[科普中国]-牵引分子泵

简介

分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。分子泵的抽气原理是利用动量传递原理使分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，气体分子与高速旋转的叶片表面碰撞，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。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。1

工作原理牵引分子泵的泵腔内有可旋转的转子，转子的四周带有沟槽并用挡板隔开。每一个沟槽就相当于一个单级分子泵，后一级的入口与前一级的出口相连。转子与泵壳之间有0.01mm的间隙。气体分子由入口进入泵腔，被转子携带到出口侧，经排气管道由前级泵抽走。牵引分子泵的优点是起动时间短，在分子流态下有很高的压缩比，能抽除各种气体和蒸汽，特别适于抽除较重的气体。

分子真空泵分子真空泵是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种形式。

1、牵引分子泵。牵引分子泵中，气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量并被送到出口，因此，它是一种动量传输泵。

2、涡轮分子泵。泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子圆盘（或定片）间旋转，转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。

3、复合分子泵。它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种复合式分子真空泵。2

牵引分子泵改进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。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。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。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。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10-8Pa。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。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，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，大大提高了这种泵的竞争力。