Лекция №9 Вращательные насосы

(Механические “масляные” насосы)

Немецкий инженер Геде в 1911 году сконструировал два типа механических вращательных насосов (пластинчато-роторный и пластинчато-статорный) которые практически без существенных изменений используются до настоящего времени.

Принципы работы насоса заключается в том, что вращающийся ротор и неподвижный статор образуют замкнутый объём, увеличивающийся в размере и всасывающий газ. Для уплотнения движущихся частей насоса используют жидкости (вакуумное масло ВМ-4) с низким давлением насыщенных паров. Первоначально Геде пытался использовать ртуть, которую затем заменил на масло.

Схема вращательного пластинчато-статорного насоса показана на рис. 19, где

1 - впускной патрубок,

2 - корпус,

3 - пластины,

4 - ротор,

5 - выпускной патрубок,

6 – выпускной (шариковый клапан),

7 – масло,

8 – пружина между пластинами (не

обязательно).

Рабочие зоны насоса :

I – область всасывания,

II – область переноса,

III – область сжатия.

Рис.19

Насос состоит из стального ротора 4, закрепленного эксцентрично внутри стального корпуса 2. Две пластины 3 скользят внутри ротора 4 и плотно прижимаются к внутренним стенкам корпуса 2 с помощью пружины 8 или центробежной силой. При вращении ротора с пластинами откачиваемый газ по впускному патрубку 1 входит в область всасывания I, которая расширяется. Затем газ захватывается следующей пластиной, образуя область переноса II, переносится к впускному патрубку 5, образуя область сжатия, где сжимается до атмосферного давления и выбрасывается из насоса через клапан 6.

“Геометрическая” быстрота откачки (измеряемая на входном отверстии статора) составит:

S_г=2V₁*n/60 [м³*с^-1]

где V₁- максимальный объем всасывающей области, м³

V₁

n – частота вращения ротора, с^-1;

D – диаметр статора, м;

d – диаметр ротора, м ;

W – ширина ротора (статора), м.

Максимальная быстрота действия S_max меньше геометрической из-за влияния впускного патрубка, ограничивающего пропускную способность

S_max =

где U – проводимость впускного патрубка 1.

Реальная быстрота откачки меньше максимальной геометрической из-за обратного потока газов и натекания. Суммарный поток газа, проходящий через насос:

Q = Q _пр – Q _обр

Q _пр , Q _обр – прямой и обратный потоки газа в насосе.

Из уравнения стационарного потока (существующего в насосе ):

Q = Q _пр – Q _обр = S_maxP - Q_обр

где P - впускное давление насоса, Па

В соответствии с определением понятия предельный вакуум P^I мы можем записать:

если P = P^I , то Q = 0, откуда Q_пр=Q_обр

Q = 0 = S_maxP^I – Q_обр, откуда Q_обр = S_maxP^I

тогда S_нP = S_max P - S_maxP^I