ВАКУУМНЫЙ НАСОС КАШЕВАРОВА ВНК

ВАКУУМНЫЙ НАСОС КАШЕВАРОВА ВНК


RU (11) 2093687 (13) C1

(51) 6 F01C1/344, F04C2/344, F04C18/344 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94036264/06 
(22) Дата подачи заявки: 1994.09.28 
(45) Опубликовано: 1997.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БСЭ, 2-е издание, т. 6, с. 538, рис. 1. 
(71) Заявитель(и): Кашеваров Юрий Борисович 
(72) Автор(ы): Кашеваров Юрий Борисович 
(73) Патентообладатель(и): Кашеваров Юрий Борисович 

(54) ВАКУУМНЫЙ НАСОС КАШЕВАРОВА ВНК 

Использование: в области вакуумной техники. Сущность изобретения: вакуумный насос содержит статор, ротор, камеру расширения, впускной и выпускной патрубки. Ось вращения ротора совмещена с геометрической осью его цилиндрической поверхности. Статор и ротор образуют несколько камер расширения, каждая из которых перекрывается лопаткой, установленной в направляющих, жестко связанных с ротором. Ротор имеет осевые камеры, разделенные направляющими лопатками и соединяющимися с камерой расширения впускным клапаном в виде дверцы, при этом выпускной патрубок для ВНК первой ступени является впускным патрубком для ВНК второй ступени - впускным патрубком для ВНК третьей ступени. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Вакуумный насос относится к вакуумной технике и предназначен для получения разряженного состояния газа.

Известен вакуумный насос, содержащий статор, ротор, камеру расширения и впускной и выпускной патрубки [1]

Основными недостатками объемно-вращательных насосов, в том числе ВН-461, является малая удельная производительность, малый энергетический КПД и невозможность получения высоких значений вакуума.

Технической задачей изобретения является повышение производительности энергетического КПД и высоких значений вакуума.

Технический результат достигается тем, что в вакуумном насосе, содержащем статор, ротор, камеру расширения и впускной и выпускной патрубки, ось вращения ротора совмещена с геометрической осью его цилиндрической поверхности, статор и ротор образуют несколько камер расширения, каждая из которых перекрывается лопаткой, установленной в направляющих, жестко связанных с ротором, при этом ротор имеет осевые камеры, разделенные направляющими лопатки и соединяющиеся с камерой расширения впускным клапаном в виде дверцы, при этом выпускной патрубок для ВНК первой ступени является впускным патрубком для ВНК второй ступени, а выпускной патрубок ВНК второй ступени является впускным патрубком для ВНК третьей ступени. Лопатка имеет шток с подпружиненным катком и второй каток, установленный в средней части ее наружного края, а также стальную полоску пружинистой стали с загнутым краем, соединенную с краем лопатки, находящимся напротив поверхности камеры расширения, образованной статором.

Направляющие лопатки и ее штока имеют дополнительные катки, между которыми перемещаются лопатка и ее шток с минимальными зазорами между поверхностями направляющих и лопатки со штоком. Диаметральная стенка, установленная между двумя смежными камерами расширения статора, имеет кольцевую тонкостенную шайбу, установленную в кольцевой щелевидной камере между диаметральными стенками ротора, отделяющими друг от друга смежные осевые камеры. Втулка статора, в которой установлена ось ротора, имеет кольцевую буферную камеру, соединенную с осевой камерой ротора патрубком, проходящим через ось ротора, а также кольцевой уплотнитель, перекрывающий зазор между поверхностями оси ротора и втулки статора, при этом кольцевой уплотнитель установлен между буферной камерой и наружной торцевой поверхностью втулки статора.

Устройство насоса ВНК поясняется чертежами, где на фиг. 1 дано вертикальное сечение /осевое/ ВНК /сечение по А-А на фиг. 3/, на фиг. 2 - места М и Н на фиг. 1, увеличенные в 4 раза по сравнению с фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 места О и П на фиг. 3 увеличенные в 4 раза по сравнению с фиг. 3.

Для получения низкого вакуума предназначается ВНК первой ступени, для получения среднего вакуума ВНК первой ступени последовательно соединяется с ВНК второй ступени, для получения высокого вакуума используются последовательно соединенные ВНК первой, второй, третьей и четвертой ступени. ВНК любой ступени имеет одинаковое устройство с ВНК первой ступени.

ВНК первой ступени имеет статор 1 и ротор 2, образующие две камеры расширения, каждая из которых перекрывается лопаткой 4 при ее движении в направляющих 5, установленных в диаметральной плоскости цилиндрической поверхности ротора 2. Лопатка 4 имеет шток 6, на конце которого телескопически установлен подпружиненный патрубок 7 с катком 8 и пружиной 9, прижимной каток 8 и каток 10, установленный в лопатке 4, к противоположным поверхностям камеры расширения 3, образованных статором 1.

