Расчет действительного радиального зазора при моделировании рабочего процесса безмасляного спирального вакуумного насоса

Благодаря наличию гарантированного зазора между спиралями и малых обратных перетеканий спиральные вакуумные насосы обеспечивают получение безмасляного среднего вакуума. При разработке таких насосов определяют минимальный радиальный зазор, обеспечивающий бесконтактное движение спиральных элементов для любых штатных условий работы. Рассмотрена методика расчета радиального зазора безмасляного спирального насоса. Газовые силы, действующие на рабочие элементы вакуумного насоса, не приводят к значительным изменениям радиального зазора. Так как спиральные элементы изготавливают из алюминиевых сплавов, основное влияние на изменение радиального зазора оказывают тепловые деформации спиральных элементов. Это изменение может достигать до 25 %, причем для внешних полостей при работе насоса зазор уменьшается, а для внутренних увеличивается. Чтобы найти наиболее точное значение радиального зазора, необходимо использовать в качестве начального приближения результаты замеров профильных частей спиральных элементов. Сравнение расчетных и экспериментальных индикаторных диаграмм подтвердило адекватность предложенной методики.

Литература

[1] Райков А.А., Саликеев С.И., Бурмистров А.В. Спиральные вакуумные насосы. Казань, Изд-во КНИТУ, 2018. 220 с.

[2] Хабланян М.Х., Саксаганский Г.Л., Бурмистров А.В. Вакуумная техника. Оборудование, проектирование, технологии, эксплуатация. Ч. 2. Вакуумные насосы. Казань, Изд-во КНИТУ, 2016. 300 с.

[3] Паранин Ю.А. Совершенствование метода расчета рабочего процесса спирального компрессора сухого сжатия с использованием результатов экспериментальных исследований. Дисс. … канд. тех. наук. Казань, КГТУ, 2011. 254 с.

[4] Райков А.А., Якупов Р.Р., Саликеев С.И. и др. Моделирование тепловых деформаций спиральных элементов безмасляного вакуумного насоса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 3, с. 92–102, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2015-3-92-102

[5] Spille-Kohoff A., Hesse J., Andres R. et al. CFD simulation of a dry scroll vacuum pump with clearances, solid heating and thermal deformation. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2017, vol. 232, art. 012052, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/232/1/012052

[6] Yue X.J., Zhang Y.L., Su Z.H. et al. CFD-based analysis of gas flow in dry scroll vacuum pump. Vacuum, 2017, vol. 139, pp. 127–135, doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.02.019

[7] Райков А.А., Якупов Р.Р., Бурмистров А.В. и др. Силовые деформации рабочих элементов безмасляного спирального вакуумного насоса. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2015, № 1, с. 57–63, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2015-1-57-63

[8] Ибрагимов Е.Р. Повышение эффективности спирального компрессора сухого сжатия. Дисс. … канд. тех. наук. Казань, КГТУ, 2009. 134 с.

[9] Burmistrov A., Salikeev S., Raykov A. et al. Mathematical model of working process of oil free scroll vacuum pump. Influence of leakage and heat transfer on pumping characteristics. Vak. Forschung und Prax., 2017, vol. 29, no. 6, pp. 28–31, doi: https://doi.org/10.1002/vipr.201700663

[10] Sun S., Wang Z., Guo P., et al. Optimization of the tip profile of orbiting scroll in an asymmetry suction chamber scroll compressor. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1180, art. 012014, doi:10.1088/1757-899X/1180/1/012014

[11] Burmistrov A., Salikeev S., Bronshtein M. et al. Conductance calculation of slot channels with variable cross section. Vak. Forschung und Prax., 2015, vol. 27, no. 1, pp. 36–40, doi: https://doi.org/10.1002/vipr.201500571

[12] Ansys Inc. license file for Kazan National Research Technology University no. 657938.

[13] Тюрин А.В., Райков А.А., Саликеев С.И. и др. Экспериментальные индикаторные диаграммы безмасляного спирального вакуумного насоса. Компрессорная техника и пневматика, 2018, № 4, c. 12–15.

[14] Tyurin A., Burmistrov A., Salikeev S. et al. Indicator diagrams of oil free scroll vacuum pumps. Vak. Forschung und Prax., 2019, vol. 31, no. 4, pp. 34–37, doi: https://doi.org/10.1002/vipr.201900717

[15] Портальная координатно-измерительная машина Zeiss Contura. zeiss-solutions.ru: веб-сайт. URL: https://zeiss-solutions.ru/equipment/promyshlennaya-metrologiya/koordinatno-izmeritelnye-mashiny/zeiss-contura (дата обращения: 05.12.2021).