专利名称：立式鼠笼分子泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及分子泵，特别推出一种立式鼠笼分子泵。
背景技术：
目前为获得中、高真空所广泛使用的立式涡轮分子泵，其抽气单元由多级相间水平设置的动叶轮、静叶轮组成，动叶轮上的涡轮叶片和静叶轮上的涡轮叶片，相对叶轮水平面倾斜成一定的角度，动叶轮和静叶轮上的涡轮叶片两者的倾斜方向互为相反的。当安装在转轴上的动叶轮相对固定在泵体上的静叶轮作高速旋转时，高速旋转的动叶轮上涡轮叶片将动量传递给气体分子，极大增加了气体分子与动、静叶轮上涡轮叶片的碰撞机会，导致气体分子作定向运动，以达到抽气目的。由于安装在转轴上和固定在泵体上的动、静叶轮上的涡轮叶片，受转轴和涡轮抽气单元的结构与制作工艺的限制，会导致明显减少涡轮叶片与气体分子碰撞的区域范围，因而影响了立式涡轮分子泵抽气性能的充分发挥。此外，立式涡轮分子泵在使用中一旦受到大流量气体的冲击，涡轮叶片容易发生打片损坏。中国专利实用新型“鼠笼式聚气导流装置”(申请号:201120302170.7)适用于气体分子态和粘滞态，但仅仅是作为提升真空泵的抽气性能的附加配置。
发明内容
本发明的目的在于借鉴鼠笼式聚气导流装置的聚气导流功能，采用环绕转轴设置多级相间的动鼠笼和静鼠笼，通过动鼠笼相对静鼠笼作高速旋转的结构方式组成新的抽气单元，推出一种获得中、高真空的立式鼠笼分子泵，与同类立式涡轮分子泵比较，立式鼠笼分子泵在抽气速率以及承受大流量气体冲击性能上有着明显的优势。为实现上述目的，本发明立式鼠笼分子泵的技术方案是:将立式涡轮分子泵由上而下相间水平安装在转轴上的动叶轮和固定在泵体上的静叶轮组成的抽气单元结构形式，改为环绕转轴由外圈向内圈相间安装多个不同直径的动圆桶和静圆桶的结构形式，该结构设置包含动、静圆桶间留有工作间隙，动圆桶由转轴带动高速旋转，静圆桶相对动圆桶静止不动，在有相当厚度的动圆桶与静圆桶的侧面桶壁上开设平行于转轴方向的气道等技术特点，形成本发明独特的圆桶式抽气单元，实现对气体分子的定向传输和压缩，以实现获得真空的目的。由于传统习惯上我们把开设气道的动、静圆桶俗称之为鼠笼，鼠笼中气道与气道之间的桶壁部分称之为隔条，所以，在创造性地采用多级相间设置动鼠笼与静鼠笼组成抽气单元为主要核心技术基础上，全新推出了一种用于获得中、高真空的立式鼠笼分子泵。本发明立式鼠笼分子泵运行时，由高速电机驱动本发明立式鼠笼分子泵的转轴高速旋转，随之动鼠笼由转轴带动也作高速旋转运动，通过动鼠笼和静鼠笼与气体分子的相互碰撞，产生对气体分子的拖动、传输和压缩的一系列作用，使气体分子穿越动鼠笼和静鼠笼的气道向鼠笼中心转轴处压缩集结，再经开设在转轴上的气道传输至排气口，被前级真空泵抽走。本发明的有益效果:由于立式鼠笼分子泵的抽气单元采用上述环绕转轴的多级相间设置的动鼠笼和静鼠笼组成，不但在机械强度上可胜于立式涡轮分子泵中的涡轮叶片，而且相同泵体直径的立式鼠笼分子泵与立式涡轮分子泵相比较，鼠笼结构抽气单元中鼠笼侧表面与气体分子碰撞的区域范围要远大于涡轮结构抽气单元中平面叶轮碰撞气体分子的区域范围。基于上述两个结构上的特点，本发明立式鼠笼分子泵的明显优势在于大幅度提升抽气速率、流量和极限真空的同时，还具有强大的抗击大流量气体冲击的能力，明显降低了分子泵运行时对前级泵的极限真空要求。此外，鼠笼结构抽气单元，较之涡轮结构还具有加工制作简单、成本低廉的优点。因此，本发明立式鼠笼分子泵的推出是分子泵技术的又一新的进步。
