牽引分子泵的的結(jié)構(gòu)原理

2013-07-12 張以忱 東北大學(xué)

  牽引分子泵渦輪分子泵與擴(kuò)散泵在性能上有許多方面相似。擴(kuò)散泵中的被抽氣體分子在與蒸汽分子相碰撞過(guò)程中得到動(dòng)能。而分子泵的抽氣機(jī)理與容積式機(jī)械泵靠泵腔容積變化進(jìn)行抽氣的機(jī)理不同,分子泵是在分子流區(qū)域內(nèi)靠高速運(yùn)動(dòng)的剛體表面?zhèn)鬟f給氣體分子以動(dòng)量,使氣體分子在剛體表面的運(yùn)動(dòng)方向上產(chǎn)生定向流動(dòng),從而達(dá)到抽氣的目的。

  通常把用高速運(yùn)動(dòng)的剛體表面攜帶氣體分子,并使其按一定方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱為分子牽引現(xiàn)象。因此,人們將蓋德發(fā)明的分子泵稱為牽引分子泵。

牽引分子泵的分類(lèi)

  第一類(lèi):有整體的運(yùn)動(dòng)表面(圓筒型、圓錐型或圓盤(pán)型),當(dāng)氣體分子在運(yùn)動(dòng)表面(轉(zhuǎn)子)和靜止表面(定子)間多次反射時(shí),運(yùn)動(dòng)將他們牽引到泵的排氣側(cè)。

  第二類(lèi):有一系列類(lèi)似于軸流壓縮機(jī)的葉片。每個(gè)壓縮機(jī)由一個(gè)動(dòng)盤(pán)和一個(gè)靜盤(pán)組成。這后一種結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是同一表面不會(huì)周期性地暴露于高壓強(qiáng)下和低壓強(qiáng)下。

幾種牽引分子泵的結(jié)構(gòu)示意圖

幾種牽引分子泵的結(jié)構(gòu)示意圖

Gaede牽引分子泵的結(jié)構(gòu)原理圖

Gaede牽引分子泵的結(jié)構(gòu)原理圖

  Gaede牽引分子泵的結(jié)構(gòu)原理圖如上所示,泵腔內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子的四周帶有溝槽并用擋板隔開(kāi)。每一個(gè)溝槽就相當(dāng)于一個(gè)單級(jí)分子泵,后一級(jí)的入口與前一級(jí)的出口相連。轉(zhuǎn)子與泵殼之間有 0.01mm 的間隙。氣體分子由入口進(jìn)入泵腔,被轉(zhuǎn)子攜帶到出口側(cè),經(jīng)排氣管道由前級(jí)泵抽走。

  牽引分子泵的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間短,在分子流態(tài)下有很高的壓縮比,能抽除各種氣體和蒸汽,特別適于抽除較重的氣體。

  牽引分子泵的缺點(diǎn):抽速小,密封間隙太小,工作可靠性較差,易出機(jī)械故障等,因此除特殊需要外,實(shí)際上很少應(yīng)用。曾一度被結(jié)構(gòu)和制造簡(jiǎn)單,抽速大的擴(kuò)散泵所代替。

  牽引分子泵的入口壓強(qiáng)為1Pa,特殊構(gòu)造的可超出1Pa,并能向大氣排氣,這樣的泵不適于反復(fù)迅速排氣,只適于粗抽后的連續(xù)排氣。由于排氣量低,容易卡住,所以牽引分子泵應(yīng)用較少。