[发明专利]超临界真空泵

说明书

本发明涉及一种真空领域中的真空泵。特别涉及一种单机能达到超高真空极限的超临界真空泵。

现有的单机真空泵的极限10^-2帕。如果采用现有的单机真空泵对密闭的容器抽气，难以达到超高真空度。现有的技术必须使用几种泵的真空机组；相继抽气，才能达到超高真空。

其原因是单机真空泵抽密闭的容器中的气体，抽到一定的真空度10^-4帕时，容器中仍有2.4×10⁶(个)气体分子，单机真空泵抽密闭容器的气体分子，容器中气体稀薄达10^-2帕，这时气体分子间距加大，随着压力的变化，单机真空泵的抽气装置发热，会使稀薄的气体分子出现温度差与压力差，这样稀薄气体分子则由于热源产生运动传输热量，气体分子与发热的真空泵抽气装置体的界面相碰撞后而获得能量之后，逆真空泵的抽气方向，径直飞向密闭容器的冷壁面，并通过碰撞将一部分能量传给密闭的冷壁面，正是由于这个特征使得单机真空泵对密闭容器中的气体，抽止10^-2真空极限，再也抽不出容器中的气体分子的真正原因。

由此可见，稀薄气体分子密度很小，气体分子在封闭的容器的壁面之间往返运动，不与其它气体分子碰撞，而不受其它分子的阻碍，也不与其它分子发生动能交换及能量交换，这就是稀薄气体中气体分子现象的特点。

以稀薄气体的流动现象为基础，温差将导致压力的不同，密闭容器与真空泵是两个部件，其温度不同，真空泵的工作导致发热，密闭容器一端则相对温度低，这给气体分子造就了温差压力效力，使气体分子作热流逸运动现象，即会出现气体分子从高温侧向低温侧的质量流，当逆向流动的能量等于单机真空泵的抽气功，这样单机真空泵就处于临界状态。

有鉴于此，如何能突破传统真空泵的抽真空临界极限状态，单纯的用提高真空泵的功率是突不破的。而是利用稀薄气体分子在密闭器中的热流逸规律来设计超临界真空泵，以此来增加单机真空泵的真空极限，突破原单机真空泵的真空临界，以便并不需很高的真空泵动力性能，就可提高真空极限，在真空领域中开创了一个更高层次的高科技革命。这也是众多真空技术研究人员所希望攻克的课题，也正是本发明研创的动机所在。

本发明设计人凭借几十年从事真空技术领域研究积累了丰富的实践经验，在反复论证试验的基础上，利用稀薄气体分子的运动规律，遵守其规律，利用其规律，设计出全新概念的超临界真空泵。

针对现有的真空泵技术的缺点，以及其临界状态真空极限的原因，本发明的目的在于以巧妙的设计，提供一种超临界真空装置的组合，能将密闭容器中的气体分子以最快速度，最短时间，抽真空达到最高的真空极限。

本发明的原理是超临界真空泵利用热流逸运动规律，抽气装置是放倒的V型形状，抽气进口前半部为A区，后半部为B区。

A区加制冷装置，密闭容器加制热装置，改变了原来的气体热流逸的方向，使得气体分子向温度很低的真空泵A区，即顺着抽真空方向运动。特殊的真空泵抽气叶轮产生很强得吸力，同时在高度稀薄的气体中起主导作用的动能交换，需要有一定的推动力，既需要一定的压力差，否则这种运动也不能维持，所以B区的特点气体分子旋转面积大，流速较慢；而A区气流旋转面积小，气体分子流速快会形成很强的气流推力，导致A区的真空度很高。

A区与B区的抽气叶轮上加工设有凹型槽，凹形槽像机翼的凹形排气槽，这样在高速旋转中，会形成多组真空小穴，既增加了空气分子与抽气叶轮的界面，又产生了许多个真空单元，这样的叶轮排气面与多组小真空单元，使排气量加大，形成了很强的推动力，可减少气体分子所产生的内摩擦力，这样实现了整体运动。

将密闭容器加热，而通过对真空泵散热而降低温度，促使密闭容器中的气体向真空泵方向，即顺着抽真空方向运动，从而提高密闭容器的真空度，突破现有单机真空泵的临界真空极限。

本发明的目的可以这样实现，一种超临界真空泵，其特征在于真空泵采用V型结构的真空泵，V型结构的端部为抽气进口，在真空泵抽气进口处侧壁旁固定有散热器，在真空部V型中部侧壁由电阻丝缠绕而构成加热带，在出口处侧壁固定散热器；真空泵的叶轮面上设有槽道。

本发明巧妙得利用气体在稀薄运动热流逸特性，真空泵进口处为一个低温区，这样构成了吸力很强得低温“黑洞”区。真空泵V型中部设有加热装置，出口外设有散热器的制冷装置，使得真空泵中的气体在叶轮和热流逸的双重作用下，快速地从真空泵的出口处排出，随高压气流回临自然。