Экспериментальный стенд испытания турбомолекулярного насоса

УДК 533.51/57

Р. Б. Ханнанов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ИСПЫТАНИЯ ТУРБОМОЛЕКУЛЯРНОГО НАСОСА

Ключевые слова: молекулярная откачка, турбомолекулярный насос.

Рассмотрена актуальность и потребность создания стенда испытания турбомолекулярного наоса.

Keywords: molecular pump out, axial flow turbine vacuum pump.

Practical application and relevance of made testing turbine vacuum pump.

Практически все технологические процессы, требующие обеспечения условий высокого вакуума, отличаются высокой чувствительностью к концентрации частиц определенных газов. В процессах электронно- и ионно-лучевой обработки, пленочных покрытий, электронно-лучевой и лазерной сварки, травления поверхностей, выращивания кристаллов и т.д. среда оказывает огромное влияние на качество изделия и возможность проведения самого технологического процесса [1].

Именно эти проблемы обеспечения и поддержания заданного состава среды в необходимом диапазоне давлений, обеспечение «безмаслянности» откачки,- постоянно стоят перед вакуумной техникой.

Турбомолекулярный насос — один из видов вакуумных насосов, который способен решить эти проблемы. Турбомолекулярные вакуумные насосы, и их комбинации с другими типами механических насосов, способны обеспечивать «безмаслянный» вакуум в широком диапазоне давлений, обеспечивая быстроту действия от нескольких л/с до десятков тысяч л/с. Кроме того, эти насосы обладают большой быстротой действия, при откачке газов с малой молекулярной массой, обычно трудно удаляемых из высоковакуумных систем. [2].

В настоящее время наибольшее распространение получили вертикальные турбомолекулярные насосы (рис.1). Это объясняется во многом лучшими эксплуатационными характеристиками за счет меньшего сопротивления на всасывании и оптимального конструктивного исполнения. Вертикальное расположение ротора удобно, так как позволяет присоединить насос к откачиваемому объекту с минимальными потерями в пропускной способности входного патрубка.

Рис. 1 - Разрез вертикального турбомолекулярного насоса

335

Выпускаются вертикальные турбомолекулярные насосы различных назначений: насосы с малой и большой производительностью, с подшипниками и с магнитной подвеской, для откачки агрессивных газов, с повышенным выпускным давлением, и различными входными фланцами.

Результаты длительной эксплуатации данного типа насосов показали, что время затрачиваемое на ремонт, обслуживание и подготовку значительно меньше, чем для других безмасляных насосов (электрофизических и сорбционных).

Откачная характеристика молекулярных насосов в значительной степени зависит от величины форвакуумной быстроты и режима течения газа в проточной части НВТ. Оценить наглядно эти влияния возможно на предлагаемом в данной работе экспериментальном стенде. На рисунке 2 представлена вакуумная схема стенда.

Рис. 2 - Вакуумная схема стенда испытания турбомолекулярного насоса

В состав экспериментального стенда входят:

1. Турбомолекулярный насос (НВТ-100).

2. Механический насос (2НВР-5ДМ).

3. Мембранный насос (МВНК-3х4).

4. Два колпака для измерения давления на входе и выходе из турбомолекулярного насоса.

5. Вакуумная арматура (клапана КВР -25 и натекатели типа НТ).

6. Вакуумметр ВДТО.

Давление в вакуумных камерах измеряем с помощью деформационного и термопарных преобразователей работающих в комплекте с прибором ВДТО. Поток газа измеряется с помощью бюреток. Поток газа регулируется натекателями, установленными в камерах на входе и выходе молекулярного насоса.

Испытания ТМН производятся в агрегатах с 2НВР-5ДМ и МВНК-3х4, что позволило максимально полно охватить всю располагаемую характеристику ТМН [3].

Порядок проведения экспериментов.

1. Запускаем механический насос 2НВР-5ДМ. Клапан УП1 открыт, УП2, УП3, УБ1, УБ2, УБ3 - закрыты и откачиваем систему до давления 10-3 мм.рт.ст.

2. Включаем блок питания БПТ-100 (горит сигнальная лампа «пуск»), запускается турбомолекулярный насос. Клапан УБ2 открыт для обеспечения минимального потока натекания (для исключения повреждения решеток НВТ в период пуска).

3. При выходе N^.1 на рабочие обороты (горит сигнальная лампа «рабочий режим») закрываем натекатель УБ2, и устанавливаем минимальное давление в камере СУ1.

4. При достижении остаточного давления регистрируем давления в камерах СУ1 и

СУ2.

5. Натекателем УБ1 устанавливаем некоторый поток, измеряемый бюретками В1-В3. По достижении максимального значения потока, который можно измерить с помощью бюретки В1, используем бюретку В2, а затем В3. Одновременно регистрируем давления по показаниям РБ1, РБ2, РТ1.

6. После окончания эксперимента отключаем насос НВТ-100.

7. После остановки ротора насоса НВТ закрываем клапан УП1 и открываем УБ2.

8. Отключаем механический насос N0.

9. Напустить в механический насос атмосферу посредством открытия клапана УП3.

10. Проводим испытание с другим форвакуумным насосом. Подключаем N01 с помощью УП2 (клапан УП3 при этом закрыт). Включаем N01. Далее аналогично п.п.1-9.

Рассматриваемый стенд позволяет определить характеристики форвакуумных насосов, которые необходимы для анализа характеристики молекулярного насоса. При незначительной доработке, стенд позволит так же получать откачные характеристики для других газов (аргона и гелия).

Литература

1. Фролов, Е. С. Турбомолекулярные вакуум-насосы / Е. С. Фролов. - М Машиностроение, 1980. -118 с.

2. Механические вакуумные насосы/ Е.С. Фролов [и др.]; общ. ред. Е.С. Фролова. - М.:

Машиностроение, 1989. - 288 с.

3. Ханнанов, Р.Б. Закономерности изменения откачных параметров ДВН в низком вакууме / Р.Б. Ханнанов// Компрессорная техника и пневматика. -2005. - март №2.

© Р. Б. Ханнанов - канд. техн. наук, доц. каф. вакуумной техники электрофизических установок КНИТУ, Khannanovrinat@rambler.ru.