分子泵的工作原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海雅姬卡流体设备有限公司 作者:雅姬卡

  分子泵的抽气机理与机械泵靠泵腔容积变化进行抽气的机理不同,利用了动量传递原理,使分子定向流动而被排出泵外,从而达到抽气的目的。

  分子泵在电机的带动下高速旋转,采用变频电源驱动电机,目的是得到较高的转速。在分子流区域内,气体分子与高速转到的叶片表面碰撞,动量传递给气体分子,使部分气体分子在刚体表面的运动方向上,产生定向流动而被排出泵外,从而达到抽气的目的。通常把用高速运动的刚体表面携带气体分子,并使其按一定方向运动的现象称为分子牵引现象,利用这一现象制成的真空泵称为牵引分子泵(盖德泵)。牵引分子泵的优点是启动时间短,在分子流态下有很高的压缩比,能抽除各种气体和蒸气,特别适于抽除较重的气体。但由于牵引分子泵抽速小,密封间隙太小,工作可靠性较差,易出机械故降,而且制造困难,实际上很少应用。后来对牵引分子泵进行了改进,出现了涡轮分子泵,如下图所示。

分子泵的工作原理

  涡轮分子泵内有多组相间动轮叶和定轮叶,每一个轮叶上有许多按一定角度斜置的叶片,如图5-14所示。实际的涡轮分子泵都是由多级叶列串联组成,即按动片、定片、动片等依次交替排列,见图5-13。动叶片转动时又类似于电风扇叶片的作用,能将气体从一侧抽到另一侧。提高分子泵的转速,有利于提高分子泵的抽速。由于叶片转速限制,如果气体分子运动速度较大,泵抽真空就比较困难。

分子泵的工作原理

  可以看出,涡轮分子泵也是一种机械式真空泵,通过高速旋转的多级涡轮转子叶片和静止叶片的组合进行抽气的,在分子流区域内对被抽气体产生很高的压缩比,从而获得所需要的真空性能。涡轮分子泵极限真空比扩散泵高,可达10-8 pa。正常工作时需要一定的前级真空度,其真空度高低视泵不同略有差异,一般在1-200pa之间,可采用机械泵作为前级泵,图5-15a就是由分子泵和机械泵组成的高真空机组。由于涡轮分子泵的转速高,通常用中频电机带动,中频电源的频率在300-400HZ之间。涡轮分子泵一般采用水冷方式。

  复合式分子泵是涡轮分子泵与牵引分子泵的串联组合,如图5-15b所示,集两种泵的优点于一体,能在很宽的压力范围10-6~1pa内,具有较大的抽速和较高的压缩比,大大提高了泵的出口压力。

分子泵的工作原理

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