Глава 44.4 Использование газовых подшипников

Однопоточный насос с быстротой действия 450 дм³/с, обеспе­чивающий предельное давление до 10^-8 Па, может быть располо­жен произвольно в пространстве и подсоединен к откачиваемому объему без переходных патрубков под любым углом, вплоть до установки вверх дном. В насосе применены аэростатические га­зовые подшипники.

На рис. 178 показана конструктивная схема насоса. Ротор 1 комбинированного насоса служит одновременно роторами турбо- молекулярного насоса с уменьшенным числом рабочих колес (четыре роторных 2 и три статорных 3) и цилиндрического молеку­лярного насоса 4 Хольвека. Ротор 1 насоса приводится от электро­двигателя, ротор которого расположен на валу 7.

Динамическое уплотнение 9, по существу, также представляет собой молекулярный насос Хольвека с профилированными спи­ральными канавками малых размеров (30 ... 100 мкм) на валу (на длине 50 мм) и с зазором между валом и корпусом 10 мкм. Быстрота действия газодинамического уплотнения около 5 X 10-² дм³/с, отношение давлений по азоту 10⁶, по гелию 2,5 X  10³ и по водороду 5-10² [18].

Использование газовых подшипников 5 и 8 позволило увели­чить частоту вращения ротора.

Насос представляет собой первый полностью безмасляный турбомолекулярный насос. В рабочем режиме насос может рабо­тать непосредственно с выпуском в атмосферу. Однако для его стар­та необходимо предварительное форвакуумное откачивание до давления 10² Па, которое осуществляется форвакуумным насосом с масляным уплотнением. Это в известной мере снижает достоин­ства гибридного насоса как полностью безмасляной системы от­качивания. Приводом насоса служит электродвигатель или газо­вая турбина, питающаяся от пневмосети. Сжатый воздух для пи­тания аэростатических подшипников требует высокой степени очистки,

Отрицательная особенность конструкции насоса заключена в необходимости очень малых зазоров и связанных с этим жестких требований к изгото­влению и эксплуатации. В свя­зи с этим насос не получил широкого распространения.

Фирмой «Лейбольд—Хераус» (ФРГ) разработан первый промышленный образец насоса «Турбовак-550М» (рис. 179) с электромагнитными опорами ро­тора. Ротор насоса подвешен на электромагнитных активных опорах — одной осевой и двух радиальных. Внутри полого ро­тора 5 расположен опорный стержень 3. Между двумя ра­диальными магнитными подшип­никами 6размещен электродви­гатель 7. В верхней части ро­тора расположен осевой магнит­ный подшипник 4. В нижней 1 и верхней 2частях стержня установлены шарикоподшипни­ки с трением без смазочного

материала, на которые ротор садится при остановке насоса и аварийном отключении питания.

При работе насоса, т. е. при вращении ротора, между наруж­ными кольцами шарикоподшипников и ротором устанавливается зазор примерно 0,1 мм и шарикоподшипники не работают. При остановке насоса зазор выбирается и ротор тормозится на шари­коподшипниках.

Применение магнитных подшипников снижает уровень виб­раций.

К недостаткам насоса следует отнести достаточно сложную систему управления с громоздким электронным блоком, недоста­точную жесткость магнитных опор, исключающую произвольное размещение насоса в пространстве (допустимое отклонение от вертикали не более 15°), сложность балансировки.