牽引分子泵的的結構原理

2013-07-12 張以忱 東北大學

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

  通常把用高速運動的剛體表面攜帶氣體分子,并使其按一定方向運動的現(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

  第一類:有整體的運動表面(圓筒型、圓錐型或圓盤型),當氣體分子在運動表面(轉(zhuǎn)子)和靜止表面(定子)間多次反射時,運動將他們牽引到泵的排氣側。

  第二類:有一系列類似于軸流壓縮機的葉片。每個壓縮機由一個動盤和一個靜盤組成。這后一種結構的一個優(yōu)點是同一表面不會周期性地暴露于高壓強下和低壓強下。

幾種牽引分子泵的結構示意圖

幾種牽引分子泵的結構示意圖

Gaede牽引分子泵的結構原理圖

Gaede牽引分子泵的結構原理圖

  Gaede牽引分子泵的結構原理圖如上所示,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。每一個溝槽就相當于一個單級分子泵,后一級的入口與前一級的出口相連。轉(zhuǎn)子與泵殼之間有 0.01mm 的間隙。氣體分子由入口進入泵腔,被轉(zhuǎn)子攜帶到出口側,經(jīng)排氣管道由前級泵抽走。

  牽引分子泵的優(yōu)點是起動時間短,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:抽速小,密封間隙太小,工作可靠性較差,易出機械故障等,因此除特殊需要外,實際上很少應用。曾一度被結構和制造簡單,抽速大的擴散泵所代替。

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