高真空泵制造技術

一種高真空泵(11)，包括多個泵級，每個泵級包括多個相互合作的元件，所述元件包括至少一個旋轉的轉子元件(1；13；33)和至少一個固定的定子元件。至少一個泵級的至少一個元件由用短纖維增強的塑料材料制成，所述短纖維以無序并基本上隨機的方式分散在塑料材料的基體內。使用由短纖維增強的塑料材料允許通過注射成型制造所述至少一個元件，并且允許以較之傳統真空泵顯著降低的生產成本來制造真空泵(11)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及真空泵，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聞真空度的聞真空栗。
技術介紹
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。這些潤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，OOOrpm,甚至高達100，OOOrpm)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。潤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(aramidicfiber)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。
技術實現思路
根據本專利技術的實施方式，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)制造用于根據本專利技術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。優選地，用于真空泵的元件的短纖維包括碳或石墨短纖維、玻璃短纖維或芳綸短纖維。本專利技術的實施方式特別適于制造小尺寸或中等尺寸的真空泵(最高至7001/s量級的泵速)，并且較之傳統的方案可以顯著降低生產成本。附圖說明參考附圖，根據對于作為非限制性實施例的本專利技術的一些優選實施方式的詳細描述，本專利技術的其它目的和特征將變得清楚，其中圖I是渦輪分子泵的示意性截面圖；圖2是根據本專利技術的第一實施方式的泵的渦輪分子轉子元件的平面圖；圖3是圖2中所示的轉子元件的示意性截面圖；圖4是根據本專利技術的第一實施方式的泵的正視圖，示出了殼體和定子被去除之后的情形；圖5是根據本專利技術的第二實施方式的泵的分子拖曳轉子元件的透視圖；圖6是根據本專利技術的第二實施方式的泵轉子的透視底視圖；圖7是圖6所示的泵轉子的示意性截面圖。具體實施例方式參考圖I，示意性地示出了高真空泵101。高真空泵101包括安裝在基座105上的、真空密封的殼體103，電動機107被容納在所述基座105中。抽吸端口 109和排出端口 111被限定在殼體103中。在殼體103內，多個泵級113，213被布置在其間。更具體，從抽吸端口 109到排出端口 111，可以看到-第一組的多個渦輪分子泵級113以及 -第二組的多個分子拖曳泵級213，這些分子拖曳泵級213被設置在渦輪分子泵級113下游。具體地，每一個渦輪分子泵級113至少包括-一個固定的環狀定子元件113a，其被緊固到殼體103上；-一個盤狀轉子元件113b，其與中心旋轉軸115—體地安裝，電動機107使中心旋轉軸115以高速(高于10，OOOrpm并最高達100，OOOrpm)旋轉；其中，定子元件113a和轉子元件113b相互合作，用于對經過泵級113的氣體實施泵送作用。具體地，每一個分子拖曳泵級213至少包括-一個固定的定子元件213a，其被緊固到殼體103上；-—個轉子元件213b，其與中心旋轉軸115—體地安裝，電動機107使中心旋轉軸115以高速(高于10，OOOrpm并最高達100，OOOrpm)旋轉；其中，定子元件213a和轉子元件213b相互合作，用于對經過泵級113的氣體實施泵送作用。根據本專利技術的實施方式，真空泵包括布置在抽吸端口和排出端口之間的多個泵級。每個泵級包括相互合作來泵送穿過該泵級的氣體的多個元件，這些元件包括相互協作的至少一個固定的定子元件和至少一個旋轉的轉子元件，其中，至少一個所述泵級中的至少一個所述元件是由填充有增強短纖維的塑料材料制成的。優選地，塑料材料是熱塑性樹脂或熱固性樹脂。更優選地，塑料材料是半結晶聚合物，進一步更優選地，芳族半結晶聚合物。 優選地，增強短纖維在塑料材料的基體中是無規取向的。優選地，增強短纖維是碳或石墨短纖維，玻璃短纖維或芳綸短纖維。優選地，塑料材料中的短纖維填充量在材料重量的10%到50%的范圍內，更優選地在材料重量的30 %到40 %的范圍內。注意，在本上下文中-術語熱塑性樹脂表示當溫度升高時從固體狀態變為粘性狀態、而當穩定減低時從粘性狀態本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.02.01 IT TO2010A0000701.一種真空泵(11)，所述真空泵(11)包括真空密封的殼體，其中設置有抽吸端口和排出端口，并且其中設置有用于將氣體從抽吸端口泵送到排出端口的一個或多個泵級，所述泵級中的每個泵級包括彼此合作來將所述氣體泵送通過該泵級的多個元件，這些元件至少包括 -定子元件，其是固定的并緊固到所述殼體上； -轉子元件(I ；13 ;33)，其與旋轉軸一體地安裝； 其特征在于，至少一個所述泵級的至少一個所述元件是由填充有增強短纖維的塑料材料制成的。2.如權利要求I所述的真空泵，其中，所述塑料材料是熱塑性樹脂或熱固性樹脂。3.如權利要求I或2所述的真空泵，其中，所述塑料材料是半結晶聚合物。4.如權利要求I所述的真空泵，其中，所述增強短纖維是碳或石墨短纖維、玻璃短纖維或芳綸短纖維。5.如權利要求I所述的真空泵，其中，所述塑料材料填充有10重量％到50重量％的所述短纖維，優選地填充有30重量％到40重量％的所述短纖維。6.如權利要求I所述的真空泵，其中，所述增強短纖維在所述塑料材料內以無序并且基本隨機的方式分散。7.如權利要求1-6中任意一項所述的真空泵，其中，所述至少一個泵級的所述至少一個元件是轉子元件(I ；13 ；33)。8.如權利要求1-7中任意一項所述的真空泵，其中，所述至少一個泵級的所述至少一個元件是定子元件。9.如權利要求7所述的真空泵，其中，所述至少一個泵級是渦輪分子泵級，所述至少一個元件是渦輪分子轉子元件(I ;13)。10.如...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：
國別省市：