CN102889219A - 盘式分子泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种盘式分子泵，由动圆盘、静圆盘、转轴和泵体等组成，其特点是在相当厚度的动圆盘和静圆盘上设置径向矩形或梯形气道，使圆盘两边的气体分子互通，气道的两个径向侧面与圆盘水平面间的倾斜角各自可在0°至180°之间改变。动圆盘和静圆盘上气道的两个径向侧面中，作为主要传输气体分子作用的一个侧面，两者的倾斜方向是互为相反的，相应的另一个侧面起着配合传输气体分子的作用。由多级动、静圆盘组合的抽气单元，运行时产生气体分子的拖动、传输和压缩作用，使气体分子作定向运动，从而达到抽气目的。本发明具有结构简单、加工制作方便、机械强度大，能承受大流量气体冲击的特点，在中、高真空领域有着广泛的应用前景。

Description

盘式分子泵
技术领域
本发明涉及分子泵，特别是一种盘式分子泵。
背景技术
目前为获取中、高真空所广泛使用的涡轮分子泵，其抽气单元由一系列相间设置的动叶轮、静叶轮组成，叶轮上的动叶片或静叶片，相对叶轮水平面倾斜成一定角度，动叶片与静叶片的倾斜方向互为相反的。当固定在转子上的动叶轮围绕固定在泵体上的静叶轮之间高速旋转时，高速旋转的动叶片将动量传递给气体分子，极大增加了气体分子与动叶片、静叶片间的碰撞机会，使气体分子作定向运动，以达到抽气目的。由于高速旋转的动叶片只适应在气体的分子流状态下工作，一旦受到大流量气体的冲击，动叶片因制作材质和结构形状原因，易发生打片损坏，同时也牵连到静叶片的受损。因此，涡轮分子泵在制造生产时，对动、静叶片的制作材料、加工精度和动平衡等技术要求，必须予以格外的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于中、高真空领域，并能承受大流量气体冲击的盘式分子泵。
为实现上述目的，本发明盘式分子泵所采用的技术方案是：由一系列相当厚度且外形尺寸和内部结构基本相同的动圆盘和静圆盘组成的抽气单元，替代涡轮分子泵的由一系列动、静叶轮组成的抽气单元。动、静圆盘因其厚度而增加了抗击打的机械强度，使之能从容承受大气流的冲击，避免类似涡轮分子泵转子叶片受大气流冲击而打片损坏现象的发生。同时，通过设置在动、静圆盘上的径向气道，在抽气单元运行时产生对气体分子的拖动、传输和压缩作用，使气体分子作定向运动，从而达到中、高真空的抽气目的。
本发明的有益效果：本发明盘式分子泵，采用在相当厚度的动、静圆盘中设置气道，合理选择气道数和气道径向侧面的倾斜角，构成多级动、静圆盘组成的抽气单元，以取代涡轮分子泵中精密加工、形状各异、质地单薄的动、静叶片组成的抽气单元，不但可有效提升抽气速率、流量和极限真空，而且还有着涡轮分子泵的叶轮结构抽气单元所无法达到的机械强度、低成本和制作简单的优势，避免了类似涡轮分子泵受大流量气体冲击时转子叶片被打片损坏的弊端，使本发明在中、高真空领域有着广泛的应用前景。本发明盘式分子泵是涡轮分子泵技术的新发展，其抽气单元的设计理念同样适用于立式涡轮分子泵的技术进步，也可作为真空泵和其它分子泵技术进步的借鉴。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明设置径向矩形气道的动圆盘结构示意图；
图3为本发明矩形气道的两个径向侧面A-A方向气道截图；
图4为本发明气道的两个径向侧面不同倾斜角组合时A-A方向气道截图例；
图5为本发明动、静圆盘组成的抽气单元运行时气流走向示意图；
图6为本发明设置径向梯形气道的圆盘结构示意图；
图7为本发明设置径向矩形、梯形气道组合的圆盘结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构作进一步详细描述。
本发明盘式分子泵的抽气过程是这样的：进入吸气口的气体先通过高速旋转的鼠笼式聚气导流装置，将气体导入左、右同轴安装的多级动、静圆盘组成的抽气单元，实施气体分子的拖动、传输和压缩作用，使气体分子作定向运动，最后引向气体排出口，被前级真空泵带走。
参见图1，〔1〕为泵体。〔2〕为转轴。〔3〕为承载转轴〔2〕的轴承。〔14〕为轴承座。〔15〕为减震垫，用来降低高速旋转的转子带来的震动和噪音。〔4〕为固定在转轴〔2〕上的鼠笼式聚气导流装置(该项为引用技术)，〔9〕为聚气导流装置〔4〕上的气流通道。〔5〕为固定在转轴〔2〕上的动圆盘。〔6〕为静圆盘，其外缘固定在泵体〔1〕上。按动圆盘、静圆盘、动圆盘……次序交替紧密排列，组成本发明的抽气单元，其最后一个是动圆盘。动圆盘〔5〕与静圆盘〔6〕和泵体〔1〕之间，静圆盘〔6〕与转轴〔2〕之间，留有工作间隙，以保证转子的高速自由旋转。选用合适的工作间隙，还可有效地阻止抽气单元的气体分子从高压强区向低压强区的返流，以提高抽气效率。〔7〕为本发明盘式分子泵的气体吸入口，吸入的气体分子按图中箭头所示抽气路径，最后从气体排出口〔8〕排至前级真空泵。
