ДИФФУЗИОННЫЙ ВАКУУМНЫЙ НАСОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области вакуумной техники.
Известен диффузионный насос, содержащий корпус с теплоизолированной неохлаждаемой зоной, входным и выходным патрубками, и размещенный по оси корпуса многоступенчатый паропровод. (Лубенец В.Д. Вакуумные системы и их элементы, М., «Машиностроение, 1968, с.148).
Недостатком известного диффузионного насоса является крупногабаритный корпус и низкие значения технических параметров.
Известен пароструйный вакуумный насос, содержащий герметичный корпус, кипятильник с рабочей жидкостью, паропроводы с соплами, систему охлаждения корпуса, выполненную в виде навитой по спирали на корпус трубки с хладагентом и теплопроводной сетки, охватывающей корпус насоса и трубку. Теплопроводная сетка позволяет усилить теплопередачу от трубки с хладагентом к корпусу. (А.С. СССР №1321947, МКП F04F 9/00, опубл. 07.07.1987).
В известном пароструйном вакуумном насосе система охлаждения недостаточно эффективна из-за незначительного контакта трубки с поверхностью корпуса, что отрицательно сказывается на быстроте действия насоса и его предельном остаточном давлении. Кроме того, теплопроводная сетка существенно увеличивает вес насоса, что усложняет монтаж насоса на технологической установке.
Наиболее близким известным техническим решением к заявляемой полезной модели является пароструйный вакуумный насос, содержащий герметичный корпус, систему охлаждения корпуса в виде навитой по спирали на корпус трубки с хладагентом, кипятильник с рабочей жидкостью и паропроводы с соплами, в котором часть корпуса образована ребрами жесткости, установленными по направлению навивки трубки с хладагентом, при этом поверхность ребер состоит из участков, контактирующих с трубкой и имеющих радиус кривизны, равный наружному радиусу трубки и конических участков, меньший диаметр которых обращен к кипятильнику. (А.С. №1742526, МПК F04F 9/00, опубл.23.06.1992 г.)
Недостатком известного устройства является недостаточно эффективное выполнение конструкции корпуса, т.к. расположение части системы охлаждения в горячей зоне корпуса не позволяет сохранить жесткость корпуса и обеспечить эффективное охлаждение насоса. Это в свою очередь влечет невозможность расширения диапазона рабочих давлений в сторону высоких давлений и увеличивает вес насоса.
Кроме того, известная конструкция корпуса насоса выполнена в виде цилиндра, что также влечет за собой значительные величины габаритов и веса. Такое выполнение насоса оправдано только насосов большой производительности.
Кроме того, в известной конструкции дно корпуса насоса выполнено плоским и имеет значительную толщину, что необходимо из условий обеспечения прочности конструкции. Указанное выполнение также значительно увеличивает вес насоса, кроме этого ввиду наличия большого количества рабочей жидкости в кипятильнике насоса увеличивается время разогрева насоса, что в свою очередь ведет к увеличению вылета паров масла на сторону высокого вакуума при разогреве насоса.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение наибольшего выпускного давления, расширение диапазона рабочих давлений в сторону высоких давлений, снижение величины обратного потока рабочей жидкости в сторону высокого вакуума, сокращение времени выхода на рабочий режим, снижение веса и габаритов.
Поставленная техническая задача решается тем, что диффузионный вакуумный насос по первому варианту выполнения, содержащий корпус с охлаждаемой и неохлаждаемой частями, с входным фланцем и выходным патрубком, охлаждаемый маслоотражатель, установленный у входного фланца, систему охлаждения корпуса в виде навитой по спирали на корпус трубки с хладагентом с входным и выходным патрубками, кипятильник с рабочей жидкостью и размещенный по оси корпуса многоступенчатый паропровод с зонтичными соплами, при этом часть охлаждаемого корпуса образована установленными по направлению навивки трубки с хладагентом ребрами жесткости, согласно предложенной полезной модели, включает вставку, размещенную с зазором внутри корпуса, верхняя часть которой герметично закреплена на корпусе выше уровня места крепления верхней части выходного патрубка к корпусу, длина охлаждаемой части корпуса, образованной ребрами жесткости, соответствует расстоянию от места крепления патрубка для хладагента у входного фланца до уровня выше кромки зонта сопла последней выходной ступени паропровода в неохлаждаемой части корпуса, при этом последняя выходная ступень паропровода выполнена с наружным диаметром нижней части зонта сопла равным или меньшим наружного диаметра нижней части зонта сопла предпоследней ступени паропровода.
