§ 4.6.2. Турбомолекулярный насос

Молекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением рабочих поверхностей и потока откачиваемого газа получили широкое распространение. Конструкции турбомолекулярного насоса, использующие этот принцип, классифицируются по расположению вала ротора — горизонтальные или вертикальные; по устройству и форме рабочих органов — цилиндровые, конусные, дисковые с радиальным потоком, дисковые с осевым потоком, барабанные. Большое влияние на характеристики насоса оказывает конструкция опорных узлов: на смазываемых подшипниках качения, на магнитных опорах или газовой подушке.

Схемы насосов с горизонтальным и вертикальным расположением вала ротора показаны на рис. 4.29, а, б. В корпусе 2 установлены неподвижные статорные колеса 4,

  между которыми вращаются колеса 3, закрепленные на роторе 1. Роторные колеса выполняются в виде дисков с прорезями. В статорных колесах имеются зеркально расположенные прорези такой же формы. Для удобства монтажа статорные колеса разрезаются по диаметру.  

При горизонтальном положении ротора движение газа в насосе после входа во всасывающий патрубок разветвляется на два потока, которые соединяются в выхлопном патрубке.

В связи с малыми коэффициентами компрессии каждой ступени в турбомолекулярном насосе можно увеличить рабочие зазоры. При диаметре рабочих колес 200 мм осевой (между колесами) и радиальный (между корпусом и роторным колесом или ротором и статорным колесом) зазоры могут составлять 1... 1,2 мм, что позволяет значительно повысить надежность их работы. Увеличение зазоров, снижая коэффициент компрессии насоса, слабо влияет на его быстроту действия.

Быстрота откачки турбомолекулярных насосов слабо зависит от рода газа. Предельное давление насосов 10^~7... 10^~8 Па. С увеличением молекулярной массы коэффициент компрессии растет за счет уменьшения перетечек через зазоры и увеличения отношения линейной скорости ротора к тепловой скорости молекул v_p/v_ap. Наибольшее выпускное давление таких насосов для воздуха 1 ... 10 Па.

К достоинствам турбомолекулярного насоса относятся: высокая Удельная быстрота действия ~2 л/с на 1 см² площади входного сечения; достаточно широкий диапазон рабочих давлений 10^~6... 10 Па; быстрый запуск насоса в течение 5 10 мин; практически безмасляный спектр остаточных газов при напуске сухого азота во время запуска и остановки насоса.

Недостатком насоса является наличие высокоскоростного ротора со смазываемыми быстро изнашивающимися подшипниками или сложными системами подвеса. Характеристики современных турбомолекулярных насосов приведены на рис. П.2 и табл. П.4.