涡轮分子泵的发展近况

一、前言1913年,盖德提出了一种新型的与位移原理无关的机械真空泵。他的分子牵引泵实际上是这样的设想:气体分子不断地与运动着的固体表面相碰撞,按一定的方向被抽出。基于同样的设想盖德发明了扩散泵,在扩散泵中,气体分子被高速喷射的蒸汽分子带出。他将几级泵串联在一起,当前级压强为1毫巴时,对空气的压缩比达到10~6,抽速为1升/秒。一种改进的盖德分子牵引泵在1923年由霍尔维克(Hol week)提出。转子在具有环形槽的圆柱筒中转动。它所达到的抽速约为5升/秒,对空气的压缩比为10~6的好几倍。     

分子泵的世纪回顾与展望

分子泵自1912年诞生以来,至今已快近一个世纪了,它在初期进展较缓慢,在1970年以前,分子泵的应用还仅限于核物理,电真空,表面科学等领域,但近20年来由于半导体产业的兴起和薄膜工业的发展,分子泵才被人们所重视,并得到了兴旺和发达,现代的分子泵已发展到实用和普及的阶段,本文回顾了分子泵分析近百年的发展历史,详细地介绍了分子泵在各个时期的发展状况,对初期的分子泵,涡轮分子泵,磁悬浮轴承和气体静压静轴式涡轮分子泵,复合式分子泵,低温型涡轮分子泵,新型牵引分子泵,陶瓷涡轮分子泵,轴反应生成物的涡轮分子泵和极高真空涡分子泵等做了重点的分析,最后指出分子泵的发展前景。     

涡轮分子系的结构、工作及理论

涡轮分子泵是一种机械的超高真空泵。本文阐明了其结构,并与盖德分子泵作了比较。考虑了由返扩散和漏气所造成的损失之后,把盖德分子泵的公式作了修改,然后用于涡轮分子泵方面。用此法能算出泵转速对于各种气体的压强比。然后把计算值和实验值作了比较。压强比的对数与分子量的平方根成正比。对于质量数 120的压强比为10～16。对于譬如像比较重的油蒸汽分子来说,压强比的值就非常高,甚至用最新的仪表也测不出来。另外还指出,压强比取决于进气的抽速。还指出了由此曲线来计算分子泵(连接已知抽速的前级泵)抽速的程序。如果前级泵尺寸合适,那…     

油蒸汽流泵的抽速表达式

通常将油扩散泵和扩散喷射泵(油增压泵),统称为油蒸汽流泵。其工作原理与涡轮分子泵相似。在涡轮分子泵中。由高速旋转的叶片带走气体分子,以完成抽气过程。而在油蒸汽流泵中,抽气过程是由各级喷嘴吹出的高速蒸汽射流,把被抽气体(空气)分子携带到前级压力端。实践证明,无论是涡轮分子泵、油扩散泵或扩散喷射泵,在其相应压力范围内,都具有平滑的抽速特性曲线。 多年来各国学者已对油蒸汽流泵的抽气过程,进行过深刻的分析和讨论。最近德国学者M.Wutz更从气体动力学的角度来探讨油扩散泵的机理,提出了泵的何氏系数的计算表达式。国内许多专家…     

涡轮分子泵在磁场中的问题

随着涡轮分子泵在等离子物理学中应用的增加，在涡轮分子泵附近的强磁场问题，越来越经常地被提出来了。假如涡轮分子泵的旋转叶片，以高速度在磁场中旋转的话，则旋转叶片中的涡流，会引起泵的意外发热。每台涡轮分子泵的磁力线密度，由一系列泵的实验来测定。对磁场比较高的密度来说，必须使用屏蔽元件，因为泵的旋转叶片过分发热，会引起泵的损坏。     

改进的涡轮分子泵

本文介绍了一种抽速达1600升/秒的最新式涡轮分子泵的结构和性能。为了达到所要求的抽速,叶片的几何形状、叶轮的排列方法,以及压缩比的选择,都是根据不含有经验成分的理论,从大量模型泵中计算出来的。这种泵的机械尺寸与十年前相同,而抽速却超过了10倍。新型泵还安装了一种对水蒸汽抽速为1600升/秒的多层液氮致冷板。 1958年N.Becker描述了第一台商品化的轴流涡轮分子真空泵(普发伊费尔公司 TVP500型)。Becker认为,涡轮分子泵的工作原理来源于盖德的分子牵引抽气的理论,所不同之处在于它在工作时在互相牵引面之间采用较大的间隙,而且这…     

