[发明专利]分子真空泵

说明书

本发明属于非容积式抽气转子泵，并且也涉及制取高度真空的轴流式气泵，即分子真空泵。

所推荐的这种分子真空泵，可在各种工艺装置中用来制取和保持具有残余气压为10^-1帕斯卡（Pa）至10^-7帕斯卡（Pa）的真空，这类装置包含诸如电子行业里制造微型电路和生成人造晶体的设备。这种真空泵也可用于真空状态下工作的各种科研设备和仪器，如基本粒子加速器，质谱仪和电子显微镜等。

现代技术的发展需要多种规格的分子真空泵，要求这种泵具有不同的抽气性能，特别是气体的压缩比和抽气速度。

分子真空泵结构上的主要部件是空心定子和装在定子中的转子，并且两者之间具有阻止气体溢流至吸入侧的狭小间隙。此外，在转子和定子之间形成沿螺旋线分布的抽气通道。这种分子真空泵的动作原理是这样的，当气体分子撞到转子的旋转面时，这些分子将被诱导沿着通道由入口向出口运动，亦即气压为P₁的气体由吸入侧流至排出侧成为气压为P₂的气体，并且获得沿转子旋转方向的切向分速度。这种分子真空泵的气体压缩比与下列因素有关：要抽出的气流所通过的抽气通道的长度，通道在入口和出口处所穿过的横截面积的比值，转子的旋转速度，以及转子外表面与定子内表面之间的间隙量。此外，由于抽气通道在两侧是敞开的，所以气体扩散的回流将沿着与抽出气流相反的方向流动，并且压差P₁与P₂愈大，则气体扩散回流也愈大。

已知这样一种分子真空泵（SU，A，580580）它含有空心定子，其轴向孔内装有转子，并且转子与定子之间具有阻止气体从排出侧向吸入侧溢流的间隙，在转子外表面制成多个呈多头螺纹型式的螺旋槽，这些螺旋槽与定子内表面形成抽气通道，通道穿过的截面面积沿气体吸入侧向排出侧缩小。两相邻螺旋槽之间的隔离带宽度沿抽出方向增加，并且在隔离带的宽端制成与主螺旋槽平行的附加槽，这些附加槽在吸气侧用隔板封闭，而在排气侧是开启的。分子真空泵做成这样的结构，借助于附加槽内的气体涡流和气体的滞留，可以减少气体扩散的回流。

但是，由于吸入侧设有遮盖附加槽的隔板，这样当抽出气流与这些隔板碰撞时将会增加气体扩散的回流。

还有一种分子真空泵（SU，A，338684），它含有空心定子，在其轴向孔内装有转子，并且转子与定子之间具有阻止气体从排出侧向吸入侧溢流的间隙，在转子外圆柱面上至少制成一个环形沟，而在转子诸分段上的环形沟之间制成多个螺旋槽，这些螺旋槽在垂直于螺旋线平面内的截面面积，在转子诸分段上是不等的，这些面积将沿着气体吸入侧至排出侧的方向逐段地缩小。在转子的所有分段上，螺旋槽的深度是相同的，而且等于转子各分段间环形沟的深度。只是螺旋槽的宽度将逐段地减小。此外，转子诸分段的长度，各分段间环形沟的宽度，每个分段的结构特点，即螺旋线的升角和螺旋槽的轮廓可能是不同的，这些项目将根据所要求的分子真空泵的抽出特性通过计算加以确定。

转子各分段间的环形沟将增加气体扩散的回流，这是因为环形沟内气体的部分分子失掉了它们沿着位于该环形沟前方分段（即与该环形沟邻接的位于气体吸入侧的分段）上转子螺旋槽运动时所获得的动能。气体扩散回流的存在导致降低气体的压缩比和分子真空泵的抽气速度。

本发明的基本任务是制造这样的分子真空泵，即在不增加真空泵轮廓尺寸的情况下，利用减少抽出气体的扩散回流，以保证提高气体的压缩比和分子真空泵的抽气速度。

所提出的这个课题是这样解决的：分子真空泵含有空心定子，其轴向孔内装有转子，两者之间具有阻止气体从排出侧向吸入侧溢流的间隙，在转子外圆柱面上至少制出一个环形沟，在转子各分段上的环形沟之间制作多个沿螺旋线分布的螺旋槽，这些螺旋槽在垂直于螺旋线平面内的截面面积，将在气体吸入侧至排出侧的方向上逐段地减小;根据本发明，这种分子真空泵含有与环形沟数量相等的固装在定子上的叶片盘，叶片盘上的叶片安置在环形沟内，并且与垂直于转子轴的平面成一角度，其倾斜方向与螺旋槽的倾斜方向相反，此外，在每一分段上的螺旋槽的深度将沿气体吸入侧至排出侧的方向均匀地减小，而每个环形沟的最小深度不小于与该环形沟邻接的位于气体吸入侧的转子分段上螺旋槽的最小深度;每个叶片盘的孔径和叶片盘的厚度要这样选取，使得对着相应环形沟表面的叶片盘的表面与这些环形沟表面之间的间隙，其大小相当于转子和定子之间的间隙。