拖動分子泵的製作方法
2023-11-04 15:24:07 1
專利名稱：拖動分子泵的製作方法
現有拖動分子泵抽氣槽截面均採用矩形結構，例如，著名的盤形單拖泵(Siegbahn分子泵)，柱面單拖泵(Holweck分子泵)，以及中國專利1978，CN-87101116.6-2，CN-92101300.0和美國專利US3794449等。這類分子泵不能充分利用氣體分子獲得的拖動速度，抽速和壓縮比均較低。
本發明的目的是提供一種採用非矩形截面抽氣槽的拖動分子泵(簡稱斜拖泵，其中，抽氣槽設有一個拖動面的簡稱單斜拖泵，抽氣槽設有兩個拖動面的簡稱雙斜拖泵)。
本發明提供的斜拖泵由動輪、靜輪、轉軸、泵殼等組成。其特徵在於該泵至少有一組基本抽氣單元，該基本抽氣單元的抽氣槽採用非矩形截面，其典型結構為抽氣槽截面向拖動方向傾斜或凸起，從而，提高了葉輪強度，並且可以充分利用氣體分子獲得的拖動速度，提高泵的抽速和壓縮比。
若干組上述基本抽氣單元同軸安裝，將它們的進氣口和排氣口分別相連，可以組成並聯抽氣。將它們的進氣口和排氣口依次首尾相連，可以構成串聯抽氣。靠近泵進氣口的抽氣單元並聯抽氣，靠近泵排氣口的抽氣單元串聯抽氣，可以構成性能更好的多級抽氣單元。
上述單級或多級斜拖泵抽氣單元與各種分子泵，例如，渦輪分子泵，盤形單拖泵，柱面單拖泵，或者旋轉機械泵，或者它們的組合同軸安裝，串、並聯組合，可以組成性能更優良的複合真空泵。
本發明的優點1.本發明提出的拖動分子泵能充分利用氣體分子獲得的拖動速度，提高泵的抽速和壓縮比。
2.本發明提出的拖動分子泵葉輪強度高，工藝性好。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。
圖1 單級盤形單斜拖泵的示意圖。
圖2 單級盤形單斜拖泵靜輪的示意圖。
圖3 單級柱面單斜拖泵的示意圖。
圖4 單級盤形雙斜拖泵的示意圖。
圖5 單級盤形雙斜拖泵動輪的示意圖。
圖6 單級盤形雙斜拖泵靜輪的示意圖。
圖7 單級柱面雙斜拖泵的示意圖。
圖8 臥式複合盤形雙斜拖泵(1)。
圖9 臥式複合盤形雙斜拖泵(2)。
圖10 立式複合盤形雙斜拖泵。
圖11 立式複合柱面雙斜拖泵。
實施例一單級盤形單斜拖泵單級盤形單斜拖泵如圖1所示，由轉軸(1)、動輪(2)、靜輪(3)、隔環(4)、和泵殼(5)等組成。
動輪(2)由一隻平圓盤構成。靜輪(3)如圖2所示，由設有若干條螺旋狀抽氣槽(6)的圓盤構成。抽氣槽槽壁(7)向拖動方向(圖2中實線箭頭所示方向)傾斜，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度(圖2中虛線箭頭所示)與槽壁方向相符，從而，充分利用氣體獲得的拖動速度，提高泵的抽速和壓縮比。
當動輪高速旋轉，被抽氣體由外側抽向內側。改變抽氣槽的螺旋方向，或者拖動方向(即動輪旋轉方向)，可以改變抽氣方向。如果改變拖動方向，則相應改變槽壁(7)的傾斜方向。
若被抽氣體由動輪外側軸向進入或者排出抽氣單元，氣體進入或者排出一側的動輪圓盤外側可以增設一排渦輪分子泵短葉片，這些短葉片的抽氣方向應該與被抽氣體的流動方向一致。
動輪圓盤還可以加工成外薄內厚，靜葉輪外厚內薄，動、靜葉輪軸向間隙近似相等。
盤形單斜拖泵的動、靜輪結構可以互換。
實施例二單級柱面單斜拖泵單級柱面單斜拖泵如圖3所示，由轉軸(1)、動輪(8)、靜輪(9)和泵殼(5)等組成。
動輪(8)由一隻圓柱面構成。靜輪(9)由設有若干條螺旋狀抽氣槽(10)的柱面構成，抽氣槽槽壁(11)向拖動方向傾斜，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符，從而充分利用拖動速度。改變抽氣槽的螺旋方向，或者拖動方向(即動輪旋轉方向)，可以改變抽氣方向。如果改變拖動方向，則相應改變槽壁(11)的傾斜方向。
柱面單斜拖泵的動、靜輪結構可以互換。
實施例三單級盤形雙斜拖泵單級盤形雙斜拖泵如圖4所示，由轉軸(1)、動輪(12)、靜輪(13)、動密封(14)，隔環(4)和泵殼(5)等組成。
