專利名稱：復(fù)合式分子泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體泵領(lǐng)域，屬于高轉(zhuǎn)速機械真空泵一分子泵。
目前已廣泛應(yīng)用的渦輪分子泵雖然具有良好的高真空和超高真空性能，但由于工作原理和泵的結(jié)構(gòu)的限制，前級耐壓為10-7torr量級，當(dāng)泵的入口壓強高于10-2torr時，抽速、壓縮比顯著下降。而某些應(yīng)用領(lǐng)域，如化工、半導(dǎo)體、宇航、能源、微電子、核電子等應(yīng)用研究領(lǐng)域的等離子研究課題PVD、CVD要求泵能承受幾個torr的前級工作壓強，在入口壓強高于5×10-2托時泵的抽速要達(dá)到150l/sec。渦輪分子泵是不能滿足這些性能要求的。
申請?zhí)枮?7103982的中國發(fā)明專利提供了一種盤式渦輪分子泵。該泵旋轉(zhuǎn)平板圓盤上沿圓周均勻分布有渦輪短葉齒，其定圓盤盤面上開若干個抽氣溝槽，沿圓周均勻分布，且呈放射狀圓弧線形。該泵的性能短過了渦輪分子泵，已能部分滿足以上要求，但由于這種泵結(jié)構(gòu)中存在以下缺點，限制了該泵的性能的提高附

圖1為該泵的組合結(jié)構(gòu)圖相鄰旋轉(zhuǎn)圓盤之間的動隔離環(huán)〔1〕，與定圓盤〔2〕相對運動，形成的工作間隙是一個留有足夠大面積的環(huán)形氣體分子流通區(qū)域，同時也是產(chǎn)生氣體分子最大返流的區(qū)域。若通氣面積縮小則氣體分子的流通受阻。旋轉(zhuǎn)圓盤〔3〕為一個圓形平板，外側(cè)圓周上帶有渦輪短葉齒。旋轉(zhuǎn)圓盤〔3〕的內(nèi)側(cè)圓盤表面缺少一個氣體分子的徑向拖動結(jié)構(gòu)，只有通過轉(zhuǎn)速傳遞給氣體分子一個圓周表面切線方向的動量，其動量傳遞方向與抽氣方向不一致，本發(fā)明的任務(wù)在于避免上述分子泵的不足之處，提供一種復(fù)合分子泵的新型組合結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來達(dá)到1.渦輪分子泵級與復(fù)合排氣系統(tǒng)串聯(lián);
2.復(fù)合排氣系統(tǒng)由外側(cè)圓周上是渦輪短葉齒，內(nèi)側(cè)圓盤面上為抽氣溝槽的復(fù)合式動葉輪與平板靜葉輪相匹配同圓柱螺旋齒動隔離環(huán)復(fù)合而成。
3.復(fù)合排氣系統(tǒng)也可以由上述復(fù)合式動葉輪與盤面上開有抽氣溝槽的靜葉輪相匹配同圓柱螺旋齒動隔離環(huán)復(fù)合而成。
4.圓柱螺旋齒動隔離環(huán)采用渦輪短葉齒的結(jié)構(gòu)形式。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作情況附圖2為本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明至少由泵殼〔5〕，轉(zhuǎn)軸〔6〕，渦輪動葉輪〔7〕，渦輪靜葉輪〔8〕，帶抽氣溝槽及渦輪短葉齒的復(fù)合式動葉輪〔9〕，靜葉輪〔10〕，圓柱螺旋齒動隔離環(huán)〔11〕，靜隔離環(huán)〔12〕、泵底座〔13〕等部分組成。
整個抽氣系統(tǒng)安裝在泵殼體〔5〕內(nèi)，若干級渦輪動葉輪〔7〕和若干級帶抽氣溝槽及渦輪短葉齒的復(fù)合式動葉輪〔9〕及圓柱螺旋齒動隔離環(huán)〔11〕固定安裝在轉(zhuǎn)軸〔6〕上組成葉輪轉(zhuǎn)子。渦輪靜葉輪〔4〕，靜葉輪〔10〕通過靜隔離環(huán)〔12〕，固定在泵底座〔13〕上。渦輪靜葉輪〔4〕與渦輪動葉輪〔7〕沿軸向相間交錯排列，靠近泵口處的第一級為渦輪動葉輪。靜葉輪〔10〕與復(fù)合式動葉輪〔5〕沿軸向相間交錯排列，靠近泵的排氣口的最末一級是復(fù)合式動葉輪，或渦輪動葉輪。電機驅(qū)動動葉輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，動靜葉輪相對運動產(chǎn)生良好的抽氣效能。
