專利名稱：真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空泵，且尤其涉及適用于泵送腐蝕性流體的真空泵。
背景技術(shù)：
在圖7中示出已知的真空泵50，其包括泵送機(jī)構(gòu)52。該泵送機(jī)構(gòu)包括多個(gè)泵送級(jí) 54,該多個(gè)泵送級(jí)M用于在高真空流體入口 58與低真空到大氣壓力的流體出口 60之間沿著流體流動(dòng)路徑56泵送流體。示出五個(gè)泵送級(jí)M。在泵送級(jí)M中每一個(gè)中，馬達(dá)62驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子R相對(duì)于定子S旋轉(zhuǎn)。如果泵送的流體包括腐蝕劑，諸如氟，對(duì)泵送機(jī)構(gòu)52造成腐蝕。隨著時(shí)間的過(guò)去， 腐蝕會(huì)造成泵送機(jī)構(gòu)的部件表面上沉積物累積。這會(huì)造成在泵送級(jí)M的轉(zhuǎn)子R與定子S 之間的運(yùn)行空隙減小。在泵持續(xù)操作較長(zhǎng)時(shí)間之后，腐蝕可能會(huì)造成泵送級(jí)的轉(zhuǎn)子和定子接觸，造成泵故障。能用耐腐蝕材料制造泵送機(jī)構(gòu)來(lái)減輕真空泵中的腐蝕，但通常這些材料較為昂
蟲
貝ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于泵送腐蝕性流體的真空泵，該泵包括泵送機(jī)構(gòu)，其包括在高真空流體入口與低真空流體出口之間沿著流體流動(dòng)路徑的多個(gè)泵送級(jí)，且其中在所述流動(dòng)路徑的第一部段的泵送機(jī)構(gòu)的材料耐腐蝕性小于所述第一部段下游的所述流動(dòng)路徑的第二部段的泵送機(jī)構(gòu)的材料。在附屬權(quán)利要求中限定本發(fā)明的其它優(yōu)選和/或可選方面。


為了使本發(fā)明更好地理解，現(xiàn)將參看附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，僅以舉例說(shuō)明的方式給出本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中
圖1示出真空泵的簡(jiǎn)化截面；
圖2是示出對(duì)于具有由相對(duì)不耐腐蝕的材料制成的泵送機(jī)構(gòu)的泵，相對(duì)于泵參考溫度，隨著時(shí)間的過(guò)去的腐蝕性累積。圖3是示出對(duì)于具有由相對(duì)耐腐蝕的材料制成的泵送機(jī)構(gòu)的泵，相對(duì)于泵參考溫度，隨著時(shí)間的過(guò)去的腐蝕性累積。圖4是示出對(duì)于具有由相對(duì)不耐腐蝕的材料和相對(duì)耐腐蝕的材料制成的泵送機(jī)構(gòu)的泵，相對(duì)于泵參考溫度，隨著時(shí)間的過(guò)去的腐蝕性累積。圖5是示出耐腐蝕材料和不耐腐蝕材料的性質(zhì)的表格； 圖6是示出耐腐蝕材料的成分的實(shí)例的表格；以及
圖7是現(xiàn)有技術(shù)真空泵的簡(jiǎn)化截面。
具體實(shí)施例方式參看圖1，示出用于泵送腐蝕性流體的多級(jí)真空泵10。該泵送機(jī)構(gòu)12包括多個(gè)泵送級(jí)14，多個(gè)泵送級(jí)14用于在高真空流體入口 18與低真空到大氣壓力的流體出口 20之間沿著流體流動(dòng)路徑16泵送流體。在此實(shí)例中示出五個(gè)泵送級(jí)14。在泵送級(jí)14中每一個(gè)中，馬達(dá)22驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子R相對(duì)于定子S旋轉(zhuǎn)。為了達(dá)成本發(fā)明，對(duì)圖7所示的現(xiàn)有技術(shù)泵進(jìn)行分析且圖2示出對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)泵， 相對(duì)于泵參考溫度所繪制的隨著時(shí)間的過(guò)去(在此實(shí)例中10，000小時(shí))的腐蝕累積。在該曲線圖中，第一線示出沿著流動(dòng)路徑56在中泵送級(jí)的轉(zhuǎn)子和定子的面處的累積且第二線示出沿著流動(dòng)路徑56在最終泵送級(jí)的轉(zhuǎn)子和定子的面處的累積。在此實(shí)例中，中泵送級(jí)為第三級(jí)。以微米測(cè)量腐蝕性累積且以攝氏度來(lái)測(cè)量溫度。