動輪(12)由兩隻同軸平圓盤構成，如圖5所示，其中一隻平圓盤(圖4中左側平圓盤)靠近轉軸處設有若干氣孔(15)。靜輪(13)如圖6所示，由若干條螺旋狀葉片(16)及其固定裝置(17)構成，葉片(16)的截面中部向拖動方向(圖6中實線箭頭所示方向)凸起，成折角形(如圖6所示)，或者弧形，或者其他形狀，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度(圖6中虛線箭頭所示)與槽壁方向相符，從而，充分利用氣體分子獲得的拖動速度。葉片固定裝置(17)應儘量減少氣體在抽氣方向的阻力。動密封(14)可以採用盤形單拖泵靜輪，或者盤形單斜拖泵靜輪，或者其他動密封裝置。
靜輪(13)安裝在二隻動輪(12)中間，動密封(14)安裝在設有氣孔的動輪外側，動、靜部件之間留有工作間隙。若徑向間隙兼作氣體通道，則徑向間隙較大。
如果動輪(12)與隔環(4)之間的徑向間隙較小，動密封(14)可以不用。
動輪高速旋轉時，二相鄰靜輪葉片之間的空間(18)就成為一條具有二個拖動面的抽氣槽，被抽氣體沿徑向自外側抽向內側轉軸處。改變靜輪葉片(16)的螺旋方向，或者拖動方向(即動輪旋轉方向)，可以改變抽氣方向。如果改變拖動方向，則相應改變靜輪葉片(16)的凸起方向。
若被抽氣體由動輪外側軸向進入或者排出抽氣單元，氣體進入或者排出一側的動輪圓盤外側可以增設一排渦輪分子泵短葉片，這些短葉片的抽氣方向應該與被抽氣體的流動方向一致。
動輪圓盤還可以加工成外薄內厚，靜輪和動密封外厚內薄，動、靜部件之間軸向間隙近似相等。
實施例四單級柱面雙斜拖泵單級柱面雙斜拖泵如圖7所示，由轉軸(1)、動輪(19)、靜輪(20)、動密封(21)和泵殼(5)等組成。
動輪(19)由兩隻同軸圓柱面構成。靜輪(20)由若干條螺旋狀葉片(22)和固定裝置(23)構成。葉片(22)的截面中部向拖動方向凸起，成折角形，或者弧形，或者其他形狀。使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符，從而，充分利用氣體分子獲得的拖動速度。葉片固定裝置(23)應儘量減少氣體在抽氣方向的阻力。動密封(21)可以採用柱面單拖泵靜輪，或者柱面單斜拖泵靜輪，或者其他動密封裝置。
靜輪(20)安裝在二隻動輪(19)中間，動密封(21)安裝在動輪外側，動、靜部件之間留有工作間隙。
動輪高速旋轉時，二相鄰靜輪葉片之間的空間(24)就成為一條具有二個拖動面的抽氣槽，被抽氣體沿軸向自上方抽向下方，經動輪下部的氣孔(15)排出。改變靜輪葉片的螺旋方向，或者拖動方向(即動輪旋轉方向)，可以改變抽氣方向。如果改變拖動方向，則相應改變靜輪葉片的傾斜方向。
實施例五臥式複合盤形雙斜拖泵臥式複合盤形雙斜拖泵由若干組盤形雙斜拖泵抽氣單元與盤形單拖泵，或者柱面單拖泵，或者其他分子泵抽氣單元，或者它們的組合同軸安裝，串、並聯組合構成。靠近泵的進氣口為若干級並、串聯組合的盤形雙斜拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為單拖泵，或者其他分子泵抽氣單元。
圖8為一種可行結構的示意圖。該泵中部靠近進氣口(25)處為若干組(圖8中所示為三組)並聯的盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)(相鄰二並聯抽氣單元之間的動輪靠近轉軸處設連通氣孔，並且不用動密封)組成第一抽氣級。兩側分別串聯若干級(圖8中所示為二級)盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)，各盤形雙斜拖泵級用盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵抽氣單元(27)作為動密封。然後，兩側分別再串聯若干級(圖8中所示為二級)盤形單拖泵或者盤形單斜拖泵抽氣單元(27)。
被抽氣體流動方向如圖8中箭頭所示，由泵的進氣口(25)進入，依次經過盤形雙斜拖泵抽氣單元和盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵抽氣單元，最後，由泵的排氣口(28)排出。
