4.1.9.2. Производительность насоса Рутса

Производительность насоса, типа Рутса определяется как разность основного потока газа I+, следующего от входа к выходу насоса, и обратного потока I_, создаваемого зазорами между роторами, а также между роторами и статором.

где SГ — скорость откачки, зависящая от рабочего объема Vр между роторами и статором (фиг. 4.24) и частоты вращения N’p роторов:

Поток в обратном направлении, вызванный негерметичностями, выражается формулой

где — средняя проводимость негерметичностей (зазоров)1), р — давление на входе, а р0 — давление на выходе из насоса, равное давлению форвакуума (фиг. 4.25).

Эффективная скорость откачки определяется разностью выражений двух потоков:

Скорость откачки на входе в насос описывается выражением

Для увеличения скорости откачки следует стремиться, чтобы отношение 0Н/5Г было по возможности малым. Этого можно достигнуть, уменьшая по возможности зазоры, увеличивая объем насосной камеры и увеличивая скорость вращения роторов.

Предельное давление находится из условия S=0 по уравнению

Поскольку обычно Sr >> GH, то отношение р0/р∞ ≈ Sr/GH в области низких давлений достигает нескольких десятков и ограничивается негерметичностями, а также прилипанием частиц газа к поверхностям роторов, которые переносят их обратно в область высокого вакуума.

При определенных GH и SГ предельное давление р∞ будет тем ниже, чем ниже давление на выходе из насоса. С учетом этих соображений, а прежде всего для разгрузки роторов насоса от действия больших сил, уменьшения потребляемой мощности и во избежание перегрева конструкции (вследствие выделяющегося при сжатии газа тепла) на выходе насоса Рутса, как уже упоминалось, создается форвакуум с давлением порядка нескольких тор. Форвакуум полезен также потому, что проводимость GH с понижением давления уменьшается. Однако следует иметь в виду, что из-за наличия зазоров отвод тепла от роторов в вакууме затруднен.

1) Проводимость зазоров («мгновенная») зависит от положения роторов. Для насоса. со скоростью откачки Sг≈60 л•с-1 проводимость зазоров Gн составляет 1,5—2 л-с-1.