Моделирование тепловых деформаций спиральных элементов безмасляного вакуумного насоса

1 / 11

ВАКУУМНАЯ, КОМПРЕССОРНАЯ
ТЕХНИКА И ПНЕВМОСИСТЕМЫ
УДК 621.521
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ СПИРАЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ БЕЗМАСЛЯНОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА
А.А. Райков, Р.Р. Якупов, С.И. Саликеев, А.В. Бурмистров
Казанский национальный исследовательский технологический университет,
Казань, Российская Федерация
e-mail: ; ;
Безмасляные спиральные вакуумные насосы все более широко используются в
нанотехнологиях, микроэлектронике, медицине, фармацевтике и термоядер-
ной энергетике. Откачные характеристики спирального насоса, как и любой
другой бесконтактной машины, во многом зависят от обратных перетека-
ний газа между рабочими полостями. На величину перетеканий определяющее
влияние оказывают радиальные и торцевые зазоры между подвижным и не-
подвижным элементами. На примере безмасляного спирального вакуумного
насоса с быстротой действия 15 м3 /ч рассмотрены тепловые деформации по-
движного и неподвижного спиральных элементов, изготовленных из алюминие-
вого сплава. Исходными данными для расчета тепловых деформаций являются
значения давлений и температур в каждой полости спирального вакуумного
насоса, определяемые с помощью математической модели рабочего процесса,
и температурные поля всех поверхностей рабочих элементов. Расчет проведен
с помощью пакета ANSYS. Показано, что тепловые деформации спиральных
элементов в 5–7 раз превышают силовые и являются ключевым фактором,
влияющим на зазоры в спиральных вакуумных насосах. При радиальном зазо-
ре 0,1 мм его изменение за счет тепловых деформаций может составлять до
25%.
Ключевые слова: спиральный вакуумный насос, спиральный компрессор, тепло-
вые деформации, теплообмен, упругая деформация, метод конечных элементов,
распределение температуры, торцевой зазор, радиальный зазор.
THERMAL DEFORMATION SIMULATION OF SCROLL ELEMENTS
IN OIL-FREE SCROLL VACUUM PUMP
A.A. Raykov, R.R. Yakupov, S.I. Salikeev, A.V. Burmistrov
Kazan National Research Technological University,
Kazan, Russian Federation
e-mail: ; ;
The paper considers oil-free scroll vacuum pumps which are widely used in the
nanomaterials industry, microelectronics, medicine, pharmaceuticals industry, and
thermonuclear power engineering. Pumping characteristics of a scroll pump as well
as any other non-contact machine depend largely on the backward gas leakage
between the working chambers. The leakage is primarily determined by the values
of radial and face clearances between the moving and fixed elements. The paper
discusses thermal deformations of the moving and fixed scroll elements made of
aluminum alloy illustrated by the example of an oil-free scroll vacuum pump with the
geometrical pumping speed of 15 m 3/h. The initial data used for thermal deformation
92 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 3