涡轮分子泵

真空泵的一种

涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。

历史沿革

1955年，联邦德国的Willi.Becker首次提出有实用价值的涡轮分子泵，以后相继出现了各种不同结构的分子泵。

1958年，联邦德国的W.贝克初次提出有适用价值的涡轮分子泵，以后相继呈现了各种不同构造的分子泵，主要有立式和卧式两种。涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子(即动叶轮)、静叶轮和驱动系统等组成。动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度(普通为150～400米/秒)。单个叶轮的紧缩比很小，涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸根本相同,但叶片倾斜角相反。图2为20个动叶轮组成的整体式转子。每两个动叶轮之间装一个静叶轮。静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间坚持1毫米左右的间隙,动叶轮可在静叶轮间自在旋转。

在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。在叶轮左侧，当气体分子抵达A点左近时，在角度α1内反射的气体分子回到左侧；在角度β1内反射的气体分子一局部回到左侧，另一局部穿过叶片抵达右侧；在角度γ1内反射的气体分子将直接穿过叶片抵达右侧。同理，在叶轮右侧(图3b),当气体分子入射到B点左近时，在α2角度内反射的气体分子将返回右侧；在β2角度内反射的气体分子一局部抵达左侧，另一局部返回右侧；在γ2角度内反射的气体分子穿过叶片抵达左侧。倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片抵达右侧，比从右侧穿过叶片抵达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转，气体分子便不时地由左侧流向右侧，从而产生抽气作用

结构组成

涡轮分子泵主要由泵体、带叶片的转子（即动叶轮）、静叶轮和驱动系统等组成。

工作原理

主要有立式和卧式两种。

动叶轮外缘的线速度高达气体分子热运动的速度（一般为150～400米/秒）。单个叶轮的压缩比很小，涡轮分子泵要由十多个动叶轮和静叶轮组成。动叶轮和静叶轮交替排列。动、静叶轮几何尺寸基本相同,但叶片倾斜角相反。每两个动叶轮之间装一个静叶轮。静叶轮外缘用环固定并使动、静叶轮间保持1毫米左右的间隙,动叶轮可在静叶轮间自由旋转。

图3为一个动叶片的工作示意图。在运动叶片两侧的气体分子呈漫散射。在叶轮左侧（图3a），当气体分子到达A点附近时，在角度α1内反射的气体分子回到左侧；在角度β1内反射的气体分子一部分回到左侧，另一部分穿过叶片到达右侧；在角度γ1内反射的气体分子将直接穿过叶片到达右侧。同理，在叶轮右侧（图3b），当气体分子入射到B点附近时，在α2角度内反射的气体分子将返回右侧；在β2角度内反射的气体分子一部分到达左侧，另一部分返回右侧；在γ2角度内反射的气体分子穿过叶片到达左侧。倾斜叶片的运动使气体分子从左侧穿过叶片到达右侧，比从右侧穿过叶片到达左侧的几率大得多。叶轮连续旋转，气体分子便不断地由左侧流向右侧，从而产生抽气作用。

性能特点

性能

泵的排气压力与进气压力之比称为压缩比。压缩比除与泵的级数和转速有关外，还与气体种类有关。分子量大的气体有高的压缩比。对氮（或空气）的压缩比为108～109；对氢为102～104；对分子量大的气体如油蒸气则大于1010。

泵的极限压力为10-9Pa，工作压力范围为10-1～10-8Pa，抽气速率为几十到几千升每秒（1L=10-3m3）。

涡轮分子泵必须在分子流状态（气体分子的平均自由程远大于导管截面最大尺寸的流态）下工作才能显示出它的优越性，因此要求配有工作压力为1～10-2Pa的前级真空泵。

分子泵本身由转速为10000～60000转/分的中频电动机直联驱动。

特点

抽速大、无油、启动快、无油污染、维护简单

工作范围：清洁的低真空~中、高真空，大气~超高真空

极限真空：10-6/ 10-10torr

缺点：结构复杂、对轴承耐磨程度要求高、制造成本高

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