201385. lajstromszámú szabadalom • Turbomolekuláris vákuumszivattyú
HU 201385 B 2 A találmány tárgya turbomolekuláris vákuumszivattyú, amelynek üreges állórész tengelyirányú furatában ágyazott forgórésze, a forgórészen legalább két lapátkereke, a lapátkerekeken sík lapátjai, valamint a lapátkerekek között az állórészhez erősített sík lapáttárcsái vannak. A találmány tárgya lényegében nem volumetrikus gázkiszorításra alkalmas forgó szivattyú, amelynél a gáz tengelyirányban áramlik és nagyvákuum létrehozására használható. A tudomány és technika modem fejlesztéséhez nélkülözhetetlenek a molekuláris vákuumszivattyúk, amelyek igen sokféle szerkezeti nagyságúak. Ezeknek evakuáló tulajdonságaik különbözők. Ilyen tulajdonság például a szívássebesség és a gáz kompresszióviszony, amelyek gyakorlatilag meghatározzák a legfontosabb szerkezetelemek méreteit. Az evakuáló tulajdonságok alapján megkülönböztetünk csak egy molekuláris gázevakuáló fokozattal rendelkező, tulajdonképpeni molekuláris vákuumszivattyút, valamint egy járulékos turbomolekuláris gázevakuáló fokozattal rendelkező turbomolekuláris, illetve kombinált vákuumszivattyút. Az utóbbinak olyan forgórésze és állórésze van. amelyek a szívási oldalon levő molekuláris gázevakuáló fokozat forgórészével és állórészével egytengelyűén vannak elhelyezve. A turbomolekuláris gázevakuáló fokozat forgórészén és állórészén váltakozva lapátkerekek és lapáttárcsák vannak elhelyezve, amelyeknek lapátjai egymáshoz képest szögben vannak elrendezve. A lapátkerekek lapátjai a forgórész forgástengelyére merőleges síkhoz a forgórész forgása irányában hajlanak és a lapátcsatornák átbocsátási keresztmetszete a szívási oldalon levő lapátkeréktől a nyomási oldalon levő lapátkerékig csökken. A turbomolekuláris vákuumszivattyúk nagy szívássebességűek. azonban konstrukciós kialakításuk igen bonyolult. A turbomolekuláris vákuumszivattyúknak az a működési módja, hogy a gázmolekulák a körben forgó lapátkerék lapátjaira való felütközéseik során egy erőimpulzust kapnak, úgy hogy a lapátkerék forgásirányában a saját hősebességükhöz egy érintőirányú sebességkomponens adódik. A gázmolekuláknak a forgórész lapátkerekei lapátjaival való ismételt ütközése a gázmolekulák rendezetlen mozgását olyan mozgássá alakítja, amely a gázszívási oldaltól a gáznyomási oldal felé történik, azaz létrejön a gázmolekulák evakuálása. A molekuláris gázáramlás olyan, hogy a gázmolekulák közepes szabad úthossza nagyobb a szomszédos lapátok közötti távolságnál és az evakuálási folyamat azáltal jön létre, hogy a gázmolekulák sokkal gyakrabban ütköznek a forgórész lapátjaival, mint egymással. Egy turbomolekuláris vákuumszivattyú munka-hatásfoka, illetve szívássebessége attól függ, hogy a gázszívási oldaltól a gáznyomási oldalig mennyi gázmolekula. illetve a gázmolekulák mekkora része halad keresztül a lapátkerekek és lapáttárcsák között. Már ismert olyan turbomolekuláris vákuumszivattyú (335 443 1. sz. SU szabadalom) amelynek üreges állórésze tengelyfuratában legalább két lapátkerékkel kialakított forgórész van ágyazva. A lapátkerekek között az állórészhez erősített lapáttárcsák vannak elrendezve, amelyeknek sík lapátjai a forgórész lapátkerekei sík lapátjaival szöget zárnak be. A sík lapátok a lapátkerekük agyának kör alakú kerületén úgy vannak elrendezve, hogy a szomszédos lapátok egymás felé levő síkjai közötti csatornák átbocsátó keresztmetszetei a gázszívási oldalon levő lapátkeréktől a gáznyomási oldalon levő lapátkerékig csökkennek, és hogy a lapátok síkjai a forgórész forgástengelyére merőleges síkokhoz képest a forgórész forgásirányában hajlók. A lapátkerekek lapátjai az agyakon úgy vannak elhelyezve, hogy mindegyik lapát síkjának a forgástengelyre merőleges síkkal való metszésvonala az agy kör alakú kerületénél sugárirányú. A turbomolekuláris vákuumszivattyúk evakuálási tulajdonságai szempontjából döntő jelentőségű a gázszívási sebesség és a gázkompresszió fok közötti viszony. Ezt a viszonyt a lapátkerekek és lapáttárcsák paraméterei, valamint a szivattyú legfontosabb konstrukciós szerkezetelemei határozzák meg. Az ismert turbomolekuláris vákuumszivattyúknál, amelyeknél a molekulák a síkokon való visszaverődési törvénynek megfelelően mozognak, a lapátokkal ütköző molekulák érintőirányú sebességkomponenst kapnak és a molekulák egy része viszatér az evakuálni kívánt térbe, majd részben ugyanazokon a síkokon újból fölütköznek és ugyanolyan erőimpulzust kapnak. Ez a jelenség korlátozza a szivattyú szívássebességét. A forgórész és az állórész közötti térben a gázmolekulák szóródási visszaáramlása állapítható meg. A találmány feladata olyan turbomolekuláris vákuumszivattyú létrehozása, amelynél a lapátkerekek lapátsíkjai úgy vannak elrendezve, hogy ennek révén a turbomolekuláris vákuumszivattyú evakuálási tulajdonságai jelentősen javulnak anélkül, hogy a méreteket meg kellene növelni. A találmány a kitűzött feladatot olyan turbomolekuláris vákuumszivattyú létrehozása révén oldja meg. amelynek üreges állórésze, ennek tengelyirányú furatában ágyazott, legalább két lapátkerékkel kialakított forgórésze és a lapátkerekek között az állórészhez erősített lapáttárcsái vannak, a lapáttárcsák a forgórész lapátkerekeinek sík lapátjaival szöget bezáróan vannak elrendezve és a lapátok a hozzájuk tartozó lapátkerék agyának kör alakú kerületén úgy vannak elhelyezve, hogy a szomszédos lapátok egymás felé levő síkjai közötti csatornák áteresztő keresztmetszetei a gázszívási oldalon levő lapátkeréktől a gáznyomási oldalon levő lapátkerékig csökkennek és a lapátok síkjai a forgórész forgástengelyére merőleges síkjaihoz a forgórész forgásirányában hajlanak, és amelynek jellemzője, hogy legalább az egyik lapátkeréknek mindegyik lapátja úgy van elrendezve, hogy síkjuknak a forgórész forgástengelyére merőleges síkkal való metszésvonala az agy kör alakú kerületének ahhoz a pontjához húzott sugárral, amely pontban a metszésvonal az agy kerületét metszi, szöget képez, és hogy legalább egy a gáznyomási oldal felé levő lapátkerék a forgórész forgásirányában és legalább egy a gázszívási oldal felé levő lapátkerék az ellentétes oldal felé hajlik. A találmány szerinti turbomolekuláris vákuumszivattyú további jellemzője, hogy valamennyi lapátkerék lapátjai síkjának a forgórész forgástengelyére merőleges síkhoz való egyforma hajlásszöge és a forgórész valamennyi lapátkerekén azonos számú lapát esetén egy olyan síkja van. amely a forgástengelyére merő5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 T