图1为本发明总体结构示意图；图2为本发明的多级相间设置动、静鼠笼组成的抽气单元A-A方向截面图；图3为本发明的空心转轴结构示意图；图4为本发明的空心转轴B-B方向的截面图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的结构作进一步详细描述。参见图1，〔I〕为泵体。〔18〕为泵的安装固定脚。〔6〕、〔7〕为固定安装在泵体〔I〕上的盘形隔板。〔4〕、〔5〕为安装在盘形隔板〔6〕、〔7〕上承载转轴〔2〕的两个轴承。转轴〔2〕是具有相当壁厚的金属空心管。驱动盘〔8〕固定安装在转轴〔2〕上，随转轴〔2〕同步旋转，与盘形隔板〔6〕之间留有工作间隙。〔9〕为动鼠笼，垂直固定安装在驱动盘〔8〕上。〔10〕为静鼠笼，垂直固定安装在盘形隔板〔7〕上。动鼠笼〔9〕与静鼠笼〔10〕之间留有工作间隙，以保证动鼠笼〔9〕随转轴〔2〕高速旋转时，不会碰擦静鼠笼〔10〕。动鼠笼〔9〕和静鼠笼〔10〕分别与盘形隔板〔7〕和驱动盘〔8〕之间留有工作间隙，以避免相互碰擦和减少被传输、压缩至转轴〔2〕处的气体分子的返流。〔11〕为动鼠笼和静鼠笼上平行于转轴〔2〕方向的气道，使鼠笼内外气体分子互相联通。〔12〕为动鼠笼和静鼠笼上具有相当机械强度的隔条。上述垂直固定安装在驱动盘〔8〕上的多个动鼠笼和垂直固定安装在盘形隔板〔7〕上的
多个静鼠笼，按动鼠笼、静鼠笼、动鼠笼......次序交替从驱动盘〔8〕和盘形隔板〔7〕的周
边外圈逐个向转轴〔2〕中心相间排列，组成本发明立式鼠笼分子泵的抽气单元。并且，设置在距转轴〔2〕中心位置最近的一个鼠笼是动鼠笼。〔15〕为驱动电机,通过电机的输出转动轴〔16〕与转轴〔2〕的固定连接，带动转轴〔2〕旋转。〔17〕为驱动电机〔15〕的电源供给线。〔13〕为气体吸入口，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〔14〕排至前级真空泵。图2为多级相间设置动、静鼠笼组成的抽气单元A-A方向截面图，气道〔11〕的截面呈梯形状，隔条〔12〕的截面呈三角形状。根据中国专利实用新型“鼠笼式聚气导流装置”上的公开，气道〔11〕的截面形状为四边形或梯形状，隔条〔12〕的截面形状除三角形外还可以为四边形或梯形。本发明立式鼠笼分子泵的鼠笼抽气单元对气道和隔条形状的设置，除了上述描述，还可根据鼠笼分子泵实际应用的需求，例对抽速、流量、工作真空和极限真空等的实际需求，通过调整动鼠笼、静鼠笼上的气道数量和形状变化的各种组合以及隔条的厚度和形状的变化，制作出适用于各种不同技术要求的鼠笼抽气单元。参见图3，〔3〕为开设在由空心金属管制作转轴〔2〕的厚壁上多条平行于转轴方向的气道，使空心转轴〔2〕的内外气体分子互相联通。当进入吸气口〔13〕的气体分子经鼠笼抽气单元的拖动、传输和压缩至转轴〔2〕处后，再通过转轴〔2〕厚壁上的气道〔3〕和转轴〔2〕中的空心通道，被引向气体分子的排出口〔14〕，最后由前级真空泵抽走排至大气。图4为空心转轴〔2〕B-B方向截面图，该截面图形状是开设在转轴厚壁上多条气道〔3〕的实施例之一。气道〔3〕的截面呈四边形，气道的布局上应考虑相对转轴〔2〕中心呈均布对称，使空心转轴〔2〕除了满足气体分子传输流导要求外，还应符合空心转轴〔2〕高速旋转时自身的动平衡和承载负载高速旋转时的机械强度要求，以确保鼠笼分子泵的抽气单元正常平稳运行。本发明立式鼠笼分子泵的抽气过程是这样的:当驱动电机〔15〕获电后，输出转动轴〔16〕带动转轴〔2〕高速旋转，固定安装在转轴〔2〕上的驱动盘〔8〕随转轴〔2〕同步旋转，动鼠笼也相应进入高速旋转状态。于是，动鼠笼通过隔条和气道的表面与气体分子发生碰撞，产生对吸气口〔13〕处气体分子的拖动、传输和压缩的一系列作用，使气体分子向鼠笼中心转轴处作定向运动，在穿越外圈动鼠笼的气道后，气体分子与相邻内圈的静鼠笼的隔条和气道表面发生碰撞，从而使气体分子再次产生向鼠笼中心转轴处的定向运动，在穿越静鼠
