一种高流量多级盘形分子泵的制作方法

文档序号:92872阅读:321来源:国知局
专利名称:一种高流量多级盘形分子泵的制作方法
本发明属于高转速机械真空泵,例如分子泵。
一般使用的涡轮分子泵虽然具有良好的高真空和超高真空性能,但当泵的入口压强高于10-2乇时,抽速明显下降。通常,入口压强为1×10-1托时,泵的实际抽速仅为额定抽速的5%左右。因此,涡轮分子泵的排气流量较低,限制了这种泵的应用范围。
采用高压强性能较好的园柱形螺线分子拖动泵或多级园盘形螺线分子拖动泵(下文简称为盘形分子泵)与涡轮分子泵串联工作的复合分子泵,在一定程度上提高了高压强下的抽速。然而,现有的这两类复合分子泵的工作间隙仅为0.1毫米左右,高速转子的惯性力,热膨胀,甚至外来的微小杂物都有可能使泵造成损坏,因此,至今未能获得广泛应用。
上述资料参见Proc.7th Intern.Vac.Congr.,37,1977;US 3969039;GB1588374;EP 81890等。
针对上述问题,本发明提出了一种多级盘形分子泵的新的串联工作模式,以提高盘形分子泵的抽速,简化泵的结构,提高泵的运行可靠性。
一般地,当两个间隙较小的同轴园盘(其中一个园盘面上至少刻有一条螺线槽)高速相对旋转时,由于拖动作用,这对园盘就组成了一台径向抽气的真空泵-盘形分子泵。改变园盘面上的螺线槽走向,或者改变刻槽园盘面就可以改变盘形分子泵的径向抽气方向。
本发明把若干台单级盘形泵同轴安装,并利用上述原理使相邻两级盘形分子泵的抽气方向交替改变,实现了盘形分子泵的串联抽气。其中采用了如下的三种基本结构,使两相邻动园盘之间由目前仅能组成一级盘形分子泵变为能组成两级盘形分子泵。
图1为这三种基本结构的轴向剖示图。图中1为转轴,2为泵壳体,3为定园盘,4为动园盘(安装在转轴1上)。
结构A如图1(a)所示,其螺线槽开在定园盘3上;结构B如图1(b)所示,其螺线槽开在动园盘4上;在这两结构中,相邻两级盘形分子泵的螺线槽走向相反。结构C如图1(c)所示,其螺线槽交替开在定园盘3和动园盘4上。这时,相邻两级盘形分子泵的螺线槽走向一致。图2中虚线表示抽气方向,d为螺线槽的深度。△d为定园盘和动园盘之间的轴向工作间隙。d较大时,可获得较高的抽速,但压缩比较低。多级盘形分子泵可以采用以上三种基本结构中的任何一种或者它们的组合。
图2(a)为单级盘形分子泵中开槽定园盘的正视图,图2(b)为其剖示图。图中H为螺线槽的宽度,△H为螺线槽壁宽度,α为螺线槽的切线与园盘半径之间的夹角,螺线槽形状采用对数螺线,即R=R0·ectgα·θ其中R0为园盘内半径,θ为极座标的极角,R为螺线半径。α可取45°至85°之间。α越大,盘形分子泵的压缩比越大,但抽速越小。当盘式分子泵采用了对数螺线槽,尤其选用较小的α角度(例如50°-60°)时,可获得高的抽速以及较高的压缩比。同时,相邻螺线槽之间的泄漏流量和泄漏所在部位的抽速按比例变化,即泄漏的分布比较合理。采用了这种改进螺线槽后,允许△d取较大的数值。通常△d只要满足 (d)/(△d) >2就行了。由于△d增大,盘形分子泵运行的可靠性得到了很大提高。
为了进一步提高多级盘形分子泵的抽速,并兼顾压缩比的值,各级盘形分子泵的定园盘的内半径R1可选用不相等的值。靠近入口侧的2-4级盘形泵R1可选用0.5R2到0.8R2范围。其中R2为动园盘的外半径。其余各级可选用0.3R2到0.6R2范围。本项改进措施可使多级盘形分子泵的抽速提高一倍以上,而压缩比下降不很明显。
本发明提出的多级盘形分子泵结构还可以用作仅建立压强梯度而不涉及气体传送的气体动密封装置。
