本發(fā)明涉及一種分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)和超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備，用于在高速和超高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，在固定設(shè)備與運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)之間保持一定的真空度，實(shí)現(xiàn)高速和超高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備系統(tǒng)高真空動(dòng)密封；本發(fā)明還涉及使用該真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備。

背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，工業(yè)、醫(yī)學(xué)、科研等領(lǐng)域很多大型的裝置均涉及到高速和超高速旋轉(zhuǎn)下將運(yùn)動(dòng)傳遞至真空室內(nèi)的問題，即需要真空動(dòng)密封完成真空室與外部環(huán)境之間的密封，防止氣體泄露入真空室內(nèi)，例如真空閥門的開啟與關(guān)閉，真空冶金設(shè)備的送料、拉錠、澆注，真空鍍膜機(jī)工件架的旋轉(zhuǎn)，特種加速器靶系統(tǒng)等。其中，加速器型氘氚聚變中子源利用強(qiáng)流氘離子束轟擊氚靶發(fā)生氘氚聚變反應(yīng)產(chǎn)生14MeV高能聚變中子，可應(yīng)用于中子物理、核醫(yī)學(xué)、輻射防護(hù)及核技術(shù)應(yīng)用等研究領(lǐng)域，是先進(jìn)核能與核技術(shù)應(yīng)用研究的必備大科學(xué)裝置。針對(duì)超高流強(qiáng)氘氚聚變中子源，強(qiáng)流離子束的轟擊會(huì)在中子源的末端氚靶系統(tǒng)的靶片上沉積大量的熱量，靶點(diǎn)的瞬間熱流密度最高可達(dá)數(shù)百千瓦。如不能對(duì)靶片進(jìn)行有效的冷卻散熱，會(huì)在引起靶片溫度會(huì)急劇升高，在毫秒內(nèi)即可將靶片熔穿，造成中子源毀損和氚大量釋放的嚴(yán)重事故。針對(duì)靶片散熱，目前國(guó)內(nèi)外強(qiáng)流中子源普遍采用高速旋轉(zhuǎn)靶系統(tǒng)，利用高速旋轉(zhuǎn)將對(duì)靶點(diǎn)散熱轉(zhuǎn)化為對(duì)旋轉(zhuǎn)的環(huán)帶散熱，并結(jié)合高效散熱結(jié)構(gòu)。目前，強(qiáng)流中子源氚靶系統(tǒng)中靶片的線速度可高達(dá)每秒數(shù)百米以上。為保證氘離子束的束流傳輸效率，束流傳輸管道需要保持10-4～10-6Pa的真空環(huán)境，而在高速旋轉(zhuǎn)靶系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)的氚靶與固定的加速器之間存在泄露面。因此，在高速旋轉(zhuǎn)的氚靶與固定的加速器之間需要使用真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)以達(dá)到阻止外部氣體進(jìn)入真空腔室內(nèi)的目的。國(guó)內(nèi)外公開報(bào)道的可應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)的真空動(dòng)密封技術(shù)有磁流體密封、干氣密封等，但這些技術(shù)存在應(yīng)用轉(zhuǎn)速無法繼續(xù)提高、使用壽命短、需要定期更換零件的缺點(diǎn)。針對(duì)中子產(chǎn)額為1014-1016n/s的超高流強(qiáng)氘氚聚變中子源，旋轉(zhuǎn)部件線速度達(dá)到每秒數(shù)百米以上，給真空動(dòng)密封提出了更高的要求。迄今為止，尚無可應(yīng)用于線速度高達(dá)每秒數(shù)百米超高速旋轉(zhuǎn)環(huán)境的成熟的真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，用于設(shè)備在高速和超高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，在固定設(shè)備與運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)之間保持一定的真空度。本發(fā)明的目的還在于提供一種使用分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備。為此，本發(fā)明一方面提供了一種分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，用于轉(zhuǎn)子和真空腔室二者之間的動(dòng)密封，所述轉(zhuǎn)子的密封面和所述真空腔室的密封面二者之間形成密封間隙，所述真空腔室的密封面上設(shè)有導(dǎo)引槽，所述導(dǎo)引槽的出口與排氣腔連通，其中，高速旋轉(zhuǎn)的所述轉(zhuǎn)子將動(dòng)量傳遞給氣體分子，所述氣體分子在所述導(dǎo)引槽內(nèi)被牽引至所述排氣腔中。進(jìn)一步地，上述密封面和在所述密封面上形成的導(dǎo)引槽由獨(dú)立的密封件構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備，包括在轉(zhuǎn)子和真空腔室二者之間設(shè)置的多級(jí)密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述多級(jí)密封結(jié)構(gòu)中的至少一級(jí)密封結(jié)構(gòu)為根據(jù)上面所描述的分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，上述超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備為氘氚聚變中子源旋轉(zhuǎn)靶系統(tǒng)。