4.Паромасляный (диффузионный) насос. Принцип работы. Применимость.

В высоковакуумных диффузионных паромасляных насосах и агрегатах (НВДМ, НД, АВДМ), обеспечивающих получения вакуума до 10^-5 Па, работающих по тому же принципу, рабочим газом являются пары вакуумного масла.

Превосходная быстрота действия диффузионных насосов позволяет использовать их в вакуумных печах, в вакуумных установках для нанесения покрытий линз, в установках по нанесению тонкоплёночных покрытий и в других промышленных целях. Эти насосы способны достигать давлений порядка 10^-6 – 10^-7 мбар.

Принцип действия диффузионного паромасляного насоса

Паромасляный вакуумный насос имеет водоохлаждаемый металлический корпус в виде цилиндра с глухим днищем, в которое вставлены паропроводы с соплами. Рабочую жидкость заливают в насос, и она подогревается электрическим нагревателем. Пары жидкости поднимаются по паропроводам к соплам, выходят через них в объем насоса, конденсируются на стенках, и образующийся конденсат по стенкам стекает вниз и вновь попадает в кипятильник.

В результате постоянного испарения и конденсации рабочей жидкости между паропроводами и объемом насоса поддерживается значительный перепад давлений. Вследствие этого, а также вследствие специальной конструкции сопел пар истекает в объем корпуса насоса со сверхзвуковой скоростью. Молекулы откачиваемого газа диффундируют в струю пара, при соударении с более тяжелыми частицами пара получают направленное движение вниз и к стенкам корпуса и скапливаются в зоне конденсации пара. Там они увлекаются в движение следующей ступенью откачки, последовательно сжимаются каждой ступенью, пока не попадут в зону действия механического насоса и удалятся из диффузионного вакуумного насоса.

Рисунок. 8 Диффузионный паромасляный вакуумный насос: 1 — система водяного охлаждения корпуса; 4 — ступени сжатия, 5 — кольцевой канал для возврата масла в кипятильник; 6 — впускной патрубок; 7 — выхлопной патрубок; 8 — концентрические паропроводы, 9 — кипятильник; 10 — электроподогреватель; I — зона эжектирования газа; II — зона конденсирования паров масла; III — зона промежуточных давлений, О — газовые молекулы, — пары маславоздуха.

Предельный вакуум, создаваемый диффузионными насосами, определяется числом ступеней насоса, конструкцией сопел, типом рабочей жидкости и температурой ее нагрева. В зависимости от глубины создаваемого разрежения диффузионные насосы могут использоваться как бустерные или как высоковакуумные.

5.Насос Рутса (двухроторный). Принцип работы. Применимость.

Принцип действия

Два сбалансированных, параллельно расположенных ротора в вакуумном бустерном насосе, имеющих форму цифры 8, соединены с двигателем и вращаются в противоположные стороны. При вращении роторов откачиваемый газ попадает в полость между ротором и статором, и перемещается в направлении выхлопа. Геометрия роторов двухроторных насосов Рутса такова, что при их вращении откачиваемый газ не может перемещаться обратно – объем между роторами отсутствует, происходит «перекатывание» поверхности одного ротора по поверхности другого.

При этом роторы вакуумного бустерного насоса не касаются статора и друг друга, между ними всегда поддерживается минимально-возможный зазор. Наличие зазора также обеспечивает высокую скорость вращения роторов. Поэтому от  также обеспечивает высокую скорость вращения роторов. Поэтому от геометрии и качества изготовления роторов и статора зависят характеристики и надежность работы вакуумных бустерных насосов. Роторы насосов Рутса могут быть соединены с двигателями разными способами: шпинделем, ременной передачей, один из роторов и двигатель могут иметь общий вал.

Между собой роторы в бустерном насосе, как правило, синхронизируются зубчатой передачей. При постоянном передаточном числе между двигателем и муфтой в режиме больших газовых нагрузок (высоком давлении на входе в вакуумный бустерный насос) двигатель насоса работает в режиме перегрузки, что приводит к его выходу из строя. При этом из-за перегрева роторов зазор между ними может исчезнуть, что приводит к тому, что роторы начинают касаться друг друга или статора, и как следствие - к задирам или «заеданию». 

Поэтому в последних моделях вакуумных механических бустерных насосов частота их вращения зависит от давления на входе в насос. Для этого необходимо исключить жесткую механическую связь между ротором бустерного насоса и валом электродвигателя. В японских вакуумных бустерных насосах компании Shinko-Seiki такую роль выполняет магнитная муфта. При вращении ротор вакуумного бустерного насоса левитирует внутри рабочей камеры насоса, между двигателем и ротором нет механической связи. В классической конструкции вакуумных бустерных насосов подшипники валов и зубчатая передача используют масло для уменьшения трения.  Для недопущения попадания этого масла в рабочую камеру вакуумного насоса Рутса на валу роторов находятся уплотнительные манжеты. Также отсутствует утечка масла по валу двигателя, так как он также уплотнен манжетой. Все манжеты также играют роль вакуумного уплотнения. Благодаря вышеописанным конструктивным особенностям вакуумные бустерных насосы (вакуумные насосы Рутса) являются безмасляными откачными средствами.