Механические вакуумные насосы с масляным уплотнением.

Вращательные масляные насосы являются механически­ми насосами с вращающимся поршнем (ротором) и масля­ным уплотнением, откуда и происходит их название.

Пластинчато-роторные насосы. Примером такого насоса может служить конструкция, изображенная на рис. 5-4 (разрез перпендикулярно оси поршня). Камера 1 насоса по­гружена в прямоугольный чугунный бак 2, наполненный маслом. Впускной патрубок 3, проходя через крышку на­соса и продолжаясь далее, проходит через камеру насоса в так называемое откачное пространство 4, где происходит вращение поршня (по стрелке). Вращающийся поршень со­стоит из барабана 5 и двух пластин 6, расположенных в прорезях барабана; отсюда и название насоса («пластин­чато-роторный»). Между пластинами расположены сталь­ные пружины, прижимающие пластины к цилиндрической стенке камеры насоса, ограничивающей откачное простран­ство. Ось вращения поршня совпадает с его геометрической осью, но смещена кверху по отношению к оси камеры так, Вращательные масляные насосы являются механически­ми насосами с вращающимся поршнем (ротором) и масля­ным уплотнением, откуда и происходит их название.

Пластинчато-роторные насосы. Примером такого насоса может служить конструкция, изображенная на рис. 5-4 (разрез перпендикулярно оси поршня). Камера 1 насоса по­гружена в прямоугольный чугунный бак 2, наполненный маслом. Впускной патрубок 3, проходя через крышку на­соса и продолжаясь далее, проходит через камеру насоса в так называемое откачное пространство 4, где происходит вращение поршня (по стрелке). Вращающийся поршень со­стоит из барабана 5 и двух пластин 6, расположенных в прорезях барабана; отсюда и название насоса («пластин­чато-роторный»). Между пластинами расположены сталь­ные пружины, прижимающие пластины к цилиндрической стенке камеры насоса, ограничивающей откачное простран­ство. Ось вращения поршня совпадает с его геометрической осью, но смещена кверху по отношению к оси камеры так,

чтобы барабан при своем вращении постоянно соприкасался со стенкой камеры. В связи с таким расположением бара­бана пластины при работе насоса постоянно скользят вдоль прорезей, то сближаясь, то отдаляясь друг от друга. В баке имеются по бокам два отверстия: для установки правиль­ного уровня масла в баке (верхнее отверстие) и для спуска масла из бака (нижнее отверстие). Масло при работе наcoca должно находиться на определенном уровне над кла­паном 7; назначение клапана — пропускать газ, выбрасы­ваемый из насоса, но не допускать его обратного проник­новения внутрь насоса; слой масла над клапаном предохра­няет последний от непосредственного соприкосновения с ат­мосферным воздухом.

Чтобы уяснить механизм работы насоса, обратимся к рис. 5-5, на котором схематически изображена камера на­соса с поршнем и отверстиями: впускным и выпускным (указаны стрелками). Римскими цифрами указаны четыре характерных положения поршня, которые он занимает по­следовательно в течение одного полуоборота. Стрелка ука­зывает направление вращения поршня. Положение / при­мем за начальное.

В положении II пластина А, продвинувшись вниз, со­здала расширение со стороны отверстия; в это расширение входит газ из вакуумной системы; пластина Б, продвинув­шись вверх, произвела сжатие газа в сторону выпускного отверстия. В положении III пластина Л произвела еще дальнейшее всасывание газа, тогда как пластина Б выбро­сила сжатый газ через клапан выпускного отверстия (кла­пан не показан). Положение IV совпадает с начальным по- ложением / с той лишь разницей, что пластины поменялись местами. Далее работа насоса продолжается в описанном выше порядке. Таким образом, каждая пластина выполняет двойную роль: с одной своей стороны она тянет за собой газ, поступающий от впускного отверстия, с другой —_: сжи­мает поступивший газ для его выбрасывания за пределы насоса через выпускное отверстие. При непрерывном вра­щении поршня всасывание и выбрасывание газа произво­дятся поочередно обеими пластинами, благодаря чему и происходит откачка вакуумной системы, к которой присо­единяется насос впускным патрубком.

