Экспериментальное исследование безмасляного двухступенчатого комбинированного вакуумного насоса

УДК 621.521

А. А. Райков, С. И. Саликеев, А. В. Бурмистров

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗМАСЛЯНОГО ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КОМБИНИРОВАННОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА

Ключевые слова: вакуумный насос, быстрота откачки, степень сжатия.

В статье приводятся результаты экспериментального исследования двухступенчатого комбинированного вакуумного насоса. Описывается конструкция насоса и экспериментального стенда. Представлены откачные и температурные характеристики исследуемого насоса. Полученные результаты могут быть использованы при разработке математических моделей в ходе дальнейших исследований.

Key words: vacuum pump, pumping speed, compression-ratio.

The experimental study results of two-stage combined vacuum pump are presented. The construction of the pump and the experimental research facility is described. Pumping and temperature characteristics of the pump are presented. The results of the study may be used for mathematical models development in further research.

В конце прошлого столетия для получения низкого и среднего вакуума стали использоваться многоступенчатые машины с роторами кулачково-зубчатого типа (рис. 1 а). Трехступенчатые машины «DRYSTAR» фирмы «Edwards» [1, 2] позволяют получить давление от 4 до 40 Па, четырехступенчатые машины серии «DRYVAC» фирмы «Leybold» [3] - от 3 10"1 до 3 Па. Стремление повысить быстроту действия привело к созданию насосов, в которых в качестве первой (входной) ступени используются ротора с профилем типа Рутс (рис. 1 б), а в последующих - кулачково-зубчатого типа. В России и странах СНГ подобные машины не выпускались и не исследовались.______________________________________________________

I

а б

Рис. 1 - Профиль роторов ступеней комбинированного насоса

С целью повышения эффективности процесса откачки и исследования влияния различных факторов на откачные характеристики бесконтактных насосов был спроектирован и изготовлен комбинированный двухступенчатый агрегат (рис. 2): первая ступень - ротора с профилем Рутс, вторая - кулачково-зубчатые, аналогичные роторам, применяемым в одноступенчатом насосе [4]. Ступени отделены друг от друга перегородкой, в которой выполнен канал, соединяющий их. Окна всасывания и нагнетания второй ступени размещены в торцевых крышках. За основу взята элементная база насосов серии ДВН-50(150), серийно выпускаемых ОАО «Вакууммаш» (г. Казань).

В ходе эксперимента были получены следующие характеристики:

- быстрота действия насоса в зависимости от давления на входе в ступень типа Рутс

Б1=Г(Р1);

- быстрота действия кулачково-зубчатой ступени насоса в зависимости от давления на входе в нее 32=ЦР2);

- температуры газа между ступенями и на выходе из насоса, а также температура корпуса в зависимости от продолжительности работы насоса и давления на входе.

Зависимости получены при различных частотах вращения роторов в (интервале от 500 до 3000 об/мин). Для измерения давлений использовались деформационно-термопарные вакуумметры ВДТО-2. Расход газа измерялся газовым счетчиком РГ-40. Температура фиксировалась при помощи хромель-копелевых термопар.

Зависимости быстроты действия ступеней при различных частотах вращения роторов представлены на рис. 3.

Рис. 2 - Конструкция экспериментального двухступенчатого КЗВН: 1- ротора типа Рутс; 2 - ротора типа Claw; 3 - канал, соединяющий ступени; 4 - выходное отверстие; 5 - патрубок для присоединения датчиков измерения давления и температуры между ступенями; б - входное отверстие; 7 - синхронизирующие шестерни; S - межступенчатая

Рис. 3 - Быстрота действия ступеней насоса при частотах вращения 2400, 1800, 912 и 481 об/мин: первой ступени - маркеры с затенением; второй ступени - маркеры без затенения

Зависимости быстроты действия ступеней, степени повышения давления по ступеням (т1=Р2/Р1, т2=РВЫХ/Р2, где Р1, Р2 - давление на входе в первую и вторую ступень соответственно, РВЫХ - давление на выходе из насоса) и температуры газа между ступенями и на выходе из насоса при частоте вращения роторов 3000 об/мин нанесены на рис. 4. Остаточное давление комбинированного насоса при данной частоте вращения составляет 1730 Па, быстрота действия - 61,2 м3/ч.

Z 70 "s

W"

60

50

40

3020100 —

1000

Рис. 4 - Быстрота действия агрегата и ступени КЗВН, степень повышения давления и температура при частоте вращения роторов 3GGG об/мин: Si - быстрота действия на входе в насос; S2 - быстрота действия на входе в кулачково-зубчатую ступень; ті - степень сжатия ступени Рутс; т2 - степень сжатия кулачково-зубчатой ступени; t2 - температура аза на входе в кулачково-зубчатую ступень; tBbiX - температура газа на выходе

Литература

1. BOC Edwards product catalog, 2GG3/G4. - 552 p.

2. GV/GVM Drystar Pumps // Edwards Limited. 2G1G (http://www.edwardsvacuum.com/Products/List.aspx?r=1G).

3. Leybold vacuum components, 1999/2GGG. - 47G p.

4. Райков, А.А. Исследование потерь во входном и выходном трактах кулачково-зубчатого вакуумного насоса / А.А. Райков, С.И. Саликеев, А. В. Бурмистров // Компрессорная техника и пневматика. -2GG9. - № 8. - C.13-18.

© А. А. Райков - асп. каф. ВТЭУ. КГТУ; С. И. Саликеев - канд. техн. наук, доц. каф ВТЭУ КГТУ; А. В. Бурмистров - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, burm@kstu.ru.

10000 р Па