高真空泵制造技术

一种高真空泵(11)，包括多个泵级，每个泵级包括多个相互合作的元件，所述元件包括至少一个旋转的转子元件(1；13；33)和至少一个固定的定子元件。至少一个泵级的至少一个元件由用短纤维增强的塑料材料制成，所述短纤维以无序并基本上随机的方式分散在塑料材料的基体内。使用由短纤维增强的塑料材料允许通过注射成型制造所述至少一个元件，并且允许以较之传统真空泵显著降低的生产成本来制造真空泵(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及真空泵，更具体地涉及包含一个或多个由塑料材料制成的元件并意在获得闻真空度的闻真空栗。
技术介绍
本领域已知多种不同的真空泵，并根据要获得的真空度来使用这些真空泵。例如，涡轮分子泵被广泛用于获得非常高的真空度，最高达10_8Pa。这些润轮分子泵一般包括真空密封(vacuum-tight)的壳体，所述壳体具有入口(即抽吸端口)、出口(即排出端口)以及多个布置在抽吸端口和排出端口之间的泵级(pumping stage)。每一个泵级包括包含固定的环状定子元件的定子级以及包含旋转的盘状转子元件的转子级，所述转子级与旋转轴一体地安装，并可以装有外周叶片。当使旋转轴和与其一体安装的转子元件高速(通常超过10，OOOrpm,甚至高达100，OOOrpm)旋转时，基于转子元件与定子元件的合作，获得从抽吸端口到排出端口的气体泵送。润轮分子泵常常在高压侧与分子拖曳真空泵(molecular drag vacuum pump)相联。分子拖曳真空泵一般包括真空密封的壳体，所述壳体包含入口(即抽吸端口)、出口(即排出端口)以及多个布置在抽吸端口和排出端口之间的泵级。泵级通过从快速移动表面(以与分子的热运动相当的速度移动)直接向气体分子传递动量而产生泵送作用。一般来说，该泵级包括转子元件和定子元件，转子元件和定子元件彼此合作并在二者之间限定泵送通道泵送通道中的气体分子与在非常高的速度下旋转的转子元件的碰撞导致通道中的气体被从通道本身的入口泵送到出口。一般来说，根据现有技术，高真空泵中的并且特别是涡轮分子泵和分子拖曳真空泵中的转子元件和定子元件由铝合金制成。某些铝合金的有限的比重和良好的机械强度能够允许获得高旋转速度。最近，纤维增强的塑料(FRP)已经被考虑和评估来用于制造转子元件和其它部件。一般来说，这样的方案旨在获得在相当程度上高于铝和其合金的结构强度并减小重量，这能够允许转子元件获得更高的圆周速度，而这转而又提高了真空泵的泵速。这对于其中转子元件的最大转速可能受到材料的结构强度限制的大型泵是特别重要的。这样的方案涉及使用利用长纤维(例如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维(aramidicfiber)以及类似物)增强的热固性树脂来制造用于涡轮分子泵的盘状转子元件。为了提高转子元件的结构强度，这样的方案使用全部沿最大应力方向(例如周向)取向的长增强纤维。这样的已知方案在理论层面上似乎非常令人鼓舞，但是由于非常高的生产成本而难以实现。首先，对于获得高结构强度的要求限制了选择所使用的材料的自由度。其次，对于沿一个或多个预定方向布置增强纤维的要求显著提高了生产工艺的复杂度和与之相关的成本。考虑到上述问题，需要一种高真空泵，其使用塑料材料并且具有较低的生产成本和减轻的重量。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，使用塑料材料来代替铝或其它类似的金属旨在降低生产成本。由于使用可以用短纤维增强的热塑性或热固性树脂，可以通过注射成型(injection molding)制造用于根据本专利技术的实施方式的真空泵的元件，由此获得相对于由铝制成的传统转子元件来说有限的并具有竞争力的生产成本。事实上，用于增强的短纤维在塑料材料的基体中随机地取向，这消除了将纤维沿 优先方向布置的需要，并且允许在生产过程中采用注射成型技术。即使使用短纤维代替长纤维得到的结构刚度较低，但是实验测试已经表明，由用短纤维增强的树脂制成的元件的结构强度虽然稍低于由铝合金制成的类似元件的结构强度，但是在相同的数量级上。而且,如果考虑比机械强度(specific mechanical strength,拉伸断裂应力与比重的比值)，由用短纤维增强的树脂制成的元件的性能与由铝合金制成的类似元件的性能非常相似。根据一个实施方式，真空泵包括至少一个由用短纤维增强的塑料材料制成的转子元件。根据另一个实施方式，真空泵包括至少一个由用短纤维增强的塑料材料制成的定子元件。根据另一个实施方式，真空泵包括至少一个由用短纤维增强的塑料材料制成的涡轮分子转子或定子元件。根据另一个实施方式，真空泵包括至少一个由用短纤维增强的塑料材料制成的分子拖曳转子或定子元件。通常，用于真空泵的元件的塑料材料包括热塑性树脂，诸如半结晶聚合物。优选地，用于真空泵的元件的短纤维包括碳或石墨短纤维、玻璃短纤维或芳纶短纤维。