Кроме того, нижняя часть корпуса насоса в неохлаждаемой зоне выполнена цилиндрической с диаметром меньшим, чем диаметр основной охлаждаемой части корпуса с ребрами жесткости.
Кроме того, вставка выполнена цилиндрической формы из теплопроводного материала.
Кроме того, на внешней поверхности охлаждаемого маслоотражателя жестко закреплено с зазором цилиндрическое кольцо, выполненное из теплопроводного материала, нижняя кромка которого расположена ниже кромки маслоотражателя.
Поставленная техническая задача решается также тем, что диффузионный вакуумный насос по второму варианту выполнения, содержащий корпус с охлаждаемой и неохлаждаемой частями, с входным фланцем и выходным патрубком, охлаждаемый маслоотражатель, установленный у входного фланца, систему охлаждения корпуса в виде навитой по спирали на корпус трубки с хладагентом с входным и выходным патрубками, кипятильник с рабочей жидкостью и размещенный по оси корпуса многоступенчатый паропровод с зонтичными соплами, при этом часть охлаждаемого корпуса образована установленными по направлению навивки трубки с хладагентом ребрами жесткости, согласно предложенной полезной модели, включает вставку, размещенную с зазором внутри корпуса, верхняя часть которой герметично закреплена на корпусе выше уровня места крепления верхней части выходного патрубка к корпусу, длина охлаждаемой части корпуса, образованной ребрами жесткости, соответствует расстоянию от места крепления патрубка для хладагента у входного фланца до уровня выше кромки зонта сопла последней выходной ступени паропровода в неохлаждаемой части корпуса, при этом последняя выходная ступень паропровода выполнена с наружным диаметром нижней части зонта сопла равным или меньшим наружного диаметра нижней части зонта сопла предпоследней ступени паропровода, а дно корпуса выполнено плавно выпуклым внутрь корпуса в сторону входного фланца.
Кроме того, нижняя часть корпуса насоса в неохлаждаемой зоне выполнена цилиндрической с диаметром меньшим, чем диаметр основной охлаждаемой части корпуса с ребрами жесткости.
Кроме того, вставка выполнена цилиндрической формы из теплопроводного материала.
Кроме того, на внешней поверхности охлаждаемого маслоотражателя жестко закреплено с зазором цилиндрическое кольцо, выполненное из теплопроводного материала, нижняя кромка которого расположена ниже кромки маслоотражателя.
Предложенная полезная модель поясняется рисунком, где на фиг.1 изображен диффузионный вакуумный насос с продольным разрезом.
Диффузионный вакуумный насос предназначен для откачки из замкнутых объемов воздуха, газов, паров и парогазовых смесей, не содержащих капельной влаги и механических загрязнений и неагрессивных к материалам конструкций и рабочей жидкости насосов.
Диффузионный вакуумный насос (фиг.1) по двум вариантам выполнения содержит корпус 1 с охлаждаемой частью 2 и неохлаждаемой частью 3, с входным фланцем 4 для присоединения к откачиваемому объему и выходным патрубком 5. По оси корпуса размещен многоступенчатый паропровод 6 с закрепленными на нем зонтичными соплами. Зонтичные сопла предназначены для образования струи пара рабочей жидкости, проходящей из кипятильника по паропроводу, в которую за время движения пара от конца сопла до стенок насоса, где он конденсируется, диффундирует откачиваемый газ. Зонтичное сопло представляет собой обращенное сопло Лаваля (http://ru.wikipedia.org/wiki/) и состоит из зонта и внутренней стенки сопла.
В нижней части корпуса расположен кипятильник 7 с рабочей жидкостью.
Диффузионный вакуумный насос включает систему охлаждения корпуса 1 в виде навитой по спирали на корпус трубки 8 с хладагентом с входным и выходным патрубками для хладагента.
