專利名稱：立式鼠籠分子泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分子泵，特別推出一種立式鼠籠分子泵。
背景技術(shù)：
目前為獲得中、高真空所廣泛使用的立式渦輪分子泵，其抽氣單元由多級(jí)相間水平設(shè)置的動(dòng)葉輪、靜葉輪組成，動(dòng)葉輪上的渦輪葉片和靜葉輪上的渦輪葉片，相對(duì)葉輪水平面傾斜成一定的角度，動(dòng)葉輪和靜葉輪上的渦輪葉片兩者的傾斜方向互為相反的。當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)葉輪相對(duì)固定在泵體上的靜葉輪作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉輪上渦輪葉片將動(dòng)量傳遞給氣體分子，極大增加了氣體分子與動(dòng)、靜葉輪上渦輪葉片的碰撞機(jī)會(huì)，導(dǎo)致氣體分子作定向運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到抽氣目的。由于安裝在轉(zhuǎn)軸上和固定在泵體上的動(dòng)、靜葉輪上的渦輪葉片，受轉(zhuǎn)軸和渦輪抽氣單元的結(jié)構(gòu)與制作工藝的限制，會(huì)導(dǎo)致明顯減少渦輪葉片與氣體分子碰撞的區(qū)域范圍，因而影響了立式渦輪分子泵抽氣性能的充分發(fā)揮。此外，立式渦輪分子泵在使用中一旦受到大流量氣體的沖擊，渦輪葉片容易發(fā)生打片損壞。中國(guó)專利實(shí)用新型“鼠籠式聚氣導(dǎo)流裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201120302170.7)適用于氣體分子態(tài)和粘滯態(tài)，但僅僅是作為提升真空泵的抽氣性能的附加配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于借鑒鼠籠式聚氣導(dǎo)流裝置的聚氣導(dǎo)流功能，采用環(huán)繞轉(zhuǎn)軸設(shè)置多級(jí)相間的動(dòng)鼠籠和靜鼠籠，通過(guò)動(dòng)鼠籠相對(duì)靜鼠籠作高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)方式組成新的抽氣單元，推出一種獲得中、高真空的立式鼠籠分子泵，與同類立式渦輪分子泵比較，立式鼠籠分子泵在抽氣速率以及承受大流量氣體沖擊性能上有著明顯的優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明立式鼠籠分子泵的技術(shù)方案是:將立式渦輪分子泵由上而下相間水平安裝在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)葉輪和固定在泵體上的靜葉輪組成的抽氣單元結(jié)構(gòu)形式，改為環(huán)繞轉(zhuǎn)軸由外圈向內(nèi)圈相間安裝多個(gè)不同直徑的動(dòng)圓桶和靜圓桶的結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)設(shè)置包含動(dòng)、靜圓桶間留有工作間隙，動(dòng)圓桶由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，靜圓桶相對(duì)動(dòng)圓桶靜止不動(dòng)，在有相當(dāng)厚度的動(dòng)圓桶與靜圓桶的側(cè)面桶壁上開(kāi)設(shè)平行于轉(zhuǎn)軸方向的氣道等技術(shù)特點(diǎn)，形成本發(fā)明獨(dú)特的圓桶式抽氣單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子的定向傳輸和壓縮，以實(shí)現(xiàn)獲得真空的目的。由于傳統(tǒng)習(xí)慣上我們把開(kāi)設(shè)氣道的動(dòng)、靜圓桶俗稱之為鼠籠，鼠籠中氣道與氣道之間的桶壁部分稱之為隔條，所以，在創(chuàng)造性地采用多級(jí)相間設(shè)置動(dòng)鼠籠與靜鼠籠組成抽氣單元為主要核心技術(shù)基礎(chǔ)上，全新推出了一種用于獲得中、高真空的立式鼠籠分子泵。