在該曲線圖中所用的溫度為在最終泵送級(jí)所取得的泵參考溫度。應(yīng)了解中泵送級(jí)的溫度小于曲線圖所示的溫度，但為了簡(jiǎn)單起見并未示出。在操作期間，泵參考溫度升高且這種升高取決于多種因素，諸如泵送的流體類型和由泵所做的功。在圖7中，制造泵送機(jī)構(gòu)的材料相對(duì)不耐腐蝕。這種材料的實(shí)例為SG鐵。從圖 2將看出最終級(jí)的腐蝕性累積顯著地大于中泵送級(jí)的腐蝕性累積，特別是當(dāng)泵參考溫度在 200°C時(shí)。在此參考溫度，在最終級(jí)的腐蝕性累積僅略低于400 μ m，而在中級(jí)，累積僅略高于 50 μ m0圖3示出與圖2所示等效的曲線圖，除了在此分析中，制造泵的材料相對(duì)耐腐蝕。 這種材料的實(shí)例為富Ni的SG鐵。在圖3中，減小在中泵送級(jí)和最終泵送級(jí)處的腐蝕性累積，但在最終泵送級(jí)處的累積減小大約300 μ m至略低于100 μ m,而在中泵送級(jí)的累積僅減小大約30 μ m至大約20 μ m。當(dāng)考慮圖7所示的泵時(shí)，在每個(gè)泵送級(jí)M壓縮流體時(shí)，沿著流動(dòng)路徑56的流體壓力從入口 58向出口 60增加，通常壓縮比沿著流動(dòng)路徑從一個(gè)泵送級(jí)到下一泵送級(jí)增加。流體和泵送機(jī)構(gòu)的溫度也沿著流動(dòng)路徑升高。因此，如果泵送的流體包括腐蝕劑，諸如氟，對(duì)泵送機(jī)構(gòu)52造成的腐蝕量沿著流動(dòng)路徑56隨著溫度和壓力增加而增加。增加的壓力增加了可用于腐蝕泵送機(jī)構(gòu)的腐蝕性分子的量且增加的溫度增加了腐蝕性反應(yīng)。因此，腐蝕性累積在最終泵送級(jí)處大于在中泵送級(jí)處。因此，由于在累積最多的泵送機(jī)構(gòu)的最終級(jí)處的運(yùn)行空隙減小而出現(xiàn)泵故障。雖然如圖3所示的那樣，可能會(huì)增加耐腐蝕，但泵故障常常會(huì)出現(xiàn)于泵送機(jī)構(gòu)的最終級(jí)處。在圖1所示的泵中，泵送機(jī)構(gòu)包括第一部段M和第二部段沈。第二部段沈在第一部段M下游。在操作期間，下游部段沈的溫度和壓力大于上游部段M的溫度和壓力。 因此，當(dāng)泵送腐蝕性流體時(shí)，部段M的腐蝕小于部段沈的腐蝕。由于在部段M中轉(zhuǎn)子和定子上腐蝕沉積物的累積小于部段26，需要第一部段M的耐腐蝕性小于第二部段26。第一部段M因此可由比第二部段的材料相對(duì)更廉價(jià)的材料制成。第一部段M和第二部段沈包括相應(yīng)多個(gè)泵送級(jí)14。第一部段沿著流體流動(dòng)路徑與第二部段相鄰。在圖1中，第一部段包括第一泵送級(jí)、第二泵送級(jí)和第三泵送級(jí)而第二部段沈包括第四泵送級(jí)和第五泵送級(jí)。在另一布置中，第一部段和第二部段之一可包括單個(gè)泵送級(jí)。舉例而言，第一部段可包括第一泵送級(jí)至第四泵送級(jí)而第二部段可包括第五泵送級(jí)。隨著溫度和壓力升高到最終下游泵送級(jí)處的最大程度，可需要由耐腐蝕材料來(lái)制造此級(jí)，而級(jí)1至級(jí)4可由較弱耐腐蝕的材料制造?？商娲?，第一部段可包括第一泵送級(jí)且第二部段可包括第二泵送級(jí)至第五泵送級(jí)。在圖4中示出等效于圖2和圖3所示曲線圖的曲線圖，其描繪了對(duì)于圖1所示的泵，相對(duì)于泵參考溫度的腐蝕性累積。圖4示出在200°C，在泵送機(jī)構(gòu)的最終級(jí)處的腐蝕性累積從圖2所示的大約400 μ m減小至略低于100 μ m,如根據(jù)圖3的耐腐蝕泵的情況。但是，在圖4中，在中級(jí)或第三級(jí)處的腐蝕性累積與圖2對(duì)于不耐腐蝕泵所示的情況相同。就此而言，中級(jí)的腐蝕性累積為大約50 μ m，其小于最終級(jí)的腐蝕性累積，即使中級(jí)由不耐腐蝕材料(例如，SG鐵)制成且最終級(jí)由耐腐蝕材料(例如，富M鐵)制成。因此，并未從用耐腐蝕材料制造泵送機(jī)構(gòu)的第一部段和第二部段得到益處且這樣做將不必要地增加泵成本。應(yīng)為第一部段和第二部段選擇材料使得在第一部段處的腐蝕性沉積物的累積小于或等于在第二部段處的腐蝕性沉積物的累積。優(yōu)選地，所述泵送級(jí)的部件由選定材料制造使得在腐蝕性氣體泵送期間在每一級(jí)中腐蝕沉積物的累積在級(jí)與級(jí)之間大體上相等。以此方式，用于各種泵送級(jí)的材料可以有成本效益的方式選擇，同時(shí)維持可接受的耐腐蝕性。 