圖9為另一種可行結構的示意圖。該泵中部靠近進氣口(25)處為若干組(圖9中所示為二組)並聯的盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)構成第一抽氣級，兩側分別串聯若干級(圖9中所示為一級)盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)，各盤形雙斜拖泵級用盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵抽氣單元(27)作為動密封。然後，兩側分別再串聯若干級(圖9中所示為四級)柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元(29)。
實施例六立式複合盤形雙斜拖泵立式複合盤形雙斜拖泵由若干組盤形雙斜拖泵抽氣單元與盤形單拖泵，或者柱面單拖泵，或者其他分子泵抽氣單元，或者它們的組合同軸安裝，串、並聯組合構成。靠近泵的進氣口為盤形多拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為單拖泵，或者其他分子泵抽氣單元。
圖10為一種可行結構的示意圖。該泵上方靠近進氣口(25)為若干組(圖10中所示為二組)並聯的盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)構成第一抽氣級，然後，串聯若干級(圖10中所示為一級)盤形雙斜拖泵抽氣單元(26)，各盤形雙斜拖泵級用盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵抽氣單元(27)作為動密封。靠近泵的排氣口(28)再串聯若干級(圖10中所示為四級)柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元(29)。
立式複合盤形雙斜拖泵靠近進氣口(25)還可同軸安裝若干級串聯的渦輪分子泵抽氣單元，進一步提高泵的抽速。
實施例七立式複合柱面雙斜拖泵立式複合柱面雙斜拖泵由若干組柱面雙斜拖泵抽氣單元與盤形單拖泵，或者柱面單拖泵，或者其他分子泵抽氣單元，或者它們的組合同軸安裝，串、並聯組合構成。靠近泵的進氣口為柱面雙斜拖泵抽氣單元。靠近泵的排氣口為單拖泵和其他分子泵抽氣單元。
圖11為一種可行結構的示意圖。該泵上方靠近進氣口(25)處為若干級(圖11中所示為二組)並聯的柱面雙斜拖泵抽氣單元(30)，構成第一抽氣級，靠近泵的排氣口(28)串聯若干級(圖1中所示為二級)柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元(29)。
複合柱面雙斜拖泵靠近泵的進氣口(25)還可以同軸安裝若干級串聯抽氣的渦輪分子泵抽氣單元，進一步提高泵的抽速。
權利要求
1.一種分子泵，由動輪、靜輪、轉軸、泵殼等組成，其特徵在於該泵至少有一組基本拖動分子泵抽氣單元，該抽氣單元的抽氣槽採用非矩形截面。
2.根據權利要求1所述的分子泵，其特徵在於該基本抽氣單元的抽氣槽截面向拖動方向傾斜或凸起，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符。
3.根據權利要求2所述的分子泵，其基本抽氣單元為盤形單斜拖泵，該基本抽氣單元的動輪由一隻平圓盤構成。靜輪由設有若干條螺旋狀抽氣槽的圓盤構成。其特徵在於靜輪抽氣槽槽壁向拖動方向傾斜，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符。
4.根據權利要求3所述的分子泵，其特徵在於盤形單斜拖泵基本抽氣單元中動輪圓盤外側增設一排渦輪短葉片，這些短葉片的抽氣方向與被抽氣體的流動方向一致。
5.根據權利要求3所述的分子泵，其特徵在於盤形單斜拖泵基本抽氣單元中動輪圓盤外薄內厚，靜葉輪外厚內薄，動、靜葉輪軸向間隙近似相等。
6.根據權利要求3所述的分子泵，其特徵在於盤形單斜拖泵基本抽氣單元的動、靜輪結構互換。
7.根據權利要求2所述的分子泵，其基本抽氣單元為柱面單斜拖泵，該基本抽氣單元的動輪由一隻圓柱面構成。靜輪由設有若干條螺旋狀抽氣槽的柱面構成，其特徵在於靜輪抽氣槽槽壁向拖動方向傾斜，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符。