本發(fā)明立式鼠籠分子泵運(yùn)行時(shí)，由高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)本發(fā)明立式鼠籠分子泵的轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，隨之動(dòng)鼠籠由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)也作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)動(dòng)鼠籠和靜鼠籠與氣體分子的相互碰撞，產(chǎn)生對(duì)氣體分子的拖動(dòng)、傳輸和壓縮的一系列作用，使氣體分子穿越動(dòng)鼠籠和靜鼠籠的氣道向鼠籠中心轉(zhuǎn)軸處壓縮集結(jié)，再經(jīng)開(kāi)設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的氣道傳輸至排氣口，被前級(jí)真空泵抽走。本發(fā)明的有益效果:由于立式鼠籠分子泵的抽氣單元采用上述環(huán)繞轉(zhuǎn)軸的多級(jí)相間設(shè)置的動(dòng)鼠籠和靜鼠籠組成，不但在機(jī)械強(qiáng)度上可勝于立式渦輪分子泵中的渦輪葉片，而且相同泵體直徑的立式鼠籠分子泵與立式渦輪分子泵相比較，鼠籠結(jié)構(gòu)抽氣單元中鼠籠側(cè)表面與氣體分子碰撞的區(qū)域范圍要遠(yuǎn)大于渦輪結(jié)構(gòu)抽氣單元中平面葉輪碰撞氣體分子的區(qū)域范圍?；谏鲜鰞蓚€(gè)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，本發(fā)明立式鼠籠分子泵的明顯優(yōu)勢(shì)在于大幅度提升抽氣速率、流量和極限真空的同時(shí)，還具有強(qiáng)大的抗擊大流量氣體沖擊的能力，明顯降低了分子泵運(yùn)行時(shí)對(duì)前級(jí)泵的極限真空要求。此外，鼠籠結(jié)構(gòu)抽氣單元，較之渦輪結(jié)構(gòu)還具有加工制作簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明立式鼠籠分子泵的推出是分子泵技術(shù)的又一新的進(jìn)步。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的多級(jí)相間設(shè)置動(dòng)、靜鼠籠組成的抽氣單元A-A方向截面圖；圖3為本發(fā)明的空心轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的空心轉(zhuǎn)軸B-B方向的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參見(jiàn)圖1，〔I〕為泵體?！?8〕為泵的安裝固定腳?！?〕、〔7〕為固定安裝在泵體〔I〕上的盤形隔板?！?〕、〔5〕為安裝在盤形隔板〔6〕、〔7〕上承載轉(zhuǎn)軸〔2〕的兩個(gè)軸承。轉(zhuǎn)軸〔2〕是具有相當(dāng)壁厚的金屬空心管。驅(qū)動(dòng)盤〔8〕固定安裝在轉(zhuǎn)軸〔2〕上，隨轉(zhuǎn)軸〔2〕同步旋轉(zhuǎn)，與盤形隔板〔6〕之間留有工作間隙。〔9〕為動(dòng)鼠籠，垂直固定安裝在驅(qū)動(dòng)盤〔8〕上。〔10〕為靜鼠籠，垂直固定安裝在盤形隔板〔7〕上。動(dòng)鼠籠〔9〕與靜鼠籠〔10〕之間留有工作間隙，以保證動(dòng)鼠籠〔9〕隨轉(zhuǎn)軸〔2〕高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)碰擦靜鼠籠〔10〕。動(dòng)鼠籠〔9〕和靜鼠籠〔10〕分別與盤形隔板〔7〕和驅(qū)動(dòng)盤〔8〕之間留有工作間隙，以避免相互碰擦和減少被傳輸、壓縮至轉(zhuǎn)軸〔2〕處的氣體分子的返流?！?1〕為動(dòng)鼠籠和靜鼠籠上平行于轉(zhuǎn)軸〔2〕方向的氣道，使鼠籠內(nèi)外氣體分子互相聯(lián)通?！?2〕為動(dòng)鼠籠和靜鼠籠上具有相當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的隔條。上述垂直固定安裝在驅(qū)動(dòng)盤〔8〕上的多個(gè)動(dòng)鼠籠和垂直固定安裝在盤形隔板〔7〕上的
多個(gè)靜鼠籠，按動(dòng)鼠籠、靜鼠籠、動(dòng)鼠籠......次序交替從驅(qū)動(dòng)盤〔8〕和盤形隔板〔7〕的周
