201985. lajstromszámú szabadalom • Molekuláris vákuumszivattyú
HU 201985 B A találmány nem volumetrikus gázkiszorítású forgó szivattyúkra és nagy vákuum előállítására alkalmas, tengelyes áramlású gázok szivattyúira, különösen pedig a molekuláris vákuumszivattyúkra vonatkozik. Molekuláris vákuumszivattyúk a technika állása szerint különböző méretben és kiviteli alakban ismeretesek. Ezeket különböző szivattyúparaméterekkel, mint a sűrítési fokkal és a szívási sebességgel jellemzik. A molekuláris vákuumszivattyú legfontosabb alkotórészei az üreges állórész és á forgórész, amely csekély rés kihagyásával helyezkedik el az állórészben, a gáz szívóoldal felé áramlásának megakadályozására. A forgórész és az állórész között csavarvonalszerűen futó csatornák helyezkednek el a gázkiszivattyúzás céljából. Az ilyen molekuláris vákuumszivattyúk úgy működnek, hogy a gázmolekulák a forgórész forgó felületével összeütközve mozgásba jönnek a bemeneti nyílástól a kimeneti nyílásaik vezető csatornákban, azaz a gáz szívóoldalon Pi, a gáz nyomó oldalon P2 nyomást érzékelnek, miközben a forgórész forgásirányának megfelelő tangenciális sebességösszetevőhöz jutnak. A gáz sűrítési foka a molekuláris vákuumszivattyúknál függ a gázszívási csatornák hosszától, amelyekben a gázáramlás a szivattyúzáskor folyik, a csatorna bemeneti és kimeneti áteresztő keresztmetszetétől, a forgórész fordulatszámától és a forgórész külső felülete, valamint az állórész belső felülete közötti rés méretétől. A kiszívandó gázárammal ellentétes irányban gázelosztási ellenáramlás lép fel, amelynek oka az, hogy a gázkiszívó csatorna mindkét végén nyitott és minél nagyobb a különbség a Pi és P2 nyomás között, annál intenzívebb a gázeloszlás. Ismert olyan molekuláris vákuumszivattyú (SU A, 580 850), amely üreges állórésszel rendelkezik, amelynek tengelyirányú furatában a szívó oldalról a nyomó oldalra való gázátáramlás megakadályozására szolgáló rés hagyása mellett forgórész van csapágyazva, amelynek külső felületén csavarvonalszérűén futó hornyok találhatók, amelyek többmenetű csavar formájúak és az állórész hengeres belső felületén gázkiszívó csatornák vannak, amelyek áteresztő keresztmetszete a szívó oldaltól a nyomó oldalig haladva csökken. A szomszédos hornyok közötti gerincek szélessége a szívás irányában növekszik, ahol a gerincek széles végein kiegészítő hornyok találhatók, amelyek a fő hornyokkal párhuzamosan futnak, ezeket a gázszívási oldalon a gerincek zárják le, míg a gáznyomási oldalon a hornyok szabadok. A molekuláris vákuumszivattyú ilyen konstrukciós kivitele lehetővé teszi a gázeloszlás visszaáramának csökkentését, mert az a kiegészítő hornyokban örvénylik és így késleltetést szenved. A kiegészítő hornyokat a szívási oldalon lezáró gerincek növelik a gázeloszlás visszaáramát, mert a közvetlenül kiszívandó gázáram beleütközik ezekbe a gerincekbe. Olyan molekuláris vákuumszivattyú is ismert (SU A, 338 684), amely üreges állórészt tartalmaz, amelynek tengelyirányú furatában a nyomó oldalról a szívó oldalra való gázátáramlás megakadályozására szolgáló rés hagyása mellett forgórész van csa1 págyazva, amelynek hengeres külső felületén legalább egy körbefutó barázda van elhelyezve, míg a forgórésznek a körbefutó barázdák közötti szakaszaiban hornyok vannak, amelyek csavarvonalszerűen futnak és amelyek felülete a csavarvonalra merőleges keresztmetszetekben szakaszonként a gáz szívóoldaltól a nyomóoldal felé csökken. A hornyok mélysége minden szakaszban állandó és egyenlő a forgórész szakaszai között körbefutó barázdák mélységével, és csak a hornyok mélysége csökken szakaszról szakaszra. Itt a szakaszok hossza, a köztük levő barázdák szélessége, az egyes szakaszok konstrukciós jellemzői, vagyis a csavarvonalak elemkedési szöge és a hornyok profiljai különbözőek lehetnek, mert azokat a molekuláris vákuumszivattyú paraméterei szerint számítással állapítják meg. A forgórész szakaszai között körbefutó barázdák növelik a gázeloszlás visszaáramát, mert a gázmolekulák egy része a körbefutó barázdán veszít kinetikus energiájából, amelyek azok a forgórész hornya menti mozgás közben, annak abban a szakaszában nyertek, amely a körbefutó barázda előtt van, azaz abban a szakaszban, amely ezzel a körbefutó horonnyal szomszédos és a gáz szívóoldalon található. A gázeloszlás visszaáramának fellépése miatt csökken a gáz sűrítési foka és a molekuláris vákkumszivattyú szívási sebessége. A találmány feladata olyan molekuláris vákuumszivattyú létrehozása, amelyben a kiszívandó gáz eloszlása visszaáram csökkentésének köszönhetően növekszik a molekuláris vákuumszivattyú gázsűrítési foka és szívási sebessége, a szivattyú méreteinek növelése nélkül. A feladat megoldása olyan molekuláris vákuumszivattyú, amely üreges állórészt tartalmaz, amelynek tengelyirányú furatában a gáznak a nyomási oldalról a szívási oldalra történő átáramlását megakadályozó rés meghagyása mellett forgórész van csapágyazva, amelynek hengeres külső felületén legalább egy körbefutó barázda és a körbefutó barázdák közötti szakaszokban hornyok vannak kialakítva, amelyek csavarvonalszerűen futnak és a csavarvonalra merőleges keresztmetszetben olyan feliiletűek, amely felület szakaszonként, a gáz szívási oldaltól a nyomási oldal felé csökken, a találmány szerinti, a körbefutó barázdák számának megfelelő számú lapátlemezt tartalmaz, amelyek az állórészhez vannak rögzítve és amelynek lapátjai a körbefutó barázdákban a forgórész tengelyére merőleges síkban álló szögben elhelyezve, a hornyok helyzetével ellentétes irányúak, ahol a hornyok mélysége minden szakaszban, a gázszívási oldaltól a nyomási oldal felé folyamatosan csökken és mindegyik körbefutó barázda minimális mélysége nem kevesebb, mint a hornyok minimális mélysége a velük szomszédos szakaszban, amely a szívási oldalon található és ahol továbbá minden egyes lapátlemez furatának átmérője és annak vastagsága úgy van méretezve, hogy a lapátlemez felületei közötti rés, amely felületek a megfelelő körbefutó barázda felületei felé irányulnak, a forgórész és az állórész közötti réssel megegyezőek. A lapátkerekek állórészei elhelyezése miatt labirinttömítés alakul ki a lapátok élei és a forgórész 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
