圖9為德國Pfeiffer公司的OnTool干泵的外形圖。OnTool干泵主要由兩級組成:Holweck級和側(cè)槽旋渦級,其抽氣原理如圖10所示。

圖9 　OnTool干泵外形圖

      第一級由Holweck級組成,采用牽引分子泵的原理完成了高真空側(cè)的氣體傳輸和壓力提升。當氣體分子撞擊一個高速運轉(zhuǎn)的表面時,它會獲得一個與該表面運動方向相同的速度。轉(zhuǎn)子的運動使氣體分子加速,轉(zhuǎn)子與定子之間形成的有限的空間又限制了分子的運動,氣體分子在這兩種因素的作用下沿圓周方向被壓縮。為了防止氣體分子的返流,轉(zhuǎn)子與定子之間的尺寸應小于氣體分子的平均自由程。由于這一原因,Holweck級在分子流范圍內(nèi)有一個最佳工作點。

圖10 　OnTool干泵的吸氣原理

      第二級由多個側(cè)槽旋渦級組成,由多個圓周上布滿軸向葉片的葉輪組成,側(cè)槽旋渦級的吸氣原理如圖11 所示。

圖11 　側(cè)槽旋渦級吸氣原理

1- 側(cè)槽級;2- 側(cè)槽;3- 氣體旋渦流;4- 葉輪;5- 軸; 6- 攪拌槳;7- 吸排氣口之間的單向截止閥;8- 吸/ 排氣口

       由于側(cè)槽的設計和葉輪的旋轉(zhuǎn),氣體分子形成了一個沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向的渦流。側(cè)槽泵的工作狀態(tài)是可變的。一個高速運轉(zhuǎn)的葉輪通過動量傳輸作用將能量施加給氣體分子。由于這種渦流式的運動,氣體分子在到達排氣口前會不斷地碰撞葉輪。與葉輪的多次碰撞使能量傳輸?shù)綒怏w中,從而使氣體得以壓縮。側(cè)槽級的壓縮比比一般的動量傳輸式泵要高。為了使側(cè)槽級工作在最佳的狀態(tài),被抽氣體應為粘滯流態(tài),也就是說槽的尺寸應比氣體分子的平均自由程大。側(cè)槽泵也可工作在大氣壓下。OnTool干泵采用臥式結構,在同一根軸串聯(lián)了Holweck級轉(zhuǎn)子、側(cè)槽旋渦級轉(zhuǎn)子和內(nèi)電機轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)速可達60,000r/min 。抽速可達130m 3/h 。冷卻采用水冷,對于抽速為84m 3/h 的OnTool干泵,冷卻水入口溫度18 ℃,水流量達150L/h 。OnTool干泵的運轉(zhuǎn)時噪聲低于60dB 。圖12列出了配用OnTool干泵時的真空室壓力隨抽氣時間的變化曲線(下) ,并與配用分子泵+渦旋泵機組時的抽氣時間曲線(上) 進行了比較,可以明顯看出,配用OnTool干泵的優(yōu)勢。

圖12 　OnTool150 型干泵與分子泵機組抽氣時間曲線的比較

     OnTool干泵成功用于OTB太陽能公司的DEPx太陽能電池鍍膜系統(tǒng)中,使得其真空系統(tǒng)的安裝變得容易了許多。一臺泵和一個閥門就可以替代原來的渦輪分子泵、前級泵、三個閥門以及大量的真空系統(tǒng)安裝過程中的零部件。同時也可以降低控制軟件和系統(tǒng)線路的復雜性。另外,由于機器零部件的減少,降低了系統(tǒng)的非運轉(zhuǎn)時間,使系統(tǒng)可以長時間連續(xù)工作。