前级真空泵抽速对涡轮分子泵抽空性能的影响

一、前言 涡轮分子泵是一种能获得清洁超高真空的真空获得设备。它具有在极宽范围内抽速恒定、对被抽气体无选择性、起动快、操作方便等特点,目前已广泛应用于高能物理,表面物理,等离子体技术,各种分析仪器,电真空器件生产和真空技术各领域。 目前所生产的涡轮分子泵,是必需在有前级泵的条件下工作的真空泵。实验表明,由于级泵抽速的不同和前级泵联接管道的差异,对涡轮分子泵的性能测试结果有较大影响。涡轮分子泵的性能测试规程,规定其前级抽速是涡轮分子泵对不同气体名义抽速的 0.02至0.1倍。据此,如测定110升/秒抽速的涡轮分子泵性能时,…     

涡轮分子泵入口接管束流效应的蒙特卡洛计算

在入口管路束流效应和涡轮端盖反射作用的双重因素影响下,以纯分子流态经泵前入口管道流向涡轮分子泵环形一级动叶列抽气面处的气体分子,其入射密度是不均匀分布的。本文基于自由分子流态基本假设,建立入口直圆管道计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,利用Molflow+软件,模拟被抽气体分子经泵入口到涡轮叶列抽气面的飞行过程及行为;数值计算得到气体分子到达涡轮转子一级动叶列入射平面的密度分布和气体通过入口管道的传输几率,并分别经回归分析拟合给出二者的计算公式,可为涡轮分子泵抽气性能的后续研究提供更精确的理论数据;算例证明,以此分布计算分子泵一级动叶列的正向传输几率,比采用均匀分布假设的积分中值法的计算结果偏小。     

涡轮分子泵的统计理论

现有涡轮分子泵理论有一定的局限性和片面性。本文从统计物理出发,分析了涡轮分子泵的工作原理,证明了涡轮分子泵的抽气作用并不是 Gaede 分子拖动原理的一种类推,而是由于叶片与被抽气体之间的高速相对运动使入射分子与上下叶片表面的碰撞几率以及从叶轮一侧直接飞入另一侧的几率不相等。对于这种泵来说,分子拖动理论实际上只是在叶片速度不很高时的一种近似数学描述。当叶片速度接近被抽气体分子的热运动速度时,泵的抽速和压缩比将趋向饱和,即进一步增加叶片速度时,泵的抽速和压缩比均不可能有显著增加。最后还用统计理论讨论了有限长叶片的何氏系数和压缩比,其结果与实验符合得很好。     

双拖动分子泵

介绍一种新颖拖动分子泵，其抽速达到传统拖动分子泵的３０倍左右，达到了涡轮分子泵的水平。该泵高压强（１－１００Ｐａ）性能明显优于涡轮分子泵。泵的结构则简单得多。     

立式涡轮分子泵的使用与安装维修

一、概述 由于立式涡轮分子泵(以下简称分子泵)的结构尺寸比较精确,再加上高转速,一些主要件稍有不对称或转动不平衡,就会产生很大的振动和噪声,甚至破坏分子泵。因此,对分子泵的加工和装配精度,轴的刚度,轴承的精度和质量以及润滑等都有严格的要求。同时,也要求使用人员要熟悉各生产厂的技术说明书,懂得分子泵的安装与使用操作步骤。这对正确使用分子泵是十分必要的。 二、前级泵的选择 当气体分子在涡轮叶片间的平均自由程减小到叶片间距十分之一时,分子间的碰撞过多,使气体的传输受到影响。由于分子泵的人口端处于低压状态,不会使气体的…     

双拖动分子泵

介绍一种新颖拖动分子系，其抽速达到传统拖动分子泵的30倍左右，达到了涡轮分子泵的水平。该泵高压强（1～100Pa）性能明显优于涡轮分子泵。泵的结构则简单得多。     

涡轮分子泵发展及使用趋势

评述近二十年来涡轮分子泵的发展,并讨论实际的工艺状况,抽速从110升/秒到9000升/秒左右的不同结构的涡轮分子泵已在市场上出售。 阐明了最重要的结构参数(转子几何形状,叶片形状及转速),对涡轮分子泵基本工作特性(抽速和压缩比)的影响。 对单向气流(“立式”)和双向气流(“卧式”)涡轮分子泵,从生产成本、振动情况、可靠性及售出后的服务等方面,作了比较和讨论。 除以传统的油润滑滚珠轴承为基础的分子泵外,近几年在市场上还出现几种使用所谓“干式”轴承的涡轮分子泵。这些具有气体或电磁转子轴承的涡轮分子泵,由于轴承的结构复杂,其价格…     