本专利技术的实施方式特别适于制造小尺寸或中等尺寸的真空泵(最高至7001/s量级的泵速)，并且较之传统的方案可以显著降低生产成本。附图说明参考附图，根据对于作为非限制性实施例的本专利技术的一些优选实施方式的详细描述，本专利技术的其它目的和特征将变得清楚，其中图I是涡轮分子泵的示意性截面图；图2是根据本专利技术的第一实施方式的泵的涡轮分子转子元件的平面图；图3是图2中所示的转子元件的示意性截面图；图4是根据本专利技术的第一实施方式的泵的正视图，示出了壳体和定子被去除之后的情形；图5是根据本专利技术的第二实施方式的泵的分子拖曳转子元件的透视图；图6是根据本专利技术的第二实施方式的泵转子的透视底视图；图7是图6所示的泵转子的示意性截面图。具体实施例方式参考图I，示意性地示出了高真空泵101。高真空泵101包括安装在基座105上的、真空密封的壳体103，电动机107被容纳在所述基座105中。抽吸端口 109和排出端口 111被限定在壳体103中。在壳体103内，多个泵级113，213被布置在其间。更具体，从抽吸端口 109到排出端口 111，可以看到-第一组的多个涡轮分子泵级113以及 -第二组的多个分子拖曳泵级213，这些分子拖曳泵级213被设置在涡轮分子泵级113下游。具体地，每一个涡轮分子泵级113至少包括-一个固定的环状定子元件113a，其被紧固到壳体103上；-一个盘状转子元件113b，其与中心旋转轴115—体地安装，电动机107使中心旋转轴115以高速(高于10，OOOrpm并最高达100，OOOrpm)旋转；其中，定子元件113a和转子元件113b相互合作，用于对经过泵级113的气体实施泵送作用。具体地，每一个分子拖曳泵级213至少包括-一个固定的定子元件213a，其被紧固到壳体103上；-—个转子元件213b，其与中心旋转轴115—体地安装，电动机107使中心旋转轴115以高速(高于10，OOOrpm并最高达100，OOOrpm)旋转；其中，定子元件213a和转子元件213b相互合作，用于对经过泵级113的气体实施泵送作用。根据本专利技术的实施方式，真空泵包括布置在抽吸端口和排出端口之间的多个泵级。每个泵级包括相互合作来泵送穿过该泵级的气体的多个元件，这些元件包括相互协作的至少一个固定的定子元件和至少一个旋转的转子元件，其中，至少一个所述泵级中的至少一个所述元件是由填充有增强短纤维的塑料材料制成的。优选地，塑料材料是热塑性树脂或热固性树脂。更优选地，塑料材料是半结晶聚合物，进一步更优选地，芳族半结晶聚合物。 优选地，增强短纤维在塑料材料的基体中是无规取向的。优选地，增强短纤维是碳或石墨短纤维，玻璃短纤维或芳纶短纤维。优选地，塑料材料中的短纤维填充量在材料重量的10%到50%的范围内，更优选地在材料重量的30 %到40 %的范围内。注意，在本上下文中-术语热塑性树脂表示当温度升高时从固体状态变为粘性状态、而当稳定减低时从粘性状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 IT TO2010A0000701.一种真空泵(11)，所述真空泵(11)包括真空密封的壳体，其中设置有抽吸端口和排出端口，并且其中设置有用于将气体从抽吸端口泵送到排出端口的一个或多个泵级，所述泵级中的每个泵级包括彼此合作来将所述气体泵送通过该泵级的多个元件，这些元件至少包括 -定子元件，其是固定的并紧固到所述壳体上； -转子元件(I ；13 ;33)，其与旋转轴一体地安装； 其特征在于，至少一个所述泵级的至少一个所述元件是由填充有增强短纤维的塑料材料制成的。2.如权利要求I所述的真空泵，其中，所述塑料材料是热塑性树脂或热固性树脂。3.如权利要求I或2所述的真空泵，其中，所述塑料材料是半结晶聚合物。4.如权利要求I所述的真空泵，其中，所述增强短纤维是碳或石墨短纤维、玻璃短纤维或芳纶短纤维。5.如权利要求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％的所述短纤维，优选地填充有30重量％到40重量％的所述短纤维。6.如权利要求I所述的真空泵，其中，所述增强短纤维在所述塑料材料内以无序并且基本随机的方式分散。7.如权利要求1-6中任意一项所述的真空泵，其中，所述至少一个泵级的所述至少一个元件是转子元件(I ；13 ；33)。8.如权利要求1-7中任意一项所述的真空泵，其中，所述至少一个泵级的所述至少一个元件是定子元件。9.如权利要求7所述的真空泵，其中，所述至少一个泵级是涡轮分子泵级，所述至少一个元件是涡轮分子转子元件(I ;13)。10.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：思尔韦奥·吉奥斯，简璐卡·布查理，莫罗·奈比奥罗，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：
国别省市：