(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(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)和原理方面并不完全相同。渦輪分子泵是以高速旋轉(zhuǎn)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(dá)到以下，對油蒸氣等高分子量氣體的壓縮比很高，幾乎能達(dá)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(cè)存在，故泵在運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的極機(jī)械，動葉片的線速度很高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一般為200~1200r/s。這樣的轉(zhuǎn)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(guān)鍵。此外，渦輪分子泵對異物進(jìn)入非常敏感，通常在泵的入口處要設(shè)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(jìn)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(fù)合分子泵。這種復(fù)合式分子泵利用空氣靜壓軸承和氣動電機(jī)，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(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，用途越來越廣，在某些領(lǐng)域的應(yīng)用已有代替油擴(kuò)散泵的趨勢。

我國生產(chǎn)系列的渦輪分子泵產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)如圖1-12所示，由泵殼2，主軸1，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dāng)?shù)某樗儆挚紤]壓縮比的過度以達(dá)到合理的匹配，達(dá)到流量為常數(shù)的要求。

圖1-12 渦輪分子泵結(jié)構(gòu)示意圖