邊外圈逐個(gè)向轉(zhuǎn)軸〔2〕中心相間排列，組成本發(fā)明立式鼠籠分子泵的抽氣單元。并且，設(shè)置在距轉(zhuǎn)軸〔2〕中心位置最近的一個(gè)鼠籠是動(dòng)鼠籠?！?5〕為驅(qū)動(dòng)電機(jī),通過(guò)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔16〕與轉(zhuǎn)軸〔2〕的固定連接，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸〔2〕旋轉(zhuǎn)?！?7〕為驅(qū)動(dòng)電機(jī)〔15〕的電源供給線?！?3〕為氣體吸入口，吸入的氣體分子按圖中箭頭所示抽氣路徑，最后從氣體排出口〔14〕排至前級(jí)真空泵。圖2為多級(jí)相間設(shè)置動(dòng)、靜鼠籠組成的抽氣單元A-A方向截面圖，氣道〔11〕的截面呈梯形狀，隔條〔12〕的截面呈三角形狀。根據(jù)中國(guó)專利實(shí)用新型“鼠籠式聚氣導(dǎo)流裝置”上的公開(kāi)，氣道〔11〕的截面形狀為四邊形或梯形狀，隔條〔12〕的截面形狀除三角形外還可以為四邊形或梯形。本發(fā)明立式鼠籠分子泵的鼠籠抽氣單元對(duì)氣道和隔條形狀的設(shè)置，除了上述描述，還可根據(jù)鼠籠分子泵實(shí)際應(yīng)用的需求，例對(duì)抽速、流量、工作真空和極限真空等的實(shí)際需求，通過(guò)調(diào)整動(dòng)鼠籠、靜鼠籠上的氣道數(shù)量和形狀變化的各種組合以及隔條的厚度和形狀的變化，制作出適用于各種不同技術(shù)要求的鼠籠抽氣單元。參見(jiàn)圖3，〔3〕為開(kāi)設(shè)在由空心金屬管制作轉(zhuǎn)軸〔2〕的厚壁上多條平行于轉(zhuǎn)軸方向的氣道，使空心轉(zhuǎn)軸〔2〕的內(nèi)外氣體分子互相聯(lián)通。當(dāng)進(jìn)入吸氣口〔13〕的氣體分子經(jīng)鼠籠抽氣單元的拖動(dòng)、傳輸和壓縮至轉(zhuǎn)軸〔2〕處后，再通過(guò)轉(zhuǎn)軸〔2〕厚壁上的氣道〔3〕和轉(zhuǎn)軸〔2〕中的空心通道，被引向氣體分子的排出口〔14〕，最后由前級(jí)真空泵抽走排至大氣。圖4為空心轉(zhuǎn)軸〔2〕B-B方向截面圖，該截面圖形狀是開(kāi)設(shè)在轉(zhuǎn)軸厚壁上多條氣道〔3〕的實(shí)施例之一。氣道〔3〕的截面呈四邊形，氣道的布局上應(yīng)考慮相對(duì)轉(zhuǎn)軸〔2〕中心呈均布對(duì)稱，使空心轉(zhuǎn)軸〔2〕除了滿足氣體分子傳輸流導(dǎo)要求外，還應(yīng)符合空心轉(zhuǎn)軸〔2〕高速旋轉(zhuǎn)時(shí)自身的動(dòng)平衡和承載負(fù)載高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度要求，以確保鼠籠分子泵的抽氣單元正常平穩(wěn)運(yùn)行。本發(fā)明立式鼠籠分子泵的抽氣過(guò)程是這樣的:當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)〔15〕獲電后，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔16〕帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸〔2〕高速旋轉(zhuǎn)，固定安裝在轉(zhuǎn)軸〔2〕上的驅(qū)動(dòng)盤〔8〕隨轉(zhuǎn)軸〔2〕同步旋轉(zhuǎn)，動(dòng)鼠籠也相應(yīng)進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。于是，動(dòng)鼠籠通過(guò)隔條和氣道的表面與氣體分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生對(duì)吸氣口〔13〕處氣體分子的拖動(dòng)、傳輸和壓縮的一系列作用，使氣體分子向鼠籠中心轉(zhuǎn)軸處作定向運(yùn)動(dòng)，在穿越外圈動(dòng)鼠籠的氣道后，氣體分子與相鄰內(nèi)圈的靜鼠籠的隔條和氣道表面發(fā)生碰撞，從而使氣體分子再次產(chǎn)生向鼠籠中心轉(zhuǎn)軸處的定向運(yùn)動(dòng)，在穿越靜鼠
籠的氣道后，氣體分子又一次與相鄰內(nèi)圈的動(dòng)鼠籠的隔條和氣道表面發(fā)生碰撞......如
