[其他]高流量多级盘形分子泵

说明书

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_o为圆盘内半径，θ为极角，α为螺线槽切向与圆盘径向夹角，螺线槽可开在定圆盘或动圆盘两侧面，或交替开在定圆盘与动圆盘一侧面，使相邻两动圆盘构成二级盘形泵。多级盘形分子泵的入口侧还可串联安装若干级涡轮分子泵叶轮，组成新的复合分子泵，本发明简化了分子泵的结构，提高了分子泵的流量和运行可靠性。

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乇时，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圆柱形螺线分子拖动泵或多级圆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。

上述现有技术参见1977年第七届国际真空会议论文集第37页，及美国专利说明书US3969039。

针对上述问题，本发明提出了一种多级盘形分子泵的新的结构模式，改进了圆盘面上的螺线形状，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。该结构也可用作气体动密封装置。

一般地，当两个间隙较小的同轴圆盘（其中一个圆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，这对圆盘就组成了一台径向抽气的真空泵-盘形分子泵。改变圆盘面上的螺线槽走向，或者改变刻槽圆盘面就可以改变盘形分子泵的径向抽气方向。

本发明包括固定在泵壳体上的多个定圆盘和同轴安装在旋转轴上的多个动圆盘，所述定圆盘与所述动圆盘是交替设置的。这样，相当于把若干台单级盘形分子泵同轴安装，并利用上述原理使相邻两级盘形分子泵的抽气方向交替变换，实现盘形分子泵的串联抽气。上述定圆盘或动圆盘面上刻有形状为R＝R_o·e^ctg2·θ的对数螺线槽。其中R为螺线半径，R_o为圆盘内半径，θ为极坐标的极角，α为螺线槽的切线与圆盘径向之间的夹角，其值在45°与85°之间。

本发明提出的多级盘形分子泵结构亦可作仅建立压强梯度而不涉及气体传送的气体动密封装置。记d为螺线槽的深度，△d为定圆盘和动圆盘之间轴向工作间隙。一盘地，d较大时，可获得较高的抽速，但压缩比较低。螺线槽的切线与圆盘半径之间的夹角α越大，盘形分子泵的压缩比越大，但抽速越小，当盘形分子泵采用上述对数螺线，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。并且允许△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，盘形分子泵的运行可靠性得到很大提高。

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圆盘的内半径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为动圆盘的外半径。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。