[發明專利]高真空泵

有效

• 申請號: 201180008064.0
• 申請日: 2011-02-01
• 公開（公告）號: CN102906427A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 思爾韋奧·吉奧斯;簡璐卡·布查理;莫羅·奈比奧羅
• 申請（專利權）人: 安捷倫科技有限公司
• 主分類號: F04D19/04
• 分類號: F04D19/04;F04D27/02
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李劍

技術領域

本發明涉及真空泵，更具體地涉及包含一個或多個由塑料材料制成的元件并意在獲得高真空度的高真空泵。

背景技術

本領域已知多種不同的真空泵，并根據要獲得的真空度來使用這些真空泵。

例如，渦輪分子泵被廣泛用于獲得非常高的真空度，最高達10^-8Pa。

這些渦輪分子泵一般包括真空密封(vacuum-tight)的殼體，所述殼體具有入口(即抽吸端口)、出口(即排出端口)以及多個布置在抽吸端口和排出端口之間的泵級(pumping?stage)。

每一個泵級包括包含固定的環狀定子元件的定子級以及包含旋轉的盤狀轉子元件的轉子級，所述轉子級與旋轉軸一體地安裝，并可以裝有外周葉片。

當使旋轉軸和與其一體安裝的轉子元件高速(通常超過10,000rpm，甚至高達100,000rpm)旋轉時，基于轉子元件與定子元件的合作，獲得從抽吸端口到排出端口的氣體泵送。

渦輪分子泵常常在高壓側與分子拖曳真空泵(molecular?drag?vacuum?pump)相聯。

分子拖曳真空泵一般包括真空密封的殼體，所述殼體包含入口(即抽吸端口)、出口(即排出端口)以及多個布置在抽吸端口和排出端口之間的泵級。

泵級通過從快速移動表面(以與分子的熱運動相當的速度移動)直接向氣體分子傳遞動量而產生泵送作用。一般來說，該泵級包括轉子元件和定子元件，轉子元件和定子元件彼此合作并在二者之間限定泵送通道：泵送通道中的氣體分子與在非常高的速度下旋轉的轉子元件的碰撞導致通道中的氣體被從通道本身的入口泵送到出口。一般來說，根據現有技術，高真空泵中的并且特別是渦輪分子泵和分子拖曳真空泵中的轉子元件和定子元件由鋁合金制成。某些鋁合金的有限的比重和良好的機械強度能夠允許獲得高旋轉速度。

最近，纖維增強的塑料(FRP)已經被考慮和評估來用于制造轉子元件和其它部件。

一般來說，這樣的方案旨在獲得在相當程度上高于鋁和其合金的結構強度并減小重量，這能夠允許轉子元件獲得更高的圓周速度，而這轉而又提高了真空泵的泵速。這對于其中轉子元件的最大轉速可能受到材料的結構強度限制的大型泵是特別重要的。

這樣的方案涉及使用利用長纖維(例如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(aramidic?fiber)以及類似物)增強的熱固性樹脂來制造用于渦輪分子泵的盤狀轉子元件。

為了提高轉子元件的結構強度，這樣的方案使用全部沿最大應力方向(例如周向)取向的長增強纖維。

這樣的已知方案在理論層面上似乎非常令人鼓舞，但是由于非常高的生產成本而難以實現。首先，對于獲得高結構強度的要求限制了選擇所使用的材料的自由度。其次，對于沿一個或多個預定方向布置增強纖維的要求顯著提高了生產工藝的復雜度和與之相關的成本。

考慮到上述問題，需要一種高真空泵，其使用塑料材料并且具有較低的生產成本和減輕的重量。

發明內容

根據本發明的實施方式，使用塑料材料來代替鋁或其它類似的金屬旨在降低生產成本。

由于使用可以用短纖維增強的熱塑性或熱固性樹脂，可以通過注射成型(injection?molding)制造用于根據本發明的實施方式的真空泵的元件，由此獲得相對于由鋁制成的傳統轉子元件來說有限的并具有競爭力的生產成本。

事實上，用于增強的短纖維在塑料材料的基體中隨機地取向，這消除了將纖維沿優先方向布置的需要，并且允許在生產過程中采用注射成型技術。即使使用短纖維代替長纖維得到的結構剛度較低，但是實驗測試已經表明，由用短纖維增強的樹脂制成的元件的結構強度雖然稍低于由鋁合金制成的類似元件的結構強度，但是在相同的數量級上。

而且，如果考慮比機械強度(specific?mechanical?strength，拉伸斷裂應力與比重的比值)，由用短纖維增強的樹脂制成的元件的性能與由鋁合金制成的類似元件的性能非常相似。

根據一個實施方式，真空泵包括至少一個由用短纖維增強的塑料材料制成的轉子元件。

根據另一個實施方式，真空泵包括至少一個由用短纖維增強的塑料材料制成的定子元件。

根據另一個實施方式，真空泵包括至少一個由用短纖維增強的塑料材料制成的渦輪分子轉子或定子元件。

根據另一個實施方式，真空泵包括至少一個由用短纖維增強的塑料材料制成的分子拖曳轉子或定子元件。

通常，用于真空泵的元件的塑料材料包括熱塑性樹脂，諸如半結晶聚合物。