CN87103994A - 一种盘形涡轮复合分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有过渡结构部分的盘形涡轮复合分子泵。泵芯结构从高真空端到低真空端依涡轮部分、过渡部分、盘形部分的顺序串联而成。过渡部分中的每一级由一片带有涡轮叶齿的旋转动圆盘和一片在盘面上开有特定线形抽气沟槽的定圆盘组成。这种泵在高真空区和低真空区工作时都能得到理想的大流量和高压缩比。

Description

本发明涉及一种具有过渡结构部分的盘形涡轮复合分子泵。

现有分子泵的结构有两种基本类型：一种是分子拖动型分子泵，如盘形分子泵。这类泵主要由一高速旋转的平板圆盘和一在盘面上开有若干个特定线形抽气沟槽的定圆盘组成。这类泵的压缩比较高，但抽速偏低。另一种是涡轮分子泵，这类泵装有轴向交错排列的各级涡轮动片和涡轮静片。这种泵在压强低于10^-3毫巴的分子流真空状态下工作时具有较大的抽速和较高的压缩比，但在10^-2-1.0毫巴的压强范围内工作时，抽速和压缩比都下降较大。

随着一些新兴高技术的出现，对真空泵提出了新的要求，即要求真空泵不但在分子流状态下有大的抽速如450/秒和高的压缩比及低于10^-6毫巴的极限压强，而且在入口压强为10^-2-1.0毫巴时仍具有较大的抽速如150升/秒和较高的压缩比。而现有的商品涡轮分子泵和其它各种商品真空泵均无法同时满足上述要求。中国发明专利GK85105304提出用轴涡轮分子泵和径向流盘形分子泵组合成复合分子泵。由于这种复合分子泵采用的复合方式是将涡轮部分与盘形部分简单直接串联，使气体分子的运动方向在两部分的联接处遭到一定程度的破坏，从而使其抽速和压缩比反而低于相同口径，相同转速的涡轮分子泵的抽速和压缩比，因此限制了它的推广和应用。

本发明的任务是提出一种带有盘形涡轮过渡结构的盘形涡轮复合分子泵，即在泵芯结构的涡轮部分和盘形部分之间加入过渡部分之后，能够成功地将轴流涡轮部分和径向流盘形部分组合成具有大流量，高压缩比的盘形涡轮复合分子泵;在性能上不但能够满足在分子流状态下工作时具有大抽速，高压缩比和低于10^-6毫巴的极限压强，而且在入口压强为10^-2-1.0毫巴时仍有较大的抽速和较高的压缩比，例如在10^-6毫巴时抽速为450升/秒;当入口压强降至6.6×10^-2毫巴时，对空气仍具有150升/秒的抽速。它是一种结构简单，运动可靠，商品化的复合分子泵。

本发明提出的盘形涡轮复合分子泵的抽气泵芯结构主要由三部分结构组成，即涡轮部分、盘形涡轮过渡部分和盘形部分。这三部分以直接串联的方式，从高真空端到低真空端按照涡轮部分、盘形涡轮过渡部分和盘形部的序顺依次串接。

涡轮部分是现有技术，由沿轴向按动，静交错排列的若干片旋转涡转叶片和若干片相应静止的涡轮叶片构成。

盘形涡轮过渡部分的结构采用本申请人在中国发明专利申请号为8713982说明书和权利要求书所提出的盘形涡轮分子泵泵芯的单级或多级串联结构。该结构中旋转圆盘上沿圆周均匀分布有涡轮叶齿，相对于旋转圆盘，装有与旋转圆盘相平行的定圆盘，定圆盘盘面上开有若干个沿圆周均匀分布呈放射状圆弧线形抽气沟槽或对数线形抽气沟槽或直线形抽气沟槽。

该结构中旋转圆盘上的涡轮叶齿可以是普通涡轮叶齿，也可以把叶齿开在旋转圆盘的边缘处，其叶齿长度可以相同，也可以是具有相同长度的长、短叶齿沿圆周相间排列。

该结构的单级，由一片上述发明结构的旋转圆盘和一片相对于旋转圆盘的一侧盘面上开有上述发明结构抽气沟槽的定圆盘所组成。

该结构的多级，其各级旋转圆盘的涡轮叶齿长度及齿数可以不全相同。

该结构的多级，其各级定圆盘两侧盘面上都开有上述发明结构的抽气沟槽，并且两侧盘面上的抽气沟槽的线形走向相反。

该结构的多级，其各级定圆盘盘面上所开的圆弧线形抽气沟槽槽数，槽深及线形长度可以不全同，同一盘面上所开的抽气沟槽可以是具相同长度的长，短圆弧线形槽沿圆周相间分布。

盘形结构部分的每一级由一片旋转的平板圆盘和一在盘面上开有特定线形，如圆弧线形、对数线形或直线形抽气沟槽的静止圆盘构成。多级串接时旋转平板圆盘和在一侧或两侧面开有特定线形，如圆弧线形、对数线形或直线形抽气沟槽的静止圆盘沿轴向按动静交错排列。

本泵采用的所有静止定圆盘面上都开有若干个本发明文件中所指出的抽气沟槽，各盘面上槽的数目和槽的深度根据设计参数的要求可以不同。

本泵在过渡部分和盘形部分两结构中所采用的静止定圆盘盘面上开的抽气沟槽结构特征可以采用本申请人在中国发明专利申请号为8713982说明书、权利要求书所提到的静止定圆盘的抽气沟槽，即圆弧线形或直线形抽气沟槽，也可采用对数线形或其他线形的抽气沟槽。