在圖1中，第二部段沈的每個(gè)泵送級(jí)14的轉(zhuǎn)子R和定子S由富鎳的鐵制成，而第一部段M 的每個(gè)泵送級(jí)14的轉(zhuǎn)子R和定子S由SG (球狀石墨)鐵制成。在圖5中示出這些材料的實(shí)例，但可根據(jù)要求來(lái)選擇其它材料。舉例而言，鎳耐受氟，但如果泵送的流體包含其它腐蝕劑，將需要選擇適當(dāng)耐蝕材料。另外，泵送機(jī)構(gòu)的第一部段可由除了 SG鐵之外的材料制成。如果泵將用于泵送特定腐蝕性流體，第一部段可由例如富Ni的SG鐵的耐腐蝕材料制成，而第二部段可由諸如鑄造不銹鋼或鎳合金的更耐腐蝕的材料制成。圖5示出SG鐵和富Ni的SG鐵的三個(gè)實(shí)例。優(yōu)選地，為第一部段和第二部段選擇具有類似線性膨脹系數(shù)的材料。就此而言，Ni-res D-5S為優(yōu)選的耐腐蝕材料，因?yàn)槠渚€性膨脹系數(shù)為12. 6 m/mK，其類似于SG鐵的系數(shù)12. 5 m/mK。在圖6中示出富M的SG鐵材料的成分，其在高溫條件下具有良好的耐腐蝕性質(zhì)且也具有良好的強(qiáng)度和剛度。在此材料中，看出鎳含量相對(duì)高，在按重量計(jì)算的24%與32% 之間。相同或相似材料優(yōu)選地用于每個(gè)部段中的轉(zhuǎn)子R和定子S以避免與不同熱膨脹系數(shù)的部件相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。在圖1中以簡(jiǎn)化形式示出真空泵10。真空泵可包括爪型泵送機(jī)構(gòu)或羅茨型泵送機(jī)構(gòu)或者其它類型的干泵送機(jī)構(gòu)，特別地其中在泵送機(jī)構(gòu)的部件之間的運(yùn)行空隙需要較小以提高效率。
權(quán)利要求
1.一種用于泵送腐蝕性流體的真空泵，所述泵包括泵送機(jī)構(gòu)，其包括在高真空流體入口與低真空流體出口之間沿著流體流動(dòng)路徑的多個(gè)泵送級(jí)，且其中在所述流動(dòng)路徑的第一部段的所述泵送機(jī)構(gòu)的材料耐腐蝕性小于所述第一部段下游的所述流動(dòng)路徑的第二部段的所述泵送機(jī)構(gòu)的材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，所述第一部段和所述第二部段的相應(yīng)材料使得在所述第一部段的腐蝕性沉積物的累積小于或等于在所述第二部段的腐蝕性沉積物的累積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空泵，其中，所述第一部段與所述第二部段由相應(yīng)多個(gè)所述泵送級(jí)限定。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，所述第一部段沿著所述流體流動(dòng)路徑與所述第二部段相鄰。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，所述泵送級(jí)中每一個(gè)包括定子和轉(zhuǎn)子。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，所述第二部段的所述泵送級(jí)或每個(gè)泵送級(jí)包括由富鎳的鐵制成的部件。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，所述第一部段的所述泵送級(jí)或每個(gè)泵送級(jí)包括由球墨鑄鐵制成的部件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，所述泵送級(jí)的部件由選定材料制造使得在所述腐蝕性氣體泵送期間在每一級(jí)中所述腐蝕沉積物的累積在級(jí)與級(jí)之間大體上相等。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空泵，其中，泵送級(jí)包括羅茨型泵送機(jī)構(gòu)或者爪型泵送機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種用于泵送腐蝕性流體的多級(jí)真空泵，其中第一流動(dòng)部段的材料的耐腐蝕性小于第一流動(dòng)部段下游的第二流動(dòng)部段的材料。
文檔編號(hào)F04C23/00GK102414449SQ201080018922
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者U. 奧科羅亞富爾 E. 申請(qǐng)人:愛(ài)德華茲有限公司