分子泵的發(fā)展歷史

2013-04-12 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

1、早期分子泵

  1912年,德國人W.Gaede發(fā)明了世界上第一臺分子泵,它的轉(zhuǎn)子直徑為50mm,轉(zhuǎn)子上切有8個尺寸不同的槽,轉(zhuǎn)速為12 000r/min,抽速約為1.5L/s。這種泵的工作原理與現(xiàn)代分子泵的工作原理一致,但由于故障多很快被淘汰,未能普及。

  1926年,M.siegbahn在瑞典的大學(xué)實驗室中開發(fā)了一種盤型分子泵,其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代牽引式分子泵相似,泵體上開有螺旋槽,轉(zhuǎn)子為一圓盤。1939年,LE BOLD公司生產(chǎn)制造過兩臺,直徑540mm,槽的尺寸:內(nèi)側(cè)為22mm×22mm,外側(cè)為22mm×1mm,轉(zhuǎn)速3 700r/min,抽速可達73L/s。

  早期的分子泵均為牽引式分子泵,這種泵的體積大,抽速小,間隙小,故障多,應(yīng)用時受到很多限制,所以只能在一些特殊領(lǐng)域使用,未能普及。

2、渦輪分子泵的出現(xiàn)

  1957年,德國PFEIFFER公司的W.Becker發(fā)明了一種新型的分子泵,命名為渦輪分子泵。其結(jié)構(gòu)為臥式,泵腔內(nèi)裝有動、靜葉列,氣體由位于泵中央的吸氣口進入,經(jīng)抽氣通道流至泵體兩側(cè),被葉列壓縮最終由排氣口排出。此渦輪分子泵轉(zhuǎn)子由19級葉列組成,如圖2所示,直徑170mm,轉(zhuǎn)速為16 000r/min,抽速為140L/s。

渦輪分子泵

  1966年,法國SENCMA公司開發(fā)了一種14級葉列的立式渦輪分子泵,其轉(zhuǎn)子直徑為286m m,轉(zhuǎn)速為12 000r/min,抽速為650L/s,開創(chuàng)了立式渦輪分子泵的先河。

  日本生產(chǎn)制造分子泵的廠家較多,設(shè)計、生產(chǎn)分子泵的能力也比較強。1971年日本理化研究所成功研制了一種13級動葉列,12級靜葉列,轉(zhuǎn)子直徑300m m,轉(zhuǎn)速12 000r/min,結(jié)構(gòu)較為先進的立式分子泵。1990年,日本的大阪真空公司又首先成功研制了抽速可達25 000L/s的大型分子泵。

  我國的渦輪分子泵行業(yè)起步比較早,真空技術(shù)網(wǎng)(bjjyhsfdc.com)經(jīng)過查文獻發(fā)現(xiàn)在1964年,上海真空泵廠成功地研制了FW-140型臥式渦輪分子泵,填補了我國在這一領(lǐng)域的空白。但由于在設(shè)計、加工及磁懸浮技術(shù)應(yīng)用等方面的不足,渦輪分子泵在我國仍處于較為落后的境況。

  當(dāng)前,現(xiàn)代分子泵的基本結(jié)構(gòu)基本定型為為臥式和立式兩種。臥式分子泵具有抽氣時轉(zhuǎn)子受力均勻,軸承定位受力狀態(tài)好,使用壽命長,軸承更換過程中轉(zhuǎn)子位置不動,維修方便等特點。立式分子泵的裝配工藝要比臥式分子泵簡單,所以近些年立式分子泵的發(fā)展速度很快。

3、現(xiàn)代分子泵

  從分子泵誕生至今,已有近百年的歷史,隨著各項科學(xué)技術(shù)的不斷進步,分子泵技術(shù)也取得了許多創(chuàng)新與突破,現(xiàn)代分子泵更是朝著智能、靈活、高效的方向發(fā)展。

  近些年隨著控制理論與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展并應(yīng)用于分子泵上,使分子泵實現(xiàn)了電腦控制,從而實現(xiàn)了遠距離控制泵的起動、停車及調(diào)速,同時基于信息技術(shù)可建立完善的安全及監(jiān)控系統(tǒng),使分子泵朝向智能化方向發(fā)展。

  抽速是分子泵的核心參數(shù),提高轉(zhuǎn)速是加大抽速最為直接的方法之一,隨著動平衡技術(shù)的發(fā)展,分子泵轉(zhuǎn)子可順利地在超高轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,分子泵轉(zhuǎn)子材料也發(fā)生了變化,可用硬鋁合金、碳纖維、鈦合金等高硬度材料制成,這使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速得到進一步提高。

  近些年隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,很多情況要求分子泵在高壓環(huán)境下連續(xù)大量排氣且保證獲得潔凈真空。傳統(tǒng)渦輪分子泵在此環(huán)境下工作性能下降很多,很難保證實現(xiàn)設(shè)計效果。為使分子泵適應(yīng)高壓工作環(huán)境,在原有渦輪分子泵基礎(chǔ)上加裝牽引式分子泵部分,將渦輪分子泵與牽引式分子泵串聯(lián)在一起,組成具有渦輪分子泵與牽引式分子泵各自優(yōu)點的復(fù)合式分子泵(如圖3所示)。

具有渦輪分子泵與牽引式分子泵各自優(yōu)點的復(fù)合式分子泵

  除此之外,近些年還出現(xiàn)了多種新型分子泵,如可有效抽取水分子的低溫型分子泵,可在強磁場、強腐蝕條件下工作的陶瓷分子泵,以及可實現(xiàn)無接觸支撐、高效率、高壽命的磁懸浮分子泵等。