参见图2、3，〔10〕为设置在有相当厚度动圆盘〔5〕上的径向矩形气道，使圆盘两边的气体分子互相联通。〔11〕为气道〔10〕的两个径向侧面，两个径向侧面〔11〕与动圆盘〔5〕水平面间的倾斜角皆可在0°至180°之间改变。两个径向侧面〔11〕的A-A方向的气道截图为平行四边形状。通过改变气道〔10〕的两个径向侧面〔11〕各自的倾斜角，可以使两个径向侧面〔11〕的A-A方向的气道截图为四边形或梯形状，参见图4。动圆盘〔5〕与静圆盘〔6〕的外形尺寸和内部结构基本相同，它们的区别仅在于：动圆盘〔5〕上气道的两个径向侧面的倾斜方向和静圆盘〔6〕上径向气道的两个径向侧面的倾斜方向，其中至少有一个侧面的倾斜方向是互为相反的。
由多级动、静圆盘组成的抽气单元运行时，动圆盘上气道的两个径向侧面中，有一个侧面作为主要传输气体分子作用面；静圆盘上气道的两个径向侧面中，同样有一个侧面作为主要传输气体分子作用面，并且上述两个主要传输气体分子作用面的倾斜方向是互为相反的。动圆盘和静圆盘上气道的另一个侧面起着配合传输气体分子的作用。
参见图5，当动圆盘〔5〕如图中弧形箭头线所示方向高速旋转时，动圆盘〔5〕上气道的两个径向侧面中的一个侧面(主要传输气体分子作用面)，如图中粗黑实线所示，产生如同涡轮分子泵动叶轮上动叶片的传输气体分子作用，将气体分子从动圆盘〔5〕的右边经气道传输到左边。静圆盘〔6〕上气道的两个径向侧面中的一个侧面(主要传输气体分子作用面)，如图中粗黑实线所示，产生如同涡轮分子泵静叶轮上静叶片的传输气体分子作用，将气体分子从静圆盘〔6〕的右边经气道传输到左边。上述动、静圆盘上气道的两个径向侧面中的另一个侧面，如图中短横线所示，起着配合传输气体分子的作用。于是，通过多级动、静圆盘组成的抽气单元运行时产生的传输和压缩气体分子作用，使气体分子逐级穿越流过动、静圆盘组合的气道，见图5中曲折箭头线所示，并形成很高的压缩比，最后流向本发明盘式分子泵的气体排出口〔8〕。
此外，通过高速旋转动圆盘〔5〕的表面对气体分子的拖动作用，把动量传递给气体分子，增加了气体分子与动、静圆盘的碰撞机会，也有利于提高本发明的抽气效果。
如果把圆盘上设置的径向矩形气道改为径向梯形气道，参见图6中〔12〕所示，同样可通过梯形气道的两个径向侧面，产生气体分子的拖动、传输和压缩作用，来达到本发明的抽气目的。径向梯形气道和径向矩形气道的抽气原理及过程完全相同，在此不再赘述了。
参见图7，选用不同尺寸(大小和厚度)的动圆盘、静圆盘和它们组合的级数，优化设置圆盘上的矩形或梯形气道数和不同气道的组合，以及合理调整圆盘上的气道径向侧面的倾斜角度，将会明显提高动、静圆盘组成的抽气单元实施气体分子拖动、传输和压缩的性能，从而达到最佳的抽气效果。
本发明盘式分子泵抽气单元的设计，一般是靠近气体入口处选择适应大抽速的圆盘气道数和气道径向侧面倾斜角，使其抽气时压缩比相对小些而抽速大些。在经过多级动、静圆盘抽气压缩后，气体压力升高了，抽速低了，就应该选择抽速较低的圆盘气道数和气道径向侧面倾斜角，使其适应压缩比较高的抽气工况，以达到理想的综合抽气效果。此外，由于圆盘的机械强度大，就可以根据实际的需求，调整圆盘气道数和气道径向侧面倾斜角，在气体压力升高情况下，仍可以获得需要的抽气性能，如要求大抽速、高压缩比和大流量兼有的抽气效果。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种包括泵体〔1〕、转轴〔2〕、鼠笼式聚气导流装置〔4〕、动圆盘〔5〕、静圆盘〔6〕、气体吸入口〔7〕、气体排出口〔8〕的盘式分子泵，其特征在于：
a.所述的动圆盘〔5〕固定在转轴〔2〕上，
b.所述的静圆盘〔6〕的外缘固定在泵体〔1〕上，
c.所述的动圆盘〔5〕、静圆盘〔6〕按次序交替紧密排列，其最后一个是动圆盘。
2.根据权利要求1所述的盘式分子泵，其特征在于有相当厚度的动圆盘〔5〕、静圆盘〔6〕上设置径向矩形或梯形气道〔10〕、〔12〕，气道的两个径向侧面与圆盘水平面间的倾斜角各自可在0°至180°之间改变。
3.根据权利要求1所述的盘式分子泵，其特征在于有相当厚度的动圆盘〔5〕上气道的两个径向侧面中作为主要传输气体分子作用的一个侧面，与静圆盘〔6〕上气道的两个径向侧面中作为主要传输气体分子作用的一个侧面，两者的倾斜方向是互为相反的。
4.根据权利要求1所述的盘式分子泵，其特征在于动圆盘〔5〕与静圆盘〔6〕的外形尺寸和内部结构基本相同。
5.根据权利要求1所述的盘式分子泵，其特征在于动圆盘〔5〕与静圆盘〔6〕和泵体〔1〕之间，静圆盘〔6〕与转轴〔2〕之间，留有工作间隙。
6.根据权利要求1所述的盘式分子泵，其特征在于鼠笼式气体导流装置〔4〕与动圆盘〔5〕安装在转轴〔2〕上。
7.根据权利要求1、2所述的盘式分子泵，其特征在于径向矩形气道或梯形气道〔10〕、〔12〕的两个径向侧面的A-A方向的气道截图为四边形或梯形状。
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