Статор 1 имеет: входное окно 11, соединенное с патрубком 12, перекрытым по середине рельсом 13 для проката катков 8 и 10, торцевые стенки 14 и 15 и тонкостенную шайбу 16, установленную в щелевидной камере 17 образованной торцевыми стенками 18 между двумя осевыми камерами 19 ротора 2. Торцевая стенка 14 статора образует втулку 20, в которой вращается полуось 21 ротора 2, жестко соединенная с торцевой стенкой 22 ротора 2. Торцевая стенка 15 статора образует втулку 23, в которой вращается полуось 24, образованная торцевой стенкой 25 ротора 2 с камерой 26, соединенной с камерой 19 ротора 2 и с торцом трубы 27, жестко связанной с втулкой 23 статора 1.

Направляющие 5 имеют катки 28, между которыми установлены лопатка 4 и ее шток 6. Направляющие 5 лопатки 4 жестко соединены с торцевыми стенками 18. В центральной части ротора 2 по противоположным сторонам направляющих 5 образованы сегментные отверстия 29 соединяющие смежные половины двух камер 19 между собой и с камерой 26 патрубка 27.

Патрубки 12 и 27 имеют одинаковое устройство, но отличаются друг от друга тем, что патрубок 12 имеет в 3 раза больших диаметр и длину чем патрубок 27, а также тем, что торец патрубка 13 подсоединен к емкости, из которой выкачивается газ, а торец патрубка 27 подсоединен к буферной камере 26 и через нее к камерам 19, из которых откачивается газ /воздух/ с помощью ВНК второй ступени, которую обозначим через ВНК-II.

ВНК-II имеет устройство аналогичное устройству ВНК-I /первой ступени/, но все его линейные размеры в 3 раза меньше соответствующих линейных размеров ВНК-I.

ВНК-II подсоединяется к ВНК-I в том случае, если требуется степень разряжения в емкости потребителя вакуума более чем 1/100. В этом случае во втулке 20 устраивают кольцевую буферную камеру 30, которую подсоединяют патрубком 31 к камере 19, и за камерой 30 во втулке 20 устанавливают кольцевой уплотнитель 32, препятствующий проходу наружного воздуха в кольцевую камеру 30 через зазор между втулкой 20 и осью 21.

Если потребителю требуется создание и поддержание вакуума со степенью разряжения 10-6 кг/см2, то к ВНК-I через патрубок 33 подсоединяется патрубок ВНК-III. В случае потребности создания и поддержания вакуума со степенью разряжения 10-8 кг/см2 к ВНК-III подсоединяется ВНК-IY. В этом случае при соответствующей продолжительности работы четырех ступеней ВНК может быть достигнут вакуум со степенью разряжения до 10-12 кг/см2, т.к. пределом разряжения достигаемого каждой ступеней ВНК будет относительная величина прохода /утечки/ газов при движении лопатки 4 между ее краями и поверхностью камеры 3, которая может быть обеспечена соответствующим изготовлением ВНК, менее чем 1/1000 от объема камеры 3.

Каждая ступень ВНК приводится в действие своим двигателем через ось 21, при этом мощность двигателей каждой из ступеней уменьшается по отношению к предыдущей ступени в 10 раз. Наибольший КПД каждой ступени ВНК будет при степени разряжения каждой ступени в 50-100 раз, с увеличением степени разряжения КПД уменьшается. По этой причине, например, при степени разряжения в 1000 раз рациональнее использовать две ступени ВНК, а не одну, которая может создать такое же разряжение, но при большей затрате энергии и времени работы.

Для уменьшения прохода газа в зазоры между лопаткой 4 и поверхностью камеры 3 с краем лопатки 4 соединена скользящая перед ней по поверхности камеры 3 полоска 34 тонкой пружинистой стали с загнутым краем в направлении поверхности камеры 3 для лучшего скольжения. С этой целью для изготовления поверхности камеры 3 подбирается материал, имеющий наименьший коэффициент трения со стальной полоской 34.

На цилиндрической поверхности ротора 2 перед лопаткой 4 образовано окно 35, перекрытое подпружиненной дверцей 36, установленной на оси 37, открывающейся под давлением газов, сжимаемых лопаткой 4. Подпружиненная дверца 36 применяется в ВНК только для получения низкого вакуума. Для получения среднего и высокого вакуума вместо пружины, закрывающей дверцу 36, устанавливается электромагнитное реле, открывающее и закрывающее дверцу 36 при прохождении роликом 10 электроконтактов 38 и 39, проходя которые каток 10 замыкает и размыкает электроцепь реле /на фиг. не показано/. Реле для дверцы 36 устанавливается на ее оси 37 смежной камере 19 по отношению к дверце 36.

Работает вакуумный насос ВНК следующим образом.

