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渦輪分子泵
鎖定
渦輪分子泵是利用高速旋轉的動葉輪將動量傳給氣體分子,使氣體產生定向流動而抽氣的真空泵。
- 中文名
- 渦輪分子泵
- 外文名
- turbomolecular pump
- 所屬類別
- 真空泵
- 原 理
- 利用動葉輪讓氣體產生定向流動
- 工 藝
- 高真空度製造工藝
渦輪分子泵歷史沿革
1958年,聯邦德國的W.貝克初次提出有適用價值的渦輪分子泵,以後相繼呈現了各種不同構造的分子泵,主要有立式和卧式兩種。渦輪分子泵主要由泵體、帶葉片的轉子(即動葉輪)、靜葉輪和驅動系統等組成。動葉輪外緣的線速度高達氣體分子熱運動的速度(普通為150~400米/秒)。單個葉輪的緊縮比很小,渦輪分子泵要由十多個動葉輪和靜葉輪組成。動葉輪和靜葉輪交替排列。動、靜葉輪幾何尺寸根本相同,但葉片傾斜角相反。圖2為20個動葉輪組成的整體式轉子。每兩個動葉輪之間裝一個靜葉輪。靜葉輪外緣用環固定並使動、靜葉輪間堅持1毫米左右的間隙,動葉輪可在靜葉輪間自在旋轉。
在運動葉片兩側的氣體分子呈漫散射。在葉輪左側,當氣體分子抵達A點左近時,在角度α1內反射的氣體分子回到左側;在角度β1內反射的氣體分子一局部回到左側,另一局部穿過葉片抵達右側;在角度γ1內反射的氣體分子將直接穿過葉片抵達右側。同理,在葉輪右側(圖3b),當氣體分子入射到B點左近時,在α2角度內反射的氣體分子將返回右側;在β2角度內反射的氣體分子一局部抵達左側,另一局部返回右側;在γ2角度內反射的氣體分子穿過葉片抵達左側。傾斜葉片的運動使氣體分子從左側穿過葉片抵達右側,比從右側穿過葉片抵達左側的幾率大得多。葉輪連續旋轉,氣體分子便不時地由左側流向右側,從而產生抽氣作用
渦輪分子泵結構組成
渦輪分子泵主要由泵體、帶葉片的轉子(即動葉輪)、靜葉輪和驅動系統等組成。
渦輪分子泵工作原理
動葉輪外緣的線速度高達氣體分子熱運動的速度(一般為150~400米/秒)。單個葉輪的壓縮比很小,渦輪分子泵要由十多個動葉輪和靜葉輪組成。動葉輪和靜葉輪交替排列。動、靜葉輪幾何尺寸基本相同,但葉片傾斜角相反。每兩個動葉輪之間裝一個靜葉輪。靜葉輪外緣用環固定並使動、靜葉輪間保持1毫米左右的間隙,動葉輪可在靜葉輪間自由旋轉。
圖3為一個動葉片的工作示意圖。在運動葉片兩側的氣體分子呈漫散射。在葉輪左側(圖3a),當氣體分子到達A點附近時,在角度α1內反射的氣體分子回到左側;在角度β1內反射的氣體分子一部分回到左側,另一部分穿過葉片到達右側;在角度γ1內反射的氣體分子將直接穿過葉片到達右側。同理,在葉輪右側(圖3b),當氣體分子入射到B點附近時,在α2角度內反射的氣體分子將返回右側;在β2角度內反射的氣體分子一部分到達左側,另一部分返回右側;在γ2角度內反射的氣體分子穿過葉片到達左側。傾斜葉片的運動使氣體分子從左側穿過葉片到達右側,比從右側穿過葉片到達左側的幾率大得多。葉輪連續旋轉,氣體分子便不斷地由左側流向右側,從而產生抽氣作用。
渦輪分子泵性能特點
渦輪分子泵性能
泵的排氣壓力與進氣壓力之比稱為壓縮比。壓縮比除與泵的級數和轉速有關外,還與氣體種類有關。分子量大的氣體有高的壓縮比。對氮(或空氣)的壓縮比為108~109;對氫為102~104;對分子量大的氣體如油蒸氣則大於1010。
泵的極限壓力為10-9Pa,工作壓力範圍為10-1~10-8Pa,抽氣速率為幾十到幾千升每秒(1L=10-3m3)。
渦輪分子泵必須在分子流狀態(氣體分子的平均自由程遠大於導管截面最大尺寸的流態)下工作才能顯示出它的優越性,因此要求配有工作壓力為1~10-2Pa的前級真空泵。
渦輪分子泵特點
抽速大、無油、啓動快、無油污染、維護簡單
工作範圍:清潔的低真空~中、高真空,大氣~超高真空
極限真空:10-6/ 10-10torr
- 參考資料
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- 1. 渦輪分子泵的結構和工作原理 .真空技術網[引用日期2017-12-24]