Turbo Pump基础知识
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工作原理
动量传输作用
碰撞于表面的分子离开表面时,获得与表面速率相 近的切向速率
利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分 子﹐使气体产生定向流动而抽气
2ຫໍສະໝຸດ Baidu
简介
1958﹐联邦德国的W.贝克首次提出 有实用价值的涡轮分子泵 压力范围：l0-2~l0-10 torr 抽气速率：50 ~ 9000 l / sec 用 途：高真空与超高真空抽气，可快 速达到高真空状态
分子泵抽速曲线
13
特性—压缩比与转速及相对分子质量的关系
K=exp(Gu√μ)
G是决定于几何形状的常数 u为动叶片的转速 μ为相对分子质量
同一转速下,大气体分子 压缩比大,极限真空高 分子泵极限真空中以轻 分子为主
压缩比与转速及分子相对质量关系
14
特性—压缩比与前级压强的关系
当前级压强满足一定要 求时,分子泵工作稳定, 压缩比保持常数 当前级压强上升到1Pa 时,小质量数的分子压缩 比开始下降,当前级压强 上升到数十帕时,压缩比 急剧下降,分子泵便不能 工作
压缩比与前级压强的关系
15
特性—抽速与气体种类的关系
因为在转速一定时,μ 大的气体固然其速率 比值大,因而轮叶的何 氏系数大,但它们在进 气管道的流导都因μ 增大而减小 S随√μ的变化比直线 略慢
抽速与气体种类关系
16
抽气性能
由泵的极限压力、抽速和前级压力等决定
在泵的出口侧气体处于分子流态时，泵的极限压力与 泵的叶列级数、泵吸入侧泵体内表面及转子的零件表 面的放气率，泵的抽速以及抽气腔的密封程度有关 泵的抽速则与工作轮叶列通道的几何参数以及工作轮 特性的合理匹配有关 在涡轮分子泵的排气侧，最后的工作轮的后边，前级 泵要保证在此处，处于分子流状态。在涡轮分子泵整 个吸入压力的范围内，前级泵的抽速不应该小于涡轮 分子泵在出口条件下的抽速
3
优点
激活快 能抗各种射线的照射 耐大气冲击﹐无气体存储和解吸效应 无油蒸气污染或污染很少﹐能获得清 洁的超高真空
4
应用领域
分析 (质谱分析仪, 电子显微镜等) 半导体工业 (电子零部件，集成电路，太阳能电池等) 光学/玻璃工业 (防热，防反射，反射，光学过滤涂层等) 涂层技术 (表面防护, 装饰性涂层, 显示器, 屏幕等) 真空冶炼 (真空焊, 真空烧结, 真空合金,真空炉等) 检漏技术 (真空设备, 车辆油箱, 安全气囊, 包装等) 科研设备 (核物理, 聚变反应研究, 激光应用等) 照明用具行业 (灯泡生产)
17
操作涡轮分子泵注意事项(一)
能在前级泵工作时（前级管接 通）和真空室处于真空状态时将涡轮 分子泵停掉，否则将会使油蒸气迅速 从前级管返到泵的清洁端 分子泵系统在停机充干燥气体前，一 定要先将分子泵却水关闭，且要从 泵的高真空端充气。决能从泵的前 级管进充气
18
操作涡轮分子泵注意事项(二)
选择系统前级泵的大小时，应使涡轮 分子泵的前级保持在分子状态下 能让涡轮分子泵在低于额定工作转 速下运 分子泵入口应装设防护网，以避免异 物进入泵内损坏泵转子和定子叶片
5
基本结构
带有进气口法兰的泵壳 动轮叶和静轮叶组成的涡轮排 有中频电动机和润滑油循环系统构成 的驱动装置
6
基本结构图（Varian）
7
基本结构图（Alcatel）
8
基本结构图（TG600M）
9
基本结构图（双转子）
10
静止叶轮(静子)作用
气体分子经第一个动轮叶作用后,除了少数未 与叶片相碰直接飞过去的以外,大部分与动 轮叶碰撞并获得近于轮叶的切向速率.这些 分子可直接进入第二个动轮叶,由于它们与 动轮叶间几乎没有相对速率,因此动轮叶对 它们不起作用.如果它们进入静轮叶,则因两 者有相对速率,就能发生碰撞并有往下飞行 的运动分量
1、突然停电或停泵 1、在泵转速降至最 时，泵内没有及时 大转度一半时，应 及时充入干燥气体 充入干燥气体 2、前级泵返流严重 2、降低前级泵返油 率