笼的气道后，气体分子又一次与相邻内圈的动鼠笼的隔条和气道表面发生碰撞......如
此重复以上的碰撞和定向运动过程，产生气体分子逐级穿越动、静鼠笼的气道和向鼠笼中心转轴处的压缩集结，最后通过空心转轴厚壁上平行于转轴方向的多条气道和转轴中的空心通道，被弓I至排气口，完成立式鼠笼分子泵的真空抽气目的。本发明立式鼠笼分子泵的抽气单元是多级相间设置的动鼠笼和静鼠笼组成，由于抽气单元的动鼠笼是处在高速旋转的工况下，因此保证动鼠笼与静鼠笼之间的工作间隙，是提高分子泵安全高效运行的关键因素之一。转轴、轴承、驱动盘和鼠笼的结构装配安装，以及鼠笼和转轴上多条气道的开设，都有很高的机械强度和动平衡的要求，这些都是本发明立式分子泵制造过程中必须注意之处。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是应该属于本发明的范畴，应受本发明的各项权利要求所限定。
权利要求
1.一种包括泵体〔I〕、转轴〔2〕、盘形隔板〔6〕、盘形隔板〔7〕、驱动盘〔8〕、动鼠笼、静鼠笼、气体吸入口〔13〕、气体排出口〔14〕的立式鼠笼分子泵，其特征在于: a.所述的盘形隔板〔6〕和盘形隔板〔7〕固定安装在泵体〔I〕上； b.所述的驱动盘〔8〕固定安装在转轴〔2〕上； c.所述的动鼠笼垂直固定安装在驱动盘〔8〕上； d.所述的静鼠笼垂直固定安装在盘形隔板〔7〕上。
2.根据权利要求1所述的立式鼠笼分子泵，其特征在于多个动鼠笼和静鼠笼交替从驱动盘〔8〕和盘形隔板〔7〕的周边外圈逐个向转轴〔2〕中心相间排列，距转轴〔2〕中心位置最近的一个鼠笼是动鼠笼。
3.根据权利要求1所述的立式鼠笼分子泵，其特征在于转轴〔2〕为相当壁厚的金属空心管，在转轴〔2〕的厚壁上开设多条平行于转轴方向、布局上相对转轴中心呈均布对称的气道〔3〕，气道〔3〕的截面形状呈四边形。
4.根据权利要求1所述的立式鼠笼分子泵，其特征在于驱动盘〔8〕与盘形隔板〔6〕之间留有工作间隙。
5.根据权利要求1所述的立式鼠笼分子泵，其特征在于动鼠笼与静鼠笼之间、动鼠笼与盘形隔板〔7〕之间、静鼠笼与驱动盘〔8〕之间留有工作间隙。
全文摘要
本发明推出了一种立式鼠笼分子泵，由动鼠笼、静鼠笼、转轴和吸气口、排气口等组成，其特点是环绕转轴从外圈向内圈相间安装多个不同直径的动鼠笼和静鼠笼组成立式鼠笼分子泵的抽气单元，通过高速旋转的动鼠笼和相对动鼠笼静止不动的静鼠笼与气体分子的互相碰撞，产生对吸气口气体分子的拖动、传输和压缩的一系列作用，使气体分子穿越相间安装的动鼠笼和静鼠笼的气道向转轴中心处压缩集结，再经转轴上的气道传输至排气口，被前级真空泵抽走。本发明立式鼠笼分子泵，比较相同泵体直径的立式涡轮分子泵，不但在提高抽速和抗击大流量气体冲击上，而且在制造简单、成本低廉上，都有着明显的优势。本发明的推出是分子泵技术的又一新的进步。
文档编号F04D29/32GK103195724SQ20121000050
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者李晨, 胡忠浩 申请人:李晨