此重復(fù)以上的碰撞和定向運(yùn)動(dòng)過(guò)程，產(chǎn)生氣體分子逐級(jí)穿越動(dòng)、靜鼠籠的氣道和向鼠籠中心轉(zhuǎn)軸處的壓縮集結(jié)，最后通過(guò)空心轉(zhuǎn)軸厚壁上平行于轉(zhuǎn)軸方向的多條氣道和轉(zhuǎn)軸中的空心通道，被弓I至排氣口，完成立式鼠籠分子泵的真空抽氣目的。本發(fā)明立式鼠籠分子泵的抽氣單元是多級(jí)相間設(shè)置的動(dòng)鼠籠和靜鼠籠組成，由于抽氣單元的動(dòng)鼠籠是處在高速旋轉(zhuǎn)的工況下，因此保證動(dòng)鼠籠與靜鼠籠之間的工作間隙，是提高分子泵安全高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。轉(zhuǎn)軸、軸承、驅(qū)動(dòng)盤和鼠籠的結(jié)構(gòu)裝配安裝，以及鼠籠和轉(zhuǎn)軸上多條氣道的開(kāi)設(shè)，都有很高的機(jī)械強(qiáng)度和動(dòng)平衡的要求，這些都是本發(fā)明立式分子泵制造過(guò)程中必須注意之處。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也是應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)受本發(fā)明的各項(xiàng)權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種包括泵體〔I〕、轉(zhuǎn)軸〔2〕、盤形隔板〔6〕、盤形隔板〔7〕、驅(qū)動(dòng)盤〔8〕、動(dòng)鼠籠、靜鼠籠、氣體吸入口〔13〕、氣體排出口〔14〕的立式鼠籠分子泵，其特征在于: a.所述的盤形隔板〔6〕和盤形隔板〔7〕固定安裝在泵體〔I〕上； b.所述的驅(qū)動(dòng)盤〔8〕固定安裝在轉(zhuǎn)軸〔2〕上； c.所述的動(dòng)鼠籠垂直固定安裝在驅(qū)動(dòng)盤〔8〕上； d.所述的靜鼠籠垂直固定安裝在盤形隔板〔7〕上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式鼠籠分子泵，其特征在于多個(gè)動(dòng)鼠籠和靜鼠籠交替從驅(qū)動(dòng)盤〔8〕和盤形隔板〔7〕的周邊外圈逐個(gè)向轉(zhuǎn)軸〔2〕中心相間排列，距轉(zhuǎn)軸〔2〕中心位置最近的一個(gè)鼠籠是動(dòng)鼠籠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式鼠籠分子泵，其特征在于轉(zhuǎn)軸〔2〕為相當(dāng)壁厚的金屬空心管，在轉(zhuǎn)軸〔2〕的厚壁上開(kāi)設(shè)多條平行于轉(zhuǎn)軸方向、布局上相對(duì)轉(zhuǎn)軸中心呈均布對(duì)稱的氣道〔3〕，氣道〔3〕的截面形狀呈四邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式鼠籠分子泵，其特征在于驅(qū)動(dòng)盤〔8〕與盤形隔板〔6〕之間留有工作間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式鼠籠分子泵，其特征在于動(dòng)鼠籠與靜鼠籠之間、動(dòng)鼠籠與盤形隔板〔7〕之間、靜鼠籠與驅(qū)動(dòng)盤〔8〕之間留有工作間隙。
全文摘要
本發(fā)明推出了一種立式鼠籠分子泵，由動(dòng)鼠籠、靜鼠籠、轉(zhuǎn)軸和吸氣口、排氣口等組成，其特點(diǎn)是環(huán)繞轉(zhuǎn)軸從外圈向內(nèi)圈相間安裝多個(gè)不同直徑的動(dòng)鼠籠和靜鼠籠組成立式鼠籠分子泵的抽氣單元，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)鼠籠和相對(duì)動(dòng)鼠籠靜止不動(dòng)的靜鼠籠與氣體分子的互相碰撞，產(chǎn)生對(duì)吸氣口氣體分子的拖動(dòng)、傳輸和壓縮的一系列作用，使氣體分子穿越相間安裝的動(dòng)鼠籠和靜鼠籠的氣道向轉(zhuǎn)軸中心處壓縮集結(jié)，再經(jīng)轉(zhuǎn)軸上的氣道傳輸至排氣口，被前級(jí)真空泵抽走。本發(fā)明立式鼠籠分子泵，比較相同泵體直徑的立式渦輪分子泵，不但在提高抽速和抗擊大流量氣體沖擊上，而且在制造簡(jiǎn)單、成本低廉上，都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的推出是分子泵技術(shù)的又一新的進(jìn)步。
文檔編號(hào)F04D29/32GK103195724SQ20121000050
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者李晨, 胡忠浩 申請(qǐng)人:李晨