CN104613008B - 一种分子泵的转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分子泵的转子，在转子的每层叶片之间不留间隙，并去除原分子泵转子中的定片，直接将各层叶片层联接；并通过调整不同层叶片的抽速与压缩比，使所述转子整体各层叶片的抽气效能相互衔接。所述各层转子叶片被设计成相邻层叶片首尾相连的涡轮型结构，并利用光滑连续的曲面连接所述各层转子叶片。通过优化转子叶片的结构，大幅降低加工转子的难度，并降低了分子泵的损坏几率。

Description

一种分子泵的转子

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，尤其涉及一种分子泵的转子。

背景技术

目前，分子泵是一种用于获得高真空及超高真空的真空泵，具有清洁无油，抽速大，极限高，耗能少的优点。广泛应用于镀膜，电子显微镜，质谱仪，半导体及太阳能电池生产，单晶硅及蓝宝石炉等各种需要高真空的实验室及工业场合。分子泵是一种动能传输泵，通过转子的高速旋转，将动能传递给气体分子，实现抽气的能力。

如图1所示为现有技术中常规分子泵转子的结构示意图，从图1中可以看出：转子上部叶片为涡轮级，叶片分为多层，每层之间留有间隙，层与层之间的间隙中装配有定片，分子泵转子通过动片与定片的配合结构实现抽气功能。而现有技术的这种方案，由于定片与转子叶片的间隙不能很大，所以在安装过程中有严格的尺寸要求，零件公差要求高，装配难度大；而且由于定片与转子叶片间隙很小，如果转子叶片在运转过程中吸入异物或者受到气流的冲击，转子叶片与定片就会发生剐蹭，造成转子完全损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种分子泵的转子，通过优化转子叶片的结构，大幅降低加工转子的难度，并降低了分子泵因受到大气/粉尘冲击而损坏的几率。

一种分子泵的转子，在转子的每层叶片之间不留间隙，并去除原分子泵转子中的定片；

并通过调整不同层叶片的抽速与压缩比，使所述转子整体各层叶片的抽气效能相互衔接。

所述抽速与压缩比通过设定叶片角度、长度和节弦比来调整。

在保证各层叶片所需节弦比的前提下，通过调整叶片层厚度、叶片角度，将每层叶片的数量设计成一样。

所述每层叶片的数量依照进气段抽气效率的优化计算结果而定，取3-11个。

所述转子的各层叶片通过沿轴线旋转被设计成相邻层叶片首尾相连的结构。

基于所述相邻层叶片首尾相连的结构，利用光滑连续的曲面连接各层叶片中对应的各组叶片。

所述光滑连续的曲面具体为：各层叶片的根部首尾相连后的蒙皮曲面。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过优化转子叶片的结构，大幅降低加工转子的难度，并降低了分子泵的损坏几率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术中常规分子泵转子的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供分子泵转子的正面示意图；

图3为本发明实施例所提供分子泵转子的侧面示意图；

图4为本发明实施例中转子叶片数量重新设计的结构示意图；

图5为本发明实施例中转子叶片被设计成相邻层叶片首尾相接结构的示意图；

图6为本发明实施例中转子叶片被曲面连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图2所示为本发明实施例所提供分子泵转子的正面示意图；如图3所示为本发明实施例所提供分子泵转子的侧面示意图，结合图2和3：

在转子的每层叶片之间不留间隙，并去除原分子泵转子中的定片，直接将各层叶片层联接；这样一来，气体分子不是通过定片上的定向缝隙后被下一层叶片击打，而是直接被下一层叶片所击打。

在具体实验中，依靠定片来阻挡向上返流的气体分子与将此层定片改为转子叶片来击打向上返流的气体分子具有相类似的效果。故本实例通过重新设计叶片层的厚度、角度及叶片数量，即只使用转子叶片来实现常规分子泵转子叶片与定片配合的功能。具体来说，在已知转子的某层叶片的叶片数量、叶片层厚度和叶片角度，即叶片数量和节弦比后，就可通过蒙特卡洛法计算该单层叶片的气体分子正向传输几率和反向传输几率，进而得到该层叶片的抽速和压缩比。