附圖3a為復(fù)合動葉輪〔9〕的結(jié)構(gòu)圖。
附圖3b為圓柱螺旋齒動隔離環(huán)〔11〕的結(jié)構(gòu)圖。
附圖4是附圖2工作情況的描述〔A〕為渦輪分子泵級，稱為渦輪級。氣體分子的走向為軸向流動。
〔B〕為復(fù)合排氣系統(tǒng)稱為復(fù)合級。氣體分子的走向是軸向、徑向交替改變的。
圖中箭頭及虛線表示抽氣方向。
在轉(zhuǎn)軸〔6〕上安裝的最后一級為單面開槽的帶葉齒的動葉輪，也可以是渦輪動葉輪，這是泵的整個抽氣系統(tǒng)的最后一級，安裝在泵的排氣口上端。它在整個工作過程中起離心泵的排氣作用當(dāng)電機開始驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉輪內(nèi)側(cè)盤面上的抽氣溝槽拖動靜止的氣體分子開始產(chǎn)生外向徑流，由葉輪外側(cè)圓周上的渦輪葉齒將氣體分子由徑向流動轉(zhuǎn)變成軸向流動排出泵口。隨著電機的加速旋轉(zhuǎn)，動葉輪的離心作用加大，葉輪傳遞給氣體分子的動量增大，氣體分子的流動便加快，排氣量增大。依此向上類推，復(fù)合式動葉輪與靜葉輪構(gòu)成的每一級排氣級〔14〕同時提供有效的排氣作用。當(dāng)電機正常高速旋轉(zhuǎn)時，每一級排氣級〔14〕給泵的整個抽氣系統(tǒng)提供了最大的抽氣作用。
復(fù)合式動葉輪與靜葉輪構(gòu)成的排氣級〔14〕提供的有效抽氣相當(dāng)于給圓柱螺旋齒動隔離環(huán)與靜葉輪內(nèi)環(huán)面構(gòu)成的過渡級〔15〕提供了一個前級泵抽氣級，使過渡級〔15〕所具有的抽氣性能得以充分的發(fā)揮，協(xié)助由復(fù)合式動葉輪與靜葉輪構(gòu)成的壓縮級〔16〕進行抽氣工作，使壓縮級發(fā)揮出的抽氣效益高于其所具有的抽氣能力。
渦輪級〔A〕與復(fù)合級〔B〕串聯(lián)，構(gòu)成一種復(fù)合式分子泵的抽氣系統(tǒng)，其復(fù)合級相當(dāng)于為整個泵的抽氣系統(tǒng)提供了一個前級泵，使復(fù)合式分子泵的工作狀態(tài)處于最佳狀態(tài)。
本發(fā)明的復(fù)合排氣系統(tǒng)的復(fù)合式動葉輪，外側(cè)的渦輪短葉齒與內(nèi)側(cè)盤面所開抽氣溝槽槽壁相連。
本發(fā)明的復(fù)合排氣系統(tǒng)的復(fù)合式動葉輪，其內(nèi)側(cè)的抽氣溝槽槽壁可以采用圓弧線形，或阿基米德螺旋線形。
圖2所示為本發(fā)明實施例之一渦輪選用10級，復(fù)合結(jié)構(gòu)排氣系統(tǒng)選用9級。復(fù)合式動葉輪盤面內(nèi)側(cè)的抽氣溝槽選用圓弧線形，槽深6毫米至2毫米遞減;其葉齒長度為11毫米至4毫米遞減。
泵的入口法蘭內(nèi)徑選為150毫米，動葉輪最大外徑為174毫米。此復(fù)合式分子泵在分子流時對N2的抽速比現(xiàn)有渦輪分子泵提高了22%。比現(xiàn)有盤式渦輪分子泵提高10%。在5×10-2torr高壓強時對N2的抽速是渦輪分子泵的3.3倍。是盤式渦輪分子泵的2.3倍，對H2的壓縮比是渦輪分子泵的4.3倍，是盤式渦輪分子泵的1.25倍。
上述復(fù)合式分子泵的各級數(shù)，各結(jié)構(gòu)參數(shù)可以根據(jù)具體需要作適當(dāng)增減和調(diào)整。