Пластинчато-статорные насосы. Схема­тическое изображение насоса приведено на рис. 5-11. Основные отличия от пла­стинчато-роторных насосов заключаются в следующем. Барабан 2 расположен экс-аксиалыю по отношению к камере, но вращается по оси, совпадающей с геомет­рической осью каморы / [для смещения центра тяжести к оси вращения в бараба­не высверливаются соответствующие по­лости). Одной из своих образующих бара­бан при вращении все время скользит по цилиндру камеры и тем самым описы­вает в откачном пространстве объемы, аналогичные описываемым пластинами в насосах предыду­щей конструкции. Разделение впускной 3 и выпускной 4 сторон осуществляется пластиной 5, которая все время при­жимается к барабану пружиной 6, скользя вдоль прорези в стенке камеры. Механизм всасывания <и выбрасывания газа насосом поясняется схематическим изображением (рис. 5-12) четырех характерных последовательных положений поршня. Основным преимуществом насосов рассматриваемого типа является уменьшение количества ответственных мест внутри насоса, представляющих опасность прорыва газа в вакуумную сторону; в пластинчато-статор ном насосе таки­ми местами являются только места соприкосновения бара бана с камерой и пластиной. Отсутствие прорезей в бара­бане устраняет лишнюю возможность просачивания воздуха в сторону впускного патрубка. Вредное пространство в пла-стинчато-статорных насосах имеет меньшие размеры по сравнению с пластинчато-роторными насосами.

Золотниковые насосы. Примером насосов этой конструк­ции служит насос, изображенный на рис. 5-14. На валу при помощи шпонки насажен эксцентрик /, расположенный и вращающийся аналогично барабану в пластинчато-статор-ных насосах. Однако он не касается стенок откачной каме ры, а заключен в обойму 2. Обойма, охватывающая эксцен­трик, представляет собой сплошной цилиндр, от которого кверху идет дополнительная- плоская часть в виде полого и открытого сверху параллелепипеда, снабженного отвер­стиями 4 в одной из широких боковых сторон.

Сравнительная характеристика вращательных масляных насосов. Пластинчато-роторные и пластинчато-статорные на-оосы могут достигать предельного давления (без учета пар­циального давления паров масла) 0,001 мм рт. ст. и могут обладать быстротой действия от долей литра до нескольких десятков литров в секунду. Их удобно применять при ваку­умных установках как лабораторного, так и производствен­ного типа. В частности, насосы с быстротой действия поряд­ка I -ь 1,5 л/сек широко применяются при откачных авто­матах, причем они часто конструируются в виде так назы­ваемых многократных насосов, когда в одном баке (для масла) монтируется два, три и более (до 12) отдельных насосов (секций); последние можно соединять друг с дру­гом в любых комбинациях; обычно же отдельные секции используются как самостоятельные насосы, присоединяемые к позициям откачного автомата; они имеют только общий и другим вакуумным установкам. Их предельный вакуум может достигать тысячных долей миллиметра ртутного стол­ба, быстрота действия — сотен литров в секунду.

Масло для заливки вращательных насосов. Масло, зали­ваемое во вращательные масляные насосы, должно удовле­творять определенным требованиям. К числу основных тре­бований относится низкое давление насыщенных паров; только при этом условии в вакуумной системе достижимы достаточно низкие давления.

Устройство и принцип работы пароструйных вакуумных насосов. Требования к рабочей жидкости пароструйных вакуумных насосов.

Пранцип работы пароструйных насосов. Как показы­вает название, работа пароструйных насосов основана на использовании откачивающего действия струи пара рабочей жидкости. Газ, поступающий в насос из вакуумной системы, попадает в сферу действия струи пара и выталкивается последней в сторону выпускного патрубка.

При ознакомлении с описываемыми ниже конструкциями пароструйных насосов, нужно иметь в виду, что пароструйный насос не может работать самостоятельно, а всегда состав­ляет единый агрегат с насосом предварительного ва­куума.

В качестве насосов предварительного вакуума приме­няются главным образом вращательные масляные насосы (рис. 5-2); для присоединения обычно берутся достаточно широкие и короткие трубки, так чтобы выпускное давление пароструйного насоса было впускным давлением для вра­щательного масляного.

Параметры насоса предварительного вакуума должны соответствовать параметрам пароструйного насоса; пусть, например, пароструйный насос должен работать при впуск­ном давлении р'₂ с быстротой действия S'н, причем его ма­ксимальное выпускное давление равно р_к; тогда насос пред­варительного вакуума должен быть в состоянии создавать давление р''₂, не превышающее р_к, и обладать при этом давлении такой быстротой действия S''_н, чтобы удовлетво­рялось равенство потоков газа, проходящих через оба насоса: , где

Требования к жидкостям (из тетради):

1. давление насыщенных паров должно быть мало при комнатной температуре и высоко при больших температурах.

2. Состав жидкости должен быть однороден, тогда будет обеспечиваться постоянство характеристик насосов.

3. термическая стабильность и терсмоокислительная устояйчивость

4. отсутствие хим активности по отношению к конструкционным материалам.

5. малая удельная теплота парообразования.

6. малая способность к растворениям газов.