Анализ энергетических характеристик безмасляного спирального вакуумного насоса

На основании индикаторных диаграмм, полученных с помощью высокоскоростных датчиков давления, рассчитаны значения индикаторной мощности безмасляного спирального вакуумного насоса. Проведено сопоставление полученных данных и результатов расчета индикаторной мощности с помощью математической модели рабочего процесса насоса. Показано, что расхождение расчетных и экспериментальных индикаторных мощностей, не превышает 4 %, что подтверждает адекватность разработанной математической модели. Полная мощность спирального насоса выше индикаторной более чем в 2 раза вследствие потерь на трение торцевых уплотнителей о торцевые диски ответных спиральных элементов, потерь на трение в сальниковых уплотнителях и подшипниках качения и потерь коэффициента полезного действия электродвигателя. Рассмотрено влияние радиального зазора между спиральными элементами на потребляемую мощность. Установлено, что при низком давлении, близком к предельному остаточному, мощность с увеличением зазора растет, а при давлении на входе, превышающем 40 кПа, — падает. Проведенный анализ позволяет выбрать оптимальные геометрические параметры спиральных элементов и повысить энергоэффективность насоса для конкретных условий работы.

Литература

[1] Ануфриева И.В., Васильев Ю.К., Кеменов В.Н., Нестеров С.Б., Строгова Т.С. Современное состояние рынка безмасляных форвакуумных средств откачки. Вакуумная техника и технология, 2003, т. 13, № 2, с. 93–99.

[2] Васильева Т.С., Васильев Ю.К., Нестеров С.Б. Анализ современного рынка оборудования систем создания и поддержания вакуума. Вакуумная наука и техника. Матер. XII науч.-техн. конф., Судак, сентябрь 2005, Москва, МИЭМ, 2005, с. 79–86.

[3] Hablanian M.H. High-vacuum technology: a practical guide. New York, Marcel Dekker, 1997. 547 p.

[4] Hablanian M.H. Emerging technologies of oil-free vacuum pumps. Journal of Vacuum Science and Technology, 1988, vol. 6(3), pp. 1177–1182, doi: 10.1116/1.575672

[5] Bez E., Guarnaccia D., Hablanian M. A new oil-free mechanical vacuum pump. AIP Conference Proceedings, 1988, vol. 171(262), pp. 262–267, doi: 10.1063/1.37315

[6] Sawada T., Kamada S., Sugiyama W., Takemoto J., Haga S., Tsuchiya M. Experimental verification of theory for the pumping mechanism of a dry-scroll vacuum pump. Vacuum, 1999, vol. 53, pp. 233–237, doi: 10.1016/S0042-207X(98)00383-2

[7] Su Y., Sawada T., Takemotob J., Haga S. Theoretical study on the pumping mechanism of a dry scroll vacuum pump. Vacuum, 1996, vol. 47, pp. 815–818.

[8] Raykov A.A., Tyurin A.V., Burmistrov A.V., Salikeev S.I., Bronstein M.D., Fomina M.G. Calculation of backward flow in channels with moving walls in oil free non-contact vacuum pumps. AIP Conference Proceedings, 2019, vol. 2141, no. 030024, pp. 1–6, doi: 10.1063/1.5122074

[9] Salikeev S., Burmistrov A., Bronshtein M., Fomina M., Raykov A. Conductance calculation of channels in laminar gas flow regime at an arbitrary pressure difference. Vacuum, 2014, vol. 107, pp. 178–183, doi: 10.1016/j.vacuum.2014.01.016

[10] Moore E.J., Muntz E.P., Erye F., Myung N., Orient O., Shcheglov K., Wiberg D. Analysis of a Two Wrap Mesoscale Scroll Pump. AIP Conference Proceedings, 2003, pp. 1033–1040, doi: 10.1063/1.1581653

[11] Li Z., Li L., Zhao Y., Bu G., Shu P. Theoretical and experimental study of dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2009, vol. 84, pp. 415–421, doi: 10.1016/j.vacuum.2009.09.005

[12] Паранин Ю.А., Хисамеев И.Г. Математическая модель рабочего процесса спирального компрессора сухого сжатия с учетом теплообмена и упругой деформации спиралей. Компрессорная техника и пневматика, 2011, № 5, с. 16–23.

[13] Тюрин А.В., Райков А.А., Саликеев С.И., Бурмистров А.В., Капустин Е.Н. Индикаторные диаграммы спирального вакуумного насоса. Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы-2018. Матер. IX Междунар. науч.-техн. конф., Казань, 5–7 декабря 2018, Казань, КНИАТ, 2018, с. 115–119.

[14] Тюрин А.В., Райков А.А., Саликеев С.И., Бурмистров А.В. Экспериментальные индикаторные диаграммы безмасляного спирального вакуумного насоса. Компрессорная техника и пневматика, 2018, № 4, с. 12–16.

[15] Tyurin A., Burmistrov A., Salikeev S., Raykov A., Fomina M. Indicator diagrams of oil free scroll vacuum pumps. Vakuum in Forschung und Praxis, 2019, vol. 31, iss. 4, pp. 34–37, doi: https://doi.org/10.1002/vipr.201900717