本發(fā)明提供的復(fù)合式分子泵，結(jié)構(gòu)簡便，葉輪總數(shù)比渦輪分子泵減少了 1/3 - 1/2 ，葉輪工作間隙為0.5毫米至1.5毫米，裝配工藝簡便，運轉(zhuǎn)安全可靠。其工作范圍及真空性能已大大超過了渦輪分子泵，可以取代渦輪分子泵，及現(xiàn)有的各類分子泵。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于電子器件的制造，表面分析，薄膜技術(shù)，等離子體技術(shù)，加速器、電子顯鏡等領(lǐng)域。
本發(fā)明滿足化工、半導(dǎo)體、微電子、核電子、能源、宇航等應(yīng)用領(lǐng)域的等離子研究課題PVD、CVD的需要。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合式分子泵，其特征在于由渦輪分子泵級與復(fù)合排氣系統(tǒng)串聯(lián)而成。
2.按照權(quán)利要求1所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于其復(fù)合排氣系統(tǒng)由外側(cè)圓周是渦輪短葉齒，內(nèi)側(cè)圓盤面上為抽氣溝槽的復(fù)合式動葉輪與靜葉輪相匹配，并同圓柱螺旋齒動隔離環(huán)復(fù)合組成。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于復(fù)合排氣系統(tǒng)動葉輪外側(cè)的渦輪短葉齒與內(nèi)側(cè)盤面所開抽氣溝槽的槽壁相接。
4.按照權(quán)利要求1或2所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于復(fù)合排氣系統(tǒng)的圓柱螺旋動隔離環(huán)采用渦輪短葉齒結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求3所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于其復(fù)合排氣系統(tǒng)的圓柱螺旋動隔離環(huán)采用渦輪短葉齒結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1或2所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于靠近泵的排氣口處轉(zhuǎn)軸上最末一級可以是渦輪葉齒動葉輪或復(fù)合式動葉輪。
7.按照權(quán)利要求3所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于靠近泵的排氣口處轉(zhuǎn)軸上最末一級可以是渦輪葉齒動葉輪或復(fù)合式動葉輪。
8.按照權(quán)利要求4所說的復(fù)合式分子泵，其特征在于靠近泵的排氣口處轉(zhuǎn)軸上最末一級可以是渦輪葉齒動葉輪或復(fù)合式動葉輪。
全文摘要
一種復(fù)合式分子泵，涉及流體泵領(lǐng)域。它由渦輪分子泵級與復(fù)合排氣系統(tǒng)串聯(lián)而成。其復(fù)合排氣系統(tǒng)由外側(cè)圓周上是渦輪短葉齒，內(nèi)側(cè)圓盤面上為抽氣溝槽的復(fù)合式動葉輪與靜葉輪相匹配，并同圓柱螺旋齒動隔離環(huán)復(fù)合而成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡便，運行安全可靠，工作范圍及真空性能大大超過了渦輪分子泵，可滿足化工、半導(dǎo)體、微電子、核電子、能源、宇航等領(lǐng)域的等離子研究課題PVD，CVD的需要。
文檔編號F04D19/04GK1039287SQ8810418
公開日1990年1月31日 申請日期1988年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月12日
發(fā)明者朱岳, 王孝珍, 龐世瑾 申請人:中國科學(xué)院北京真空物理實驗室