油蒸气返流
25
19
常见故障及排除方法(一)
故障 原因 排除方法
1、重新选配合适的 前级泵 2、查处并消除漏处 3、对泵体进行烘烤 除气，烘烤温度不 应高于150℃
1、前级泵不匹配， 抽气量不足 2、系统漏气 极限真空度低 3、泵体出气
20
常见故障及排除方法(二)
故障 原因 排除方法
1、泵在磁场中高速 1、避免泵在磁场中 运转，产生涡流导 运转，如必须在磁 场中运转最好使用 致叶片发热变形 运行中泵体及 隔磁材料，使其磁 转子发热，涡 场磁通密度小于30T 轮叶片变形 2、检查水冷或风冷 2、冷却系统漏气 系统，使之正常工 作
23
常见故障及排除方法(五)
故障 原因 排除方法
1、泵体未经彻底烘 1、低于150℃长时 间烘烤去气 烤除气 超高真空抽气 2、冷却水温过高或 2、冷却水温应低于 系统中的氢分 冷却系统故障使泵 14℃，运转中保证 压突然升高 冷却系统正常工作 温升高
24
常见故障及排除方法(六)
故障 原因 排除方法
11
特性—抽速与转速的关系
S=Gu
G是决定于几何形状的常数 u为动叶片的转速
由于抽速高时进气管道 流导的限制作用，抽速 随转速的增加比直线稍 慢
抽速与转速关系
12
特性—抽速与进口压强的关系
分子泵在分子流的 压强范围内,其抽速 几乎不变 当压强增高到不满 足分子流条件时(约 为2×10-1Pa),由于大 部分分子与轮叶不 能直接碰撞,抽速因 此迅速下降
21
常见故障及排除方法(三)
故障 原因 排除方法
1、装换保护网 1、泵口保护网损 坏，使泵内进入碎 涡轮叶片损坏 屑杂质 2、运转中泵口突然 2、设置自动保护装 置，在突发事件中 暴露大气 能自动切断电源
22
常见故障及排除方法(四)
故障 原因 排除方法
1、转子动平衡不好 1、重新进行转子动 平衡 2、轴承润滑不好或 2、检查并修复油 泵转动时震动 路，或更换轴承 轴承损坏 和噪声大 3、降低前级压力 3、前级压力过高 4、泵安放位置不正 4、按照使用说明书 正确安装 确
动量传输作用
碰撞于表面的分子离开表面时,获得与表面速率相 近的切向速率
利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分 子﹐使气体产生定向流动而抽气
2ຫໍສະໝຸດ Baidu
简介
1958﹐联邦德国的W.贝克首次提出 有实用价值的涡轮分子泵 压力范围：l0-2~l0-10 torr 抽气速率：50 ~ 9000 l / sec 用 途：高真空与超高真空抽气，可快 速达到高真空状态
分子泵抽速曲线
13
特性—压缩比与转速及相对分子质量的关系
K=exp(Gu√μ)
G是决定于几何形状的常数 u为动叶片的转速 μ为相对分子质量
同一转速下,大气体分子 压缩比大,极限真空高 分子泵极限真空中以轻 分子为主
压缩比与转速及分子相对质量关系
14
特性—压缩比与前级压强的关系
当前级压强满足一定要 求时,分子泵工作稳定, 压缩比保持常数 当前级压强上升到1Pa 时,小质量数的分子压缩 比开始下降,当前级压强 上升到数十帕时,压缩比 急剧下降,分子泵便不能 工作
压缩比与前级压强的关系
15
特性—抽速与气体种类的关系
因为在转速一定时,μ 大的气体固然其速率 比值大,因而轮叶的何 氏系数大,但它们在进 气管道的流导都因μ 增大而减小 S随√μ的变化比直线 略慢
抽速与气体种类关系
16
抽气性能
由泵的极限压力、抽速和前级压力等决定
在泵的出口侧气体处于分子流态时，泵的极限压力与 泵的叶列级数、泵吸入侧泵体内表面及转子的零件表 面的放气率，泵的抽速以及抽气腔的密封程度有关 泵的抽速则与工作轮叶列通道的几何参数以及工作轮 特性的合理匹配有关 在涡轮分子泵的排气侧，最后的工作轮的后边，前级 泵要保证在此处，处于分子流状态。在涡轮分子泵整 个吸入压力的范围内，前级泵的抽速不应该小于涡轮 分子泵在出口条件下的抽速
3
优点
激活快 能抗各种射线的照射 耐大气冲击﹐无气体存储和解吸效应 无油蒸气污染或污染很少﹐能获得清 洁的超高真空