Для создания низкого вакуума с разряжением воздуха в 100 раз /до давления 0,01 кг/см2/ применяют ВНК-I /первой ступени/, патрубок 12 которого подсоединяют к трубе емкости, имеющей соответствующую герметизацию, и включают двигатель, вращающий вал 21.

Во время движения лопатки 4 /фиг. 1/ от точки "H" до точки "К" по пунктирной кривой произойдет разряжение воздуха, заполнившего объем камеры 3 до точки "H", во столько раз, во сколько объем камеры 3 от точки "H" до точки "К" больше объема от начала камеры 3 до точки "H" /в данном случае более чем в 100 раз/ и произойдет сжатие воздуха, находившегося перед лопаткой 4, во столько раз, во сколько объем камеры 3 до дверцы 36 /в момент ее открывания под давлением сжатого лопаткой 4 воздуха/ больше чем в камере 3 от дверцы 36 до ее конца /тоже более чем в 100 раз/. Сжатый воздух через открытую дверцу 36 пройдет в камеру 19 и далее через сегментные отверстия 29 в камеру 26 и в атмосферу.

Для создания и поддержания вакуума с разряжением в 100 1000 раз применяя ВНК-I с ВНК-II. При этом патрубок 12 подсоединяют к вытяжной трубе емкости, в которой требуется создание низкого вакуума и включают двигатель, вращающий вал 21. В этом случае газ /воздух/ выкачивается лопаткой 4 из патрубка 12 после прохождения ею положения, отмеченного на фиг. 1 началом "H" пунктирной линией, проведенной по середине камеры 3. В конце траектории движения центра лопатки 4, отмеченного буквой "К", в результате прохода катка 10 по электроконтакту 38 замкнется цепь электромагнитного реле, которое откроет дверцу 36, и "сжатый" газ перейдет из камеры 3 в камеру 19 и далее через сегментные отверстия 29 в камеру 26 и в патрубок 27, из которого он поступит в камеру 3 ВНК-II. При этом газ будет иметь в патрубке 27 ту степень разряжения, которую создаст ВНК-II, а в патрубке 12 будет степень разряжения равная произведению степени разряжения создаваемых ВНК-I и ВНК-II.

При необходимости получения вакуума с разряжением в 10-6 и в 10-8 к патрубку 33 ВНК-II последовательно подсоединяют ВНК-III и ВНК-IY. Если требуется достижения более высокой степени разряжения чем 10-8, то либо последовательно подсоединяют еще ВНК-Y, либо при меньшем КПД доводят степень разряжения каждой ступени ВНК до 10-3 за счет, например, увеличения числа оборотов ротора 2 или за счет большого времени работы ступеней ВНК. Предельная величина разряжения достигаемая каждой ступенью ВНК определяется величиной утечки газа в основном через зазоры между лопаткой 4 и стенками камеры 3, которая при надлежащем изготовлении ВНК может быть доведена до величины во много раз меньшей 1/1000 за один оборот ротора 2. Следовательно, четыре ступени ВНК могут создать и поддерживать разряжение более чем 1012 раз, что удовлетворит все имеющиеся на настоящее время требования по достижению высокого вакуума, более высокого, чем можно достичь современными устройствами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Вакуумный насос, содержащий статор, ротор, камеру расширения, впускной и выпускной патрубки, отличающийся тем, что ось вращения ротора совмещена с геометрической осью его цилиндрической поверхности, статор и ротор образуют несколько камер расширения, каждая из которых перекрывается лопаткой, установленной в направляющих, жестко связанных с ротором, ротор имеет осевые камеры, разделенные направляющими лопатками и соединяющиеся с камерой расширения выпускным клапаном в виде дверцы, при этом выпускной патрубок первой ступени является впускным патрубком второй ступени, а выпускной патрубок второй ступени впускным патрубком третьей ступени.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что лопатка имеет шток с подпружиненным катком и второй каток, установленный в середине ее наружного края, стальную полоску пружинистой стали с загнутым краем, соединенную с краем лопатки, находящимся напротив поверхности камеры расширения, образованной статором.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что направляющие лопатки и ее штока имеют дополнительные катки, между которыми перемещается лопатка и ее шток с минимальными зазорами между поверхностями направляющих и лопатками со штоком.

4. Насос по п.1, отличающийся тем, что диаметральная стенка, установленная между смежными камерами расширения статора, имеет кольцевую тонкостенную шайбу, установленную в кольцевой щелевидной камере между диаметральными стенками ротора, отделяющими друг от друга смежные осевые камеры.

5. Насос по п.1, отличающийся тем, что втулка статора, в которой вращается ось ротора, имеет кольцевую буферную камеру, соединенную с осевой камерой ротора патрубком, проходящим через ось ротора, и кольцевой уплотнитель, перекрывающий зазор между поверхностями оси ротора и втулки статора, при этом кольцевой уплотнитель установлен между буферной камерой и наружной торцевой поверхностью втулки статора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru