(9)渦輪分子泵

分子真空泵又稱分子泵，是德國人蓋得(W.Gaede)于1931年首先發(fā)明的。分子泵雖然是一種機械泵，但它不是那種靠容積變化來抽氣的容積泵抽氣原理，而是靠高速運動的剛體表面來攜帶氣體分子實現(xiàn)抽氣的一種新型機械真空泵。通常把用高速剛體表面攜帶氣體分子按一定方向運動的現(xiàn)象稱為分子牽引，或稱為氣體的外摩擦輸運現(xiàn)象。因此，人們把蓋得發(fā)明的分子泵稱為牽引分子泵。

德國人貝克爾(W.Becker)1956年發(fā)明了一種適合在超高真空下工作的渦輪分子泵。這種泵和牽引分子泵相比，在結構和原理方面并不完全相同。渦輪分子泵是以高速旋轉地動葉片和靜止的定葉片相互配合來完成抽氣過程。這種泵的極限壓力可以達到以下，對油蒸氣等高分子量氣體的壓縮比很高，幾乎能達到測不出的程度，因而殘余氣體中油蒸氣的分壓很低。由于軸承用的潤滑油僅在泵的出口側存在，故泵在運轉過程中入口處檢查不出油的痕跡。因此，渦輪分子泵可以獲得清潔無油的超高真空。

渦輪分子泵是一種高速旋轉的極機械，動葉片的線速度很高，轉子的轉速一般為200~1200r/s。這樣的轉子會因動平衡不好而引起振動，使軸承很快磨損，降低了渦輪分子泵的使用壽命，所以動平衡的好壞是發(fā)展渦輪分子泵的關鍵。此外，渦輪分子泵對異物進入非常敏感，通常在泵的入口處要設置金屬過濾網(wǎng)。為徹底杜絕油蒸氣對渦輪分子泵的污染和進一步提高渦輪分子泵的性能，近些年出現(xiàn)利用空氣軸承和磁懸浮軸承的新型渦輪分子泵，這樣一來，渦輪分子泵作為清潔的超高真空泵就更加完善了。1972年出現(xiàn)一種高抽速高壓縮比的渦輪-牽引復合分子泵。這種復合式分子泵利用空氣靜壓軸承和氣動電機，可以完全做到無油污染。采用一種無摩擦的螺旋動密封，不用前級泵便可直接向大氣中排氣。渦輪分子泵的結構不斷改進，用途越來越廣，在某些領域的應用已有代替油擴散泵的趨勢。

我國生產系列的渦輪分子泵產品有:抽速110L/s、150L/s、450L/s、550L/s、600L/s、1200L/s、1500L/s和3500L/s等多種規(guī)格，并將磁懸浮式軸承也用到了渦輪分子泵上。國際上渦輪分子泵也發(fā)展得很快，日本已能生產抽速從50L/s至25000L/s的渦輪分子泵，俄羅斯甚至有40000L/s的渦輪分子泵。

渦輪分子泵的結構如圖1-12所示，由泵殼2，主軸1，轉子葉列3和定子葉列4組成。渦輪分子泵的抽氣組件是由多級轉子葉列和多級定子葉列相間排列組成，葉列形狀是幾何相似的，而轉子葉列槽的方向與定子葉列槽的方向恰好相反。通常選擇不同幾何參數(shù)的葉列組成高、中、低三個抽氣段，高段以提高抽速為目的選擇葉列的幾何參數(shù)，低段以提高壓縮比為目的選擇葉列的幾何參數(shù)，而中段是高、低段的過度階段，既考慮適當?shù)某樗儆挚紤]壓縮比的過度以達到合理的匹配，達到流量為常數(shù)的要求。

圖1-12 渦輪分子泵結構示意圖