Влияние скорости орбитального движения спирали на перетекания в спиральном вакуумном насосе

Рассмотрено перетекание газа через щелевые каналы безмасляного спирального вакуумного насоса. Показано, что определяющий вклад в перетекание газа вносит профильный канал между спиралями. Рассмотрены два варианта течения газа через канал с подвижной стенкой. Первый, когда ротор вращается вокруг своей геометрической оси со скоростью, направленной с входа на выход, взаимодействие молекул с движущейся стенкой увеличивает проводимость в этом направлении. Данный принцип используется в молекулярных вакуумных насосах для откачки. Второй, когда ротор вращается вокруг центра, не совпадающего с геометрическим центром головки ротора, вращение оказывает противоположный эффект, а именно, перетекания с выхода на вход увеличиваются. Показано, что аналогичная картина наблюдается при орбитальном движении подвижной спирали относительно неподвижной спирали в спиральном вакуумном насосе. Соответственно перемещение точки контакта в профильном канале спирального насоса увеличивает обратные перетекания. Проведен расчет перетеканий через подвижный профильный канал спирального насоса в молекулярном и вязкостном режимах течения газа. При молекулярном режиме течения проводимость может увеличиться в 10-15 раз по сравнению с каналом с неподвижными стенками. В вязкостном режиме, даже при критических отношениях давлений, увеличение скорости стенок до 50 м/с приводит к росту на 15...45% массовых перетеканий. При докритических режимах течения газа влияние скорости стенок еще существеннее.

Литература

[1] SCROLLVAC Scroll Vacuum Pumps [Электронный ресурс] / Oerlikon Corporate Switzerland. - Switzerland.: Oerlikon Corporate Switzerland, 2013. Режим доступа: https://leyboldproducts.oerlikon.com/products/produktkatalog_03.aspx?cid=20_3, свободный.

[2] Dry Scroll Vacuum Pumps [Электронный ресурс] / Anest Iwata. -USA.: Anest Iwata, 2013. - Режим дocтyпa: http://anestiwata.com/product-category/vacuum-pumps/ свободный.

[3] Edwards nXDS - the great new shape of dry vacuum pumping [Электронный ресурс] / Edwards Ltd. - United Kingdom.: Edwards Ltd, 2013. Режим доступа: http://www.edwardsvacuum.com/nxds/en/index.html?cmpid=Homepage-Link_nXDS0412 свободный.

[4] Li Z. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump / Z. Li, L. Li, Y. Zhao, G. Bu, P. Shu // Vacuum. 2010. Vol. 84. No. 3. P. 415-421.

[5] Li Z. Test and analysis on the working process of dry scroll vacuum pump / Z. Li, L. Li, Y. Zhao, G. Bu, P. Shu, J. Liu // Vacuum. 2010. Vol. 85. P. 95-100.

[6] Su Y., Sawada T., Takemotob J., Haga S. Theoretical study on the pumping mechanism of a dry scroll vacuum pump // Vacuum. 1996. Vol. 47. P. 815-818.

[7] Experimental verification of theory for the pumping mechanism of a dry-scroll vacuum pump / T. Sawada, S. Kamada, W. Sugiyama, J. Takemoto, S. Haga, M. Tsuchiya // Vacuum. 1999. Vol. 53. Is. 1-2. Р 233-237.

[8] Бурмистров А.В., Караблинов Д.Г., Бронштейн М.Д. Моделирование течения разреженного газа в каналах с движущейся стенкой // Сб. трудов Междунар. науч. конф. Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17: В 10 т. Т. 5. Секция 5. Кострома, 2004. С. 105-108.

[9] Вакуумная техника: Справочник / К.Е. Демихов, Ю.В. Панфилов, Н.К. Никулин и др.; под общ. ред. К.Е. Демихова, Ю.В. Панфилова. 3-е изд. М.: Машиностроение, 2009. 590 с.

[10] Бурмистров А.В., Ушко А.В. Проводимость радиальных каналов двухроторных вакуумных насосов в молекулярном режиме // Вакуумная техника и технология. 2003. Т. 13. № 2. C. 83-87.

[11] Wolfram Mathematica license file for Kazan National Research Technology University # L3543-5535.

[12] ANSYS Academic Research CFD license file for Kazan State Technological University, Customer Number: 607451 created 01.01.2011.