие срезанной головки ротора будет больше уменьшения % вследствие появления объемов, переносимых роторами со сто - г роны нагнетания на сторону всасывания. Для дальнейшего уменьшения проводимости радиальных зазоров на частях роторов, соответствующих дуге DE, выполняют канавки глубиной 0,1 ... 0,2 мм полукруглого, прямоугольного или треугольного сечений. Однако и в этом случае увеличивается перенос газа с нагнетания на всасывание вакуумного насоса в канавках. В двухроторных вакуумных насосах происходит процесс внешнего сжатия, который характеризуется тем, что в момент сообщения полости / (см. рис. 60) с нагнетательным окном в ней в идеальном случае произойдет мгновенное повышение давления до давления нагнетания, т. е. индикаторная диаграмма будет иметь прямоугольную форму (рис. 72). Мощность, затрачиваемая на привод вакуумного насоса, (Вт)
Ne = [ST{pB- p)]/ri,
Где г] — КПД двухроторных вакуумных насосов, учитывающий термодинамические, газодинамические и механические потери, т] = 0,5 ... 0,85.
Мощность двигателя
Мдв = NeAlnep.
Где т]пер — КПД редуктора, устанавливаемого между двигателем и вакуумным насосом.
В двухроторных вакуумных насосах стремятся соединить непосредственно вал двигателя и вал насоса; в этом случае т]пер = = 1.