8.根據權利要求7所述的分子泵，其特徵在於柱面單斜拖泵基本抽氣單元的動、靜輪結構互換。
9.根據權利要求2所述的分子泵，其基本抽氣單元為盤形雙斜拖泵，該基本抽氣單元的動輪由兩隻同軸平圓盤構成，其中一隻平圓盤靠近轉軸處設有若干氣孔。靜輪由若干條螺旋狀葉片及其固定裝置構成，動密封採用盤形單拖泵靜輪，或者其他動密封裝置。靜輪安裝在二隻動輪中間，動密封安裝在設有氣孔的動輪外側。該基本抽氣單元特徵在於靜輪葉片截面的中部向拖動方向凸起，成折角形，或者弧形，或者其他形狀，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符。
10.根據權利要求9所述的分子泵，其特徵在於盤形雙斜拖泵基本抽氣單元中動輪圓盤外側增設一排渦輪短葉片，這些短葉片的抽氣方向與被抽氣體的流動方向一致。
11.根據權利要求9所述的分子泵，其特徵在於盤形雙斜拖泵基本抽氣單元中動輪圓盤外薄內厚，靜葉輪和動密封外厚內薄，動、靜葉輪軸向間隙近似相等。
12.根據權利要求9所述的分子泵，其特徵在於盤形雙斜拖泵基本抽氣單元中動輪與隔環之間的徑向間隙較小，不用動密封。
13.根據權利要求9所述的分子泵，其特徵在於若干組盤形雙斜拖泵與其他拖動分子泵抽氣單元，或者它們的組合同軸安裝，串、並聯組合。靠近泵的進氣口為若干級並、串聯組合的盤形雙斜拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為其他拖動分子泵抽氣單元。
14.根據權利要求13所述的分子泵，其特徵在於若干組盤形雙斜拖泵與若干級盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵同軸安裝，串、並聯組合。靠近泵的進氣口為若干級並、串聯組合的盤形雙斜拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為若干級串聯的盤形單拖泵，或者盤形單斜拖泵抽氣單元。
15.根據權利要求13所述的分子泵，其特徵在於若干組盤形雙斜拖泵與若干級柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元同軸安裝，串、並聯組合。靠近泵的進氣口為若干級並、串聯組合的盤形雙斜拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為若干級串聯的柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元。
16.根據權利要求13所述的分子泵，其特徵在於其立式分子泵結構中靠近泵的進氣口增添若干級串聯的渦輪分子泵抽氣單元。
17.根據權利要求2所述的分子泵，其基本抽氣單元為柱面雙斜拖泵，該基本單元的動輪由兩隻同軸圓柱面構成。靜輪由若干條柱面螺旋狀葉片和固定裝置構成。動密封採用柱面單拖泵靜輪，或者其他動密封裝置。靜輪安裝在二隻動輪中間，動密封安裝在動輪外側。該基本抽氣單元特徵在於靜輪葉片的截面中部向拖動方向凸起，成折角形，或者弧形，或者其他形狀，使氣體分子獲得的拖動速度與熱運動速度的合速度與槽壁方向相符。
18.根據權利要求17所述的分子泵，其特徵在於若干組柱面雙斜拖泵抽氣單元與若干級柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元同軸安裝，串、並聯組合。靠近泵的進氣口為若干級並、串聯的柱面雙斜拖泵抽氣單元，靠近泵的排氣口為若干級串聯的柱面單拖泵，或者柱面單斜拖泵抽氣單元。
19.根據權利要求18所述的立式分子泵，其特徵在於靠近泵的進氣口增添若干級串聯的渦輪分子泵抽氣單元。
全文摘要
一種採用非矩形截面抽氣槽的拖動分子泵。其典型結構為抽氣槽槽壁向拖動方向凸起或傾斜。若干級基本抽氣單元可以同軸安裝，構成串、並聯組合的多級抽氣單元。這種單級和多級抽氣單元還可以與其他分子泵和旋轉機械泵抽氣單元同軸安裝，構成性能優良的複合真空泵。這種泵抽速和壓縮比均較高。
文檔編號F04D17/16GK1110376SQ9410422
公開日1995年10月18日 申請日期1994年4月16日 優先權日1994年4月16日
發明者儲繼國 申請人:儲繼國