Часть охлаждаемого корпуса образована установленными по направлению навивки трубки с хладагентом ребрами 9 жесткости. Длина охлаждаемой части корпуса 1, образованной ребрами 9 жесткости, соответствует расстоянию от места крепления патрубка 10 для хладагента у входного фланца 4 до уровня выше кромки зонта 11 сопла последней выходной ступени паропровода 6 в неохлаждаемой части корпуса.
Предложенное выполнение корпуса повышает его жесткость и обеспечивает более эффективное охлаждение насоса по сравнению с прототипом, что позволяет расширить диапазон рабочих давлений в сторону высоких давлений и снизить вес конструкции.
Для насосов с диаметром условного прохода входного фланца менее 800 мм нижняя часть 3 корпуса в неохлаждаемой зоне может быть выполнена цилиндрической с диаметром меньшим, чем диаметр основной охлаждаемой части корпуса с ребрами жесткости. Это позволяет снизить вес и габариты конструкции для насосов с диаметром условного прохода входного фланца менее 800 мм.
Последняя выходная ступень паропровода 4 выполнена с наружным диаметром нижней части зонта 11 сопла равным или меньшим наружного диаметра нижней части зонта 12 сопла предпоследней ступени паропровода 4.
Заявленное выполнение последней зонтичной ступени паропровода позволяет уменьшить размеры последней ступени и, таким образом, уменьшить вес паропровода и корпуса насоса.
Внутри корпуса 1 размещена вставка 13, наружные стенки которой образуют с корпусом 1 зазор. Верхняя часть вставки 13 герметично закреплена на корпусе 1 насоса выше уровня места крепления верхней части выходного патрубка 5 к корпусу 1. Вставка 13 выполнена цилиндрической формы. Герметичное крепление вставки 7 может быть осуществлено, например, следующим образом. В верхней части вставки, у кромки, жестко устанавливается фланец, который приваривается к корпусу насоса, образуя жесткое герметичное соединение. Вставка 13 выполнена из теплопроводного материала, например, из меди.
Заявленное выполнение вставки 13 исключает перетекание откачиваемого газа между предпоследней и последней ступенями паропровода.
Диффузионный вакуумный насос включает охлаждаемый водой маслоотражатель 14, установленный у входного фланца 4. Охлаждаемый маслоотражатель 14 выполнен в форме колпака. Благодаря охлаждаемому маслоотражателю обеспечивается защита от попадания паров масла на сторону высокого вакуума. На внешней поверхности охлаждаемого маслоотражателя 14 жестко закреплено с зазором цилиндрическое кольцо 15, нижняя кромка которого расположена ниже кромки маслоотражателя 14. Цилиндрическое кольцо 15 выполнено из теплопроводного материала, например из меди.
На цилиндрическом кольце 15 конденсируются пары рабочей жидкости, поступающей в откачиваемый объем, поэтому предложенное усовершенствование конструкции существенно уменьшает вылет масла на сторону высокого вакуума, обеспечивая защиту от попадания паров масла обратного потока на сторону высокого вакуума в режимах запуска и остановки насоса.
Диффузионный вакуумный насос по второму варианту выполнения отличается выполнением дна 16 корпуса. Дно 16 корпуса выполнено плавно выпуклым внутрь корпуса 1 в сторону входного фланца 4.
Предложенное конструктивное выполнение дна используется для насосов с диаметром условного прохода входного фланца более 250 мм. Это позволяет уменьшить количество рабочей жидкости в кипятильнике, тем самым уменьшить время разогрева насоса, что в свою очередь ведет к уменьшению вылета паров масла на сторону высокого вакуума при разогреве насоса, особенно в режимах запуска и остановки наноса.
Откачка производится парами рабочей жидкости, поступающими из кипятильника по паропроводу и истекающими через зонтичные сопла.
Предложенная полезная модель обеспечивает повышение наибольшего выпускного давления, расширение диапазона рабочих давлений в сторону высоких давлений, снижение величины обратного потока рабочей жидкости в сторону высокого вакуума, уменьшение времени выхода на рабочий режим, снижение веса и габаритов.