本泵所有的旋转涡轮动片和带有叶齿的旋转动圆盘以及旋转平板动圆盘都安装在同一由高速旋转轴带动的转子上。

在本泵中静止定圆盘两侧盘面上所开的圆弧线形抽气沟槽的走向相反，而且各个盘面上抽气沟槽的长度或抽气沟槽的弧长可以不同。

本发明的具体结构及详细工作情况由以下实施例及附图给出。

附图是依据本发明提出的一种14级结构的盘形涡轮复合分子泵的局部剖视图。

附图说明

1.泵壳体

2.电机主轴

3.螺钉

4.涡轮动片

5.涡轮静片

6.带叶齿的动圆盘

7.圆弧线抽气沟槽

8.静止定圆盘

9.转子

10.旋转动圆盘

11.隔离环

12.泵底座

13.螺钉

14.抽气口法兰

15.排气口法兰

16.指示箭头

下面结合附图详细说明依据本发明提出的一种14级结构的具体盘形涡轮复合分子泵的细节。

参照附图，整个抽气泵芯安装在泵壳体[1]内，螺钉[3]将涡轮部分[A]的动涡轮叶片[4]和盘形涡轮过渡部分[B]的带叶齿的动圆盘[6]固定在转子[9]上，转子[9]通过螺钉[13]安装在电机主轴[2]上，盘形部分[C]的旋转动圆盘[10]与转子[9]下部加工成一体或二体，所有旋转涡轮动片[4]、带叶齿的动圆盘[6]和旋转动圆盘[10]与涡轮静片[5]和在盘面上开有圆弧线形抽气沟槽[7]的静止定圆盘[8]沿轴向动，静交错排列。涡轮静片[5]和静止定圆盘[8]通过隔离环[11]固定在泵的底座[12]上。工作时转子上的所有动涡轮叶片[4]带叶齿的动圆盘[6]和旋转动圆盘[10]，在电机主轴[2]的驱动下高速旋转。涡轮部分[A]包括5级动涡轮叶片[4]和5级静涡轮叶片[5];盘形涡轮过渡部分[B]包括2片带叶齿的动圆盘[6]和3级（圆盘的一个侧面称为一级）开有圆弧形抽气沟槽[7]的静止定圆盘[8];盘形部分[C]共有3片旋转动圆盘[10]和5级开有圆弧线形抽气沟槽[7]的静止定圆盘[8]。

从附图可以看出本发明提出的盘式涡轮复合分子泵其抽气过程是：所有动片[4]、[6]、[10]以24000转/分的转速旋转，被抽气体在动片[4]、[6]、[10]和静片[5]、[8]的作用下按箭头[16]所示的方向由入口法兰[14]进入泵体内，并从出口法兰[15]排出泵体。

本发明提出的盘形涡轮复合分子泵的极限压强可达到1.3×10^-3毫巴。本发明提出的复合分子泵在分子流状态下工作时对空气的抽速为450升/秒，对空气的压缩比为10⁶，当泵的入口处压强降至6.6×10^-2毫巴，该泵对空气仍具有150升/秒的抽速，并且对氢气的压缩比为5×10³。

Claims (12)

1、一种泵芯结构具有高真空端是涡轮部分，低真空端是盘形部分按串联方式构成的盘形涡轮复合分子泵，其特征在于泵芯的涡轮部分和盘形部分之间串接有盘形涡轮结构作为过渡部分结构。

2、权利要求1所述的复合分子泵，其特征在于过渡部分是盘形涡轮分子泵泵芯结构，即每一级由装在转子上的一片带有涡轮叶齿的动圆盘和一片在盘面上开有若干个沿圆周均匀分布呈放射状的圆弧线形或对数线形或直线形抽气沟槽的定圆盘组成。

3、权利要求1所述的复合分子泵，其特征在于盘形部分的每一级是由一片装在电机转子上的旋转平板圆盘面上开有若干个沿圆周均匀分布呈放射状的圆弧线形或对数线形或直线形抽气沟槽的定圆盘组成。

4、权利要求2所述的复合分子泵，其特征在于盘形涡轮过渡部分可以是单级或多级构成。

5、权利要求3所述的复合分子泵，其特征在于盘形部分可以是单级或多级构成。

6、权利要求1或2所述的复合分子泵，其特征在于定圆盘盘面上所开的抽气沟槽的线形可以是沿圆周均匀分布呈放射状的圆弧线形或对数线形或直线形抽气沟槽。

7、权利要求1、2或3所述的复合分子泵，其特征在于定圆盘盘面上所开的抽气沟槽的线形可以是沿圆周均匀分布呈放射状的圆弧线形或对数线形或直线形抽气沟槽。

8、权利要求2或3所述的复合分子泵，其特征在于多级串联时定圆盘的两侧盘面上都开有若干个沿圆周均匀分布呈放射状的圆弧线形或对数线形或直线形抽气沟槽。

9、权利要求8所述的复合分子泵，其特征在于定圆盘两侧盘面上所开的抽气沟槽的线形走相反。

10、权利要求8所述的复合分子泵，其特征在于同一定圆盘的两个侧面上或不同定圆盘的两个盘面上所开的抽气沟槽的数目可以不同。

11、权利要求8、9或10所述的复合分子泵，其特征在于定圆盘两侧盘面上开的抽气沟槽的长度可以不同。

12、权利要求8或10所述的复合分子泵，其特征在于同一定圆盘的两个侧面上或不同定圆盘的盘面上所开的抽气沟槽的槽深可以不同。

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