上述各种盘形分子泵的串联结构均可与涡轮分子泵叶轮组成复合分子泵。其中比较简单的一种组合如图3所示。动园盘4安装在旋转轴1上,定园盘3固定在泵壳体2上,螺线槽开在定园盘的两侧。盘形分子泵的级数通常为7-9级,其中第1-4级取R1=0.7R2,其余各级取R1=0.5R2。对于动园盘的外径为170毫米的盘形分子泵,靠近出口处的2-4级盘形分子泵的槽深d取3毫米,其余各级d取5毫米。α取55°。泵的上部,即入口侧串联安装8-12级涡轮分子泵叶轮。动叶轮5和定叶轮6组成一级。按照这种方式组成的复合泵,在入口压强为1×10-1托时,实际抽速可达额定抽速的20%左右,并且当入口压强进一步升高时,抽速也不会明显下降。因此,这种新颖的复合泵具有良好的高流量特性。与此同时,动园盘与定园盘之间的轴向工作间隙△d达0.75-1.0毫米。
上述复合泵中盘形分子泵的级数、涡轮分子泵叶轮的级数以及其它参数还可根据具体需要作适当增减和调整。
本发明研制的新颖的复合分子泵有如下一些特点简化了分子泵的结构、叶轮总级数比涡轮分子泵减少了 1/3 - 1/2 ;叶轮工作间隙大,可达一毫米左右,运转安全可靠;抽气量大,在1×10-1托的入口压强下工作,抽速仍能达到额定值的20%,比涡轮分子泵高3倍以上;前级压强高达1托以上,比涡轮分子泵高100倍,因此,前级机械泵的抽速可降至1/10 以下;由于前级压强高于10-1托,避开了前级机械泵油和分子泵润滑油蒸汽返油率的高峰压强区域(10-1-10-2托),从而可以获得比涡轮分子泵更为清洁的真空环境。本发明可广泛应用于电子器件的制造、表面分析、薄膜技术、等离子体技术、加速器和电子显微镜等领域。
权利要求
1.一种多级串联盘形分子泵,由固定在泵壳体2上的定园盘3和安装在旋转轴1上的动园盘4同轴安装组成,定园盘3或动园盘4的表面刻有螺线槽,其特征在于上述螺线槽形状为对数螺线R=R0ectgα.θ。其中R为螺线半径,R0为园盘内半径,θ为极座标的极角,α为螺线槽切向与园盘径向之间的夹角,其值在45°与85°之间。
2.根据权利要求
1所说的盘形分子泵,其特征在于各定园盘的内径R1取不同值,靠近入口侧的2-4级取较大值0.5R2到0.8R2之间;其余各级取较小值0.3R2到0.6R2之间,其中R2为动园盘的外半径。
3.根据权利要求
1或2所说的盘形分子泵,其特征在于相邻两单级盘形泵的螺线槽开在定园盘3或动园盘4的两侧面上,螺线槽的走向相反。
4.根据权利要求
1或2所说的盘形分子泵,其特征在于相邻两单级盘形泵的螺线槽交替开在定园盘3和动园盘4上,螺线槽走向一致。
5.根据权利要求
3或4所说的盘形分子泵,其特征在于螺线槽切向与园盘径向夹角α在50°到60°之间。
6.根据权利要求
3或4所说的盘形分子泵,其特征在于入口侧串联安装若干级涡轮分子泵叶轮。
7.根据权利要求
1、3、4、5所说的盘形分子泵的结构原理做成的气体动密封装置。
专利摘要
本发明属于高转速机械真空泵,例如分子泵。它提出了一种多级盘形分子泵的新的串联工作模式。其螺线槽采用对数形式R=R
文档编号F04D19/00GK85105304SQ85105304
公开日1986年9月3日 申请日期1985年7月6日
发明者储继国, 孙云龙, 徐礼霸 申请人:复旦大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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