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分子泵的工作原理是怎樣的?
發(fā)布時(shí)間:2020-04-26 瀏覽:  次

  分子泵的抽氣機(jī)理與機(jī)械泵靠泵腔容積變化進(jìn)行抽氣的機(jī)理不同,利用了動(dòng)量傳遞原理,使分子定向流動(dòng)而被排出泵外,從而達(dá)到抽氣的目的。

  分子泵在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn),采用變頻電源驅(qū)動(dòng)電機(jī),目的是得到較高的轉(zhuǎn)速。

  在分子流區(qū)域內(nèi),氣體分子與高速轉(zhuǎn)到的葉片表面碰撞,動(dòng)量傳遞給氣體分子,使部分氣體分子在剛體表面的運(yùn)動(dòng)方向上,產(chǎn)生定向流動(dòng)而被排出泵外,從而達(dá)到抽氣的目的。通常把用高速運(yùn)動(dòng)的剛體表面攜帶氣體分子,并使其按一定方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為分子牽引現(xiàn)象,利用這一現(xiàn)象制成的真空泵稱(chēng)為牽引分子泵(蓋德泵)。

  牽引分子泵的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間短,在分子流態(tài)下有很高的壓縮比,能抽除各種氣體和蒸氣,特別適于抽除較重的氣體。但由于牽引分子泵抽速小,密封間隙太小,工作可靠性較差,易出機(jī)械故降,而且制造困難,實(shí)際上很少應(yīng)用。后來(lái)對(duì)牽引分子泵進(jìn)行了改進(jìn),出現(xiàn)了渦輪分子泵,如下圖所示。

  渦輪分子泵內(nèi)有多組相間動(dòng)輪葉和定輪葉,每一個(gè)輪葉上有許多按一定角度斜置的葉片,實(shí)際的渦輪分子泵都是由多級(jí)葉列串聯(lián)組成,即按動(dòng)片、定片、動(dòng)片等依次交替排列,動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)又類(lèi)似于電風(fēng)扇葉片的作用,能將氣體從一側(cè)抽到另一側(cè)。提高分子泵的轉(zhuǎn)速,有利于提高分子泵的抽速。

  由于葉片轉(zhuǎn)速限制,如果氣體分子運(yùn)動(dòng)速度較大,泵抽真空就比較困難。

  可以看出,渦輪分子泵也是一種機(jī)械式真空泵,通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的多級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子葉片和靜止葉片的組合進(jìn)行抽氣的,在分子流區(qū)域內(nèi)對(duì)被抽氣體產(chǎn)生很高的壓縮比,從而獲得所需要的真空性能。渦輪分子泵極限真空比擴(kuò)散泵高,可達(dá)10-8 pa。

  正常工作時(shí)需要一定的前級(jí)真空度,其真空度高低視泵不同略有差異,一般在1-200pa之間,可采用機(jī)械泵作為前級(jí)泵,就是由分子泵和機(jī)械泵組成的高真空機(jī)組。由于渦輪分子泵的轉(zhuǎn)速高,通常用中頻電機(jī)帶動(dòng),中頻電源的頻率在300-400HZ之間。渦輪分子泵一般采用水冷方式。

  復(fù)合式分子泵是渦輪分子泵與牽引分子泵的串聯(lián)組合,集兩種泵的優(yōu)點(diǎn)于一體,能在很寬的壓力范圍10-6~1pa內(nèi),具有較大的抽速和較高的壓縮比,大大提高了泵的出口壓力。

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