進(jìn)一步地，上述多級(jí)密封結(jié)構(gòu)包括一級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、二級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、三級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、四級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、以及停車密封，其中，所述二級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)、三級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)和四級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)均為分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，上述一級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)為自摩擦成型密封結(jié)構(gòu)，包括在開機(jī)運(yùn)行前與轉(zhuǎn)子間采用過盈配合的密封塊，經(jīng)過一段時(shí)間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，通過所述密封塊與轉(zhuǎn)子的密封面相互摩擦，形成微米量級(jí)的一級(jí)密封間隙。進(jìn)一步地，上述一級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)還包括與所述一級(jí)密封間隙出口連通的一級(jí)排氣腔，以排出所述一級(jí)密封間隙所泄漏的氣體。進(jìn)一步地，上述停車密封選自磁流體密封、機(jī)械密封、迷宮密封、螺旋密封、干氣密封或填料密封中的一種或多種組合。進(jìn)一步地，上述轉(zhuǎn)子包括外密封板和相對(duì)于所述外密封板平行間隔設(shè)置的內(nèi)密封板，其中，所述內(nèi)密封板的外徑小于所述外密封板的外徑，所述外密封板和內(nèi)密封板的內(nèi)外側(cè)表面均為密封面。進(jìn)一步地，上述真空腔室所述真空腔室包括與所述外密封板的內(nèi)側(cè)的部分密封面和內(nèi)密封板的外側(cè)的密封面分別配合的排氣懸壁、以及與外密封板的內(nèi)側(cè)的部分密封面和內(nèi)密封板的內(nèi)側(cè)的密封面分別配合的排氣腔壁，所述真空腔室還包括在所述一級(jí)固定外殼上形成的一級(jí)排氣腔、位于排氣腔壁內(nèi)側(cè)的同心設(shè)置的二級(jí)排氣腔、三級(jí)排氣腔和四級(jí)排氣腔。本發(fā)明的有益效果是：利用該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的真空動(dòng)密封，旋轉(zhuǎn)部件線速度最高可達(dá)到400m/s，利用速度達(dá)到分子熱運(yùn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)子表面對(duì)氣體分子的牽引作用，使得氣體分子沿特定路徑移動(dòng)，阻止進(jìn)入真空腔室內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)真空室內(nèi)外氣壓從105Pa到10-7Pa的跨越。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各類超高速真空旋轉(zhuǎn)設(shè)備例如氘氚聚變中子源旋轉(zhuǎn)靶系統(tǒng)中，發(fā)揮重要作用。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖說明構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的適用于超高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的多級(jí)分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的示意圖，其中示出了一部分；以及圖2是圖1所示的一種適用于超高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的多級(jí)分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的另一部分的示意圖。附圖標(biāo)記說明01、轉(zhuǎn)子；02、一級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；03、二級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；04、三級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；05、四級(jí)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；21、密封塊；22、一級(jí)固定外殼；23、一級(jí)密封間隙；24、一級(jí)抽氣口；25、一級(jí)排氣腔；31、二級(jí)螺旋密封件；32、二級(jí)密封間隙；33、二級(jí)排氣腔；34、二級(jí)抽氣口；41、三級(jí)密封間隙；42、三級(jí)螺旋密封件；43、三級(jí)抽氣口；44、三級(jí)排氣腔；51、四級(jí)抽氣口；52、四級(jí)排氣腔；53、四級(jí)密封間隙；54、四級(jí)螺旋密封件；06、固定殼體；07、真空腔室；08、傳動(dòng)裝置；09、停車密封；11、外密封板；12、內(nèi)密封板；71、排氣腔壁；72、排氣懸壁。具體實(shí)施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明的分子牽引型真空動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的原理為：當(dāng)真空腔體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子外緣的線速度接近氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速度，與轉(zhuǎn)子間隔極小間隙平行排布的定子上刻有具...