Повышение эффективности рабочего процесса безмаслянного спирального вакуумного насоса

Повышение качества выпускаемой продукции предполагает снижение каких-либо загрязнений, вносимых в вакуумную камеру из средств откачки. Наиболее перспективными для безмасляной откачки являются спиральные вакуумные насосы, которые постоянно совершенствуются. На основе разработанной математической модели выявлено влияние основных параметров спирали на характеристики спирального насоса. Рассмотрено влияние радиуса базовой окружности на быстроту действия и потребляемую мощность спирального насоса при фиксированном и переменном радиусах расточки корпуса насоса. Сохранение габаритных размеров насоса при увеличении радиуса базовой окружности приводит к экспоненциальному росту предельного остаточного давления и снижению энергоэффективности из-за снижения числа витков спирали и, как следствие, роста обратных перетеканий. Для рассмотренного насоса при значениях радиуса базовой окружности более 3,5 мм предельное остаточное давление превышает 10 Па, и вакуумный спиральный насос уже не может являться полноценной безмасляной альтернативой вакуумным насосам с масляным уплотнением. При увеличении радиуса базовой окружности с сохранением числа витков спирали радиус кривизны внешних витков будет увеличиваться, в результате чего обратные перетекания уменьшаются, приводя к снижению, хотя и незначительному, предельного остаточного давления. Энергоэффективность спирального насоса уменьшается с понижением давления на входе в насос. Приведенные зависимости позволяют выбрать оптимальную геометрию спиралей, исходя из конкретных условий, для которых проектируется вакуумный спиральный насос

Литература

[1] Капустин Е.Н., Исаев А.А., Тюрин А.В. и др. Разработка и освоение выпуска отечественных торцевых уплотнителей для безмасляных спиральных вакуумных насосов. ИМТОМ--2017. Материалы 8 Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 2. Казань, 2017, с. 34--38.

[2] Ившин Я.В., Бурмистров А.В., Саликеев С.И. и др. Анодирование спиральных элементов вакуумных насосов. Вестник Технологического университета, 2015, т. 18, № 3, с. 116--120.

[3] Бурмистров А.В., Саликеев С.И., Райков А.А. и др. Улучшение характеристик спирального вакуумного насоса за счет компенсации тепловых деформаций. Вакуумная техника и технология, 2019, т. 29, № 1, c. 9--13.

[4] Тюрин А.В., Бурмистров А.В., Райков А.А. и др. Анализ энергетических характеристик безмасляного спирального вакуумного насоса. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 8, с. 37--43. DOI: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-8-37-43

[5] Якупов Р.Р. Разработка и исследование безмасляного спирального вакуумного насоса. Дис. ... канд. техн. наук. Казань, КНИТУ, 2018.

[6] Li Z., Li L., Zhao Y., et al. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2009, vol. 84, no. 3, pp. 415--421. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.09.005

[7] Li Z., Li L., Zhao Y., et al. Test and analysis on the working process of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2010, vol. 85, no. 1, pp. 95--100. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2010.04.008

[8] Sawada T., Kamada S., Sugiyama W., et al. Experimental verification of theory for the pumping mechanism of a dry-scroll vacuum pump. Vacuum, 1999, vol. 53, no. 1, pp. 233--237. DOI: https://doi.org/10.1016/S0042-207X(98)00383-2

[9] Su Y., Sawada T., Takemoto J., et al. Theoretical study on the pumping mechanism of a dry scroll vacuum pump. Vacuum, 1996, vol. 47, no. 6-8, pp. 815--818. DOI: https://doi.org/10.1016/0042-207X(96)00073-5

[10] Burmistrov A., Salikeev S., Raykov A., et al. Mathematical model of working process of oil free scroll vacuum pump: Influence of leakage and heat transfer on pumping characteristics. Vak. Forschung und Prax., 2017, vol. 29, no. 6, pp. 28--31. DOI: https://doi.org/10.1002/vipr.201700663

[11] Tyurin A., Burmistrov A., Salikeev S., et al. Study of oil free scroll vacuum pump characteristics: сomparison of experimental and calculated data. Vak. Forschung und Prax., 2020, vol. 32, no. 6, pp. 42--44. DOI: https://doi.org/10.1002/vipr.202000749

[12] Wang J., Dong L., Xi Z., et al. Construction and simulation of novel asymmetrical scroll wraps for scroll vacuum pumps. Vacuum, 2021, vol. 183, art. 109837. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109837

[13] Zhang Q., Feng J., Zhang Q., et al. Performance prediction and evaluation of the scroll-type hydrogen pump for FCVs based on CFD Taguchi method. Int. J. Hydrog. Energy, 2019, vol. 44, no. 29, pp. 15333--15343. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.019

[14] Yue X., Lu Y., Zhang Y., et al. Computational fluid dynamics simulation study of gas flow in dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2015, vol. 116, pp. 144--152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2015.03.012

[15] Yue X., Zhang Y., Su Z., et al. CFD based analysis of gas flow in dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2017, vol. 139, pp. 127--135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.02.019