前级泵中氦气滞留的测量

现已开发了一种简单技术可对各种前级泵暴露到氦气后恢复时间作比较，试验中使用了一种回流型配置，以控制氦气质量流量的方式向前级泵提供已知的气体负载。此前级泵是涡轮分子泵的前级。使用四极质谱仪测量涡轮分子泵上方的氦浓度。     

关于分子泵抽气性能的设计

本文首先用图示的曲线形式讨论了单级涡轮叶列的最佳参数选择。然后着重讨论了修正后的涡轮组合叶列的性能设计,提出了与修正前不同的设计思想,对于涡轮分子泵、尤其是为复合式分子泵的性能设计提供了重要的理论依据。     

涡轮分子泵压缩级叶轮对抽速的影响

本文论述了涡轮分子泵压缩级叶轮对分子泵抽速的影响,并导出了它们之间的解析关系式。然后,论证了泵的抽速与被抽气体分子量关系中的驼峰,以及抽速随转速升高而“S”型增加等现象均是由于分子泵中采用了两种或者两种以上抽速不相等的叶轮造成的。最后,还给出了确定分子泵吸气级叶轮级数的方法。     

涡轮分子泵的技术与应用

涡轮分子泵最初仅用来获得超高真空。目前这种泵已经广泛地应用在许多技术领域中,诸如半导体生产、电子显微镜、薄膜与核聚变技术等。符合现代标准的涡轮分子泵应即能满足上述技术的要求,同时又不必耗费更多的资金。先进的分子泵对所有气体的抽速几乎是相同的。本文介绍了借助某些简单的计算公式计算法兰直径、材料质量以及叶片形状等因素对抽速与工作频率产生的影响。文章讨论了不同的驱动电机和轴承所具有的优点和弊端。本文还介绍了为满足抽出腐蚀性气体、核聚变以及空间技术的要求对泵结构进行了专门的改进。 1.导言 自从1956年发明涡轮…     

一种获得无油高真空和超高真空的新式高效涡轮分子泵

对涡轮分子泵的性能作了简单的总结之后就开始考虑到设计一种新式的高效涡轮分子泵。通过提高转子的转速或者改进转子叶轮的几何形状，就能提高抽速。压缩比和抽速之间的关系是设计新式涡轮分子泵的决定性因素。对氢气的压缩比在低于３００时就会造成对轻气体（Ｈ２，Ｈｅ）的抽速的显著下降。 由所能达到的最大有效抽速和维修问题来决定是卧式转子还是立式转子。本文指出，目前先进的高效涡轮分子泵应该是卧式双转子、不透光性的叶轮结构、合适的最佳泵体和由电子传动。     

涡轮分子泵轴承的油脂润滑

一、引言 近年来,采用涡轮分子泵获得“清洁”超高真空的场合日益增多,因而有关涡轮分子泵“清洁”程度或返油水平的研究和讨论成了重要的论题[1、2、3]。 大多数的测试表明:在操作无误的情况下,涡轮分子泵可将油蒸汽的返流率降低到传统测量方法的可检水平以下。但是,只要分子泵内有油面存在,就构成一种炭氢蒸发源,操作偶有失误,泵油就有可能以气相或表面迁移等方式向泵的进口侧返流污染被抽容器。因此,进一步降低涡轮分子泵运油水平的最好措施;是彻底取消油润滑的轴承,以空气动压轴承或磁悬浮轴承代替。采用这两种支承的分子泵虽已有商品问…     

粒子加速器用磁滞式电机的涡轮分子泵

普通的涡轮分子泵采用电子变频电源或频率变换器，来提供涡轮分子泵的起动电源（频率发生器）和速度调节的保护控制。由于从几种设计中受到启发，研制了一种带有自动同步磁滞式电机的涡轮分子泵，用于核物理加速器或其它大型设备中。该电机不要求特殊专用电源。本文介绍了一种可以由中心电源操纵的涡轮分子泵，中心电源可以提供稳定电压和中频电源。该涡轮分子泵能够直接接在电源上，对于涡轮分子泵的广大用户来说，这样可以大幅度降低购价和安装费用。