3. Расчеты, необходимые при проектировании вакуумной системы

1. Выбор вакуумных насосов

3.1.1Выбор средневакуумного насоса

В соответствии с дополнительными условием для средневакуумной откачки выбираем турбомолекулярные насосы серии ТМР с предельным давлением р_пр =10^-7 Па и диапазоном быстрота действия от 0,1 до 20 м³/с.

Эффективная быстрота откачки в вакуумной камере

[5, стр.289]

Где Q- газовыделения и натекания, м³·Па/с;

Р₁ - рабочее давление в камере, Па.

Найдем коэффициент использования турбомолекулярного насоса. При п=3(количество элементов) находим по [рис. 6.8 стр.225 ] значение коэффициента использования К_и1=0,24

Номинальная быстрота действия

[5, стр.285]

Где К₀₁ коэфициент использования;

р_пр предельное давление насоса, Па.

ближайший по быстроте действия турбомолекулярного насоса ТМР-2003 имеет следующие характеристики:

Табл.1

Характеристика	TMP-2003
Подвеска ротора	магнитная
Охлаждение	воздушное
Предельный вакуум, Торр	10-11
Максимальное давление на входе , Торр	0,5
Максимальное давление на выходе, Торр	2
Быстрота действия, л/с :
по азоту	2000
по гелию	1800
по водороду	1600
Рабочая ориентация	Любая
Входной фланец стандартов ISO, ConFlat	Ду250
Рекомендуемая быстрота действия форвакуумного насоса, л/мин	>500
Температура прогрева на входном фланце, оС	<120
Вес, кг	55

Рис.1 Турбомолекулярный насос

Разрез вертикального турбомолекулярного насоса представлен на рисунке. Внешний вид насоса напоминает турбину – отсюда и название турбомолекулярный насос. Двигатель приводит во вращение ротор насоса (лопасти окрашены в голубой цвет), который вращается относительно статора (лопасти окрашены в желтый цвет). Лопатки ротора и статора наклонены в зеркальном отображении и совместно образуют ступень насоса, которая производит специфическое сжатие (компрессию). Одна ступень производит компрессию равную 30 (для воздуха). Наличие нескольких ступеней производит эффект умножения и при этом достигается компрессия 10¹² . Наклон лопастей ротора и статора определяет производительность насоса при заданном размере входного патрубка, а скорость вращения ротора и зазоры между лопастями задают компрессию каждой ступени насоса.

В турбомолекулярных насосах используется комбинированная подвеска. На низковакуумной стороне ротора устанавливаются керамические шарикоподшипники, которые принудительно смазываются, а на высоковакуумной стороне магнитная подвеска. Для специальных применений используют насосы, полностью оборудованные магнитной подвеской. Ротор в таких насосах удерживается электромагнитами, управляемыми специальным контролером. Поскольку ротор таких насосов подвешен и нет механического контакта с частями насоса, уровень вибрации и шума чрезвычайно низок. Преимуществом также является отсутствие смазки (абсолютно безмасляная откачка). Недостатком – невозможность изготовления компактных насосов.

Для откачки агрессивных газов разработаны специальные меры для защиты поверхностей насосов, которые непосредственно с ними соприкасаются. В первую очередь это относится к лопастям ротора и статора. Для этого их покрывают специальным покрытием или изготавливают из специального материала. Для моторной части насоса для защиты от агрессивных газов в насос подается блокирующий инертный газ. Для этого применяют специальный дозирующий вентиль, который создает поток газа в моторную область насоса. Блокирующий инертный газ из турбомолекулярного насоса удаляется вместе с агрессивным газом с помощью насоса предварительной откачки. Для защиты от конденсирующихся паров все поверхности, входящие и ними в контакт должны быть нагреты. Для этого применяется система управления нагревом.