与常规分子泵转子相比，由于没有了定片的结构，需通过调整不同层叶片的抽速与压缩比，使所述转子整体各层叶片的抽气效能相互衔接，实现所需的抽气效能。而所述抽速与压缩比通过设定叶片角度、长度和节弦比来调整，举例来说，转子的第一级叶片，主要需要实现尽可能高的抽速，所以一般选取叶片角度为45度，节弦比约等于1.4的尺寸参数；而转子的最末级，则应选取压缩比较大的尺寸参数，如选取叶片角度为20度，节弦比为0.6的尺寸参数，从而使转子拥有与常规分子泵转子相接近的性能。

另外，在具体实现中，叶片的节弦比若相同，则叶片的抽速及压缩比也基本相同，因此可以通过计算，在保证各层叶片所需节弦比的前提下，通过调整叶片层厚度及叶片角度，对每层叶片的数量进行重新设计，将每层叶片的数量设计成一样。具体来说，在叶片的节弦比一定的情况下，叶片数过少则需要增加叶片层厚度，这样就会造成转子总高过高，如果叶片数过多，转子高度可以降低，但整个转子加工时间会变长，因此在综合考虑抽气性能及加工时间情况下，每层叶片的数量依照进气段抽气效率的优化计算结果而定，一般取3-11个，本实施例中每层叶片的数量选取为5片，当然，通过优化设计，叶片数量也可设计为其它数量。如图4为本发明实施例中转子叶片数量重新设计的结构示意图，图4中按照需求减少了每层叶片的数量，从而节约了加工时间。

另外，由于转子的工作状态为高速旋转，所以各层转子叶片之间的角度位置关系对性能不会产生明显影响，故为了便于加工，也可以将各层叶片通过沿轴线旋转设计成相邻层叶片首尾相连的结构，例如各层叶片数量为N，则形成跨层的N组叶片，如图5所示为本发明实施例中转子叶片被设计成相邻层叶片首尾相接的示意图。

进一步的，基于所述相邻层叶片首尾相连的结构，还可以利用光滑连续的曲面连接各层叶片中对应的各组叶片，如图6所示为本发明实施例中转子叶片被曲面连接的结构示意图，按照图6的结构，分子泵转子在工作时也并不会过多影响转子抽气性能，该光滑连续的曲面具体为各层叶片的根部首尾相连后的蒙皮曲面，即各组叶片根部各点所形成的样条曲线，与叶片尖端各点所形成的样条曲线为母线，叶片尖端到根部的棱线为控制线，使此控制线两端点沿两条样条曲线等速运动所形成的曲面。具体实现中，该蒙皮曲面尽可能的接近叶片的理论外形，同时兼顾机床加工的连续性；该光滑连续曲面与叶片产生的理论外形相比，由于光滑连续的限制，调整某一层具体参数会对转子整体产生影响，因此对各层误差并不相同，其误差在1mm-5mm左右。

同理，如果不要求光滑连续，或不严格遵守叶片尖端和根部的理论外形，则其它曲面组合，如多段螺旋线组合，也可实现与理论外形误差小于5mm的情况；也就是说由通过沿轴线旋转各层叶片产生的相邻层首尾相连的理论外形，与使用其它曲面拟合后的实际外形，误差不超过5mm。

当各层叶片被光滑连续曲面连接为整体后，显而易见其整体强度得到了大幅提升，使得一组叶片得以承受大气及粉尘的冲击而不致损坏。同样，连续曲面大幅减少了机床空走刀的行程，大幅提高了加工效率。

综上所述，本发明通过优化分子泵的转子叶片结构，大幅降低了加工转子的难度，并降低了分子泵的损坏几率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种分子泵的转子，其特征在于，

在转子的每层叶片之间不留间隙，并去除原分子泵转子中的定片；

并通过调整不同层叶片的抽速与压缩比，使所述转子整体各层叶片的抽气效能相互衔接；

其中，所述转子的各层叶片通过沿轴线旋转被设计成相邻层叶片首尾相连的结构；

且基于所述相邻层叶片首尾相连的结构，利用光滑连续的曲面连接各层叶片中对应的各组叶片；

所述光滑连续的曲面具体为：各层叶片的根部首尾相连后的蒙皮曲面。

2.根据权利要求1所述分子泵的转子，其特征在于，

所述抽速与压缩比通过设定叶片角度、长度和节弦比来调整。

3.根据权利要求1所述分子泵的转子，其特征在于，

在保证各层叶片所需节弦比的前提下，通过调整叶片层厚度、叶片角度，将每层叶片的数量设计成一样。

4.根据权利要求3所述分子泵的转子，其特征在于，

所述每层叶片的数量依照进气段抽气效率的优化计算结果而定，取3-11个。