ВАКУУМНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

РАБОЧАЯ СТУПЕНЬ НАСОСА

Ступень турбомолекулярного вакуумного насоса состоит из вращающегося рабочего колеса и расположенного за ним непод­вижного статорного колеса, имеющего, как правило, те же гео­метрические размеры, что и роторные колеса; угол установки лопаток или наклона паза статорного колеса принимают зеркаль­ным по отношению к углу установки лопаток или наклона паза роторного колеса.

Основными параметрами характеристики статорного и ротор­ного колеса являются максимальная быстрота откачки при ттах = = 1 и максимально создаваемое отношение давлений при быстроте откачки, равной нулю.

Рассматривая процесс перехода молекул газа через межло­паточные каналы или пазы статорного колеса, учитывают воздей­ствие на скорость теплового движения молекул вращающихся роторных колес, расположенных по обе стороны от статорного колеса.

Потоки молекул газа, проходящие через межлопаточные каналы или пазы статорного колеса на его противоположные стороны, определяют так же, как и для роторного колеса с учетом влияния окружной скорости роторных колес, т. е. по уравнениям (7.3) или (7.5) или по табл. 7.1 в зависимости от геометрических пара­метров межлопаточных каналов и относительной скорости с±.

Если с какой-либо стороны статорного колеса отсутствует роторное колесо (в начале или конце пакета рабочих колес), то при определении результирующей вероятности перехода моле­кул газа с этой стороны угол фср полагают равным уср, т. е.

Ктах = Pv ср^ ■

В том случае, если после статорного колеса нет роторного,

Tmax = ("Vcp + Ру cp)/Ycp> если же перед статорным колесом нет роторного, то

Ттах == Уср/(Уср Pv ср)-

Зазоры осевые б01 между колесами и радиальные 6р. рот между колесом и корпусом насоса и бр. ст между колесом и валом существенно влияют на откачную характеристику колеса, ступени и насоса в целом.

Статорное колесо работает в оптимальных условиях, когда расположено в рабочем пакете между роторными колесами, обе­спечивающими перенос молекул газа через его межлопаточные каналы или пазы в направлении откачки (рис. 162). В этом случае эффективность воздействия зависит от расстояния между тор­цовыми поверхностями: при увеличении б01 влияние рабочего колеса, отражающего молекулы в сторону статорного колеса, уменьшается, так как повышается вероятность столкновения моле­кул с неподвижной поверхностью корпуса насоса, вследствие
чего вероятность перехода их через каналы или пазы статорного колеса умень­шается.

Таким образом, при уве­личении зазора б01 ослабе­вает воздействие на стато - рное колесо роторного ко­леса, расположенного перед ним на стороне всасывания, что, в свою очередь, приво­дит к уменьшению ттах, создаваемого пакетом. Мак­симальная быстрота откачки при изменении осевого зазора б01 остается практически постоя» ной, поскольку Smax первого роторного колеса не меняется Практически осевой зазор между рабочими колесами выби рают исходя из условий монтажа. Для насосов с рабочими коле сами диаметромD2 = 100 ... 200 мм принимают б01 = 1,0 ...1,2 мм. для насосов с рабочими колесами наружного диаметра D2 — = 500 ... 700 мм б01 » 2,0 ... 2,5 мм. Большие значения осе­вого зазора при увеличении наружного диаметра колес обуслов­лены возможным возникновением вибрации лопаток.

Для увеличения эффективности работы колес насосов целе­сообразно назначать минимальные радиальные зазоры, учиты­вая при этом конструктивные особенности насоса. При увеличе­нии отношения площади FB. р радиального зазора между ротор­ным колесом и корпусом к торцовой площади Fn. р пазов или межлопаточных каналов рабочего колеса повышается проводи­мость Us кольцевой щели, а следовательно, и увеличивается обрат­ный поток через нее, что приводит к уменьшению быстроты от­качки, а также отношения максимально создаваемого и рабочего давлений. Необходимо стремиться к тому, чтобы отношение Fe. p/Fp. p не превышало 0,02.

При увеличении радиального зазора между валом и статор - ным колесом уменьшается максимальное отношение давлений, создаваемых роторными колесами, вследствие увеличения обрат­ных потоков газа через кольцевой зазор под действием перепада давлений и тем самым понижается ттах ступени в целом. Для обе­спечения эффективной работы ступени с учетом ее конструктив­ных особенностей следует принимать Fs- ст^п. ст =

(4 ... 6) 10"3.