4
应用领域
分析 (质谱分析仪, 电子显微镜等) 半导体工业 (电子零部件，集成电路，太阳能电池等) 光学/玻璃工业 (防热，防反射，反射，光学过滤涂层等) 涂层技术 (表面防护, 装饰性涂层, 显示器, 屏幕等) 真空冶炼 (真空焊, 真空烧结, 真空合金,真空炉等) 检漏技术 (真空设备, 车辆油箱, 安全气囊, 包装等) 科研设备 (核物理, 聚变反应研究, 激光应用等) 照明用具行业 (灯泡生产)
17
操作涡轮分子泵注意事项(一)
能在前级泵工作时（前级管接 通）和真空室处于真空状态时将涡轮 分子泵停掉，否则将会使油蒸气迅速 从前级管返到泵的清洁端 分子泵系统在停机充干燥气体前，一 定要先将分子泵却水关闭，且要从 泵的高真空端充气。决能从泵的前 级管进充气
18
操作涡轮分子泵注意事项(二)
选择系统前级泵的大小时，应使涡轮 分子泵的前级保持在分子状态下 能让涡轮分子泵在低于额定工作转 速下运 分子泵入口应装设防护网，以避免异 物进入泵内损坏泵转子和定子叶片
5
基本结构
带有进气口法兰的泵壳 动轮叶和静轮叶组成的涡轮排 有中频电动机和润滑油循环系统构成 的驱动装置
6
基本结构图（Varian）
7
基本结构图（Alcatel）
8
基本结构图（TG600M）
9
基本结构图（双转子）
10
静止叶轮(静子)作用
气体分子经第一个动轮叶作用后,除了少数未 与叶片相碰直接飞过去的以外,大部分与动 轮叶碰撞并获得近于轮叶的切向速率.这些 分子可直接进入第二个动轮叶,由于它们与 动轮叶间几乎没有相对速率,因此动轮叶对 它们不起作用.如果它们进入静轮叶,则因两 者有相对速率,就能发生碰撞并有往下飞行 的运动分量
1、突然停电或停泵 1、在泵转速降至最 时，泵内没有及时 大转度一半时，应 及时充入干燥气体 充入干燥气体 2、前级泵返流严重 2、降低前级泵返油 率
油蒸气返流
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常见故障及排除方法(一)
故障 原因 排除方法
1、重新选配合适的 前级泵 2、查处并消除漏处 3、对泵体进行烘烤 除气，烘烤温度不 应高于150℃
1、前级泵不匹配， 抽气量不足 2、系统漏气 极限真空度低 3、泵体出气
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常见故障及排除方法(二)
故障 原因 排除方法
1、泵在磁场中高速 1、避免泵在磁场中 运转，产生涡流导 运转，如必须在磁 场中运转最好使用 致叶片发热变形 运行中泵体及 隔磁材料，使其磁 转子发热，涡 场磁通密度小于30T 轮叶片变形 2、检查水冷或风冷 2、冷却系统漏气 系统，使之正常工 作
23
常见故障及排除方法(五)
故障 原因 排除方法
1、泵体未经彻底烘 1、低于150℃长时 间烘烤去气 烤除气 超高真空抽气 2、冷却水温过高或 2、冷却水温应低于 系统中的氢分 冷却系统故障使泵 14℃，运转中保证 压突然升高 冷却系统正常工作 温升高
24
常见故障及排除方法(六)
故障 原因 排除方法
11
特性—抽速与转速的关系
S=Gu
G是决定于几何形状的常数 u为动叶片的转速
由于抽速高时进气管道 流导的限制作用，抽速 随转速的增加比直线稍 慢
抽速与转速关系
12
特性—抽速与进口压强的关系
分子泵在分子流的 压强范围内,其抽速 几乎不变 当压强增高到不满 足分子流条件时(约 为2×10-1Pa),由于大 部分分子与轮叶不 能直接碰撞,抽速因 此迅速下降
21
常见故障及排除方法(三)
故障 原因 排除方法
1、装换保护网 1、泵口保护网损 坏，使泵内进入碎 涡轮叶片损坏 屑杂质 2、运转中泵口突然 2、设置自动保护装 置，在突发事件中 暴露大气 能自动切断电源
22
常见故障及排除方法(四)
故障 原因 排除方法
1、转子动平衡不好 1、重新进行转子动 平衡 2、轴承润滑不好或 2、检查并修复油 泵转动时震动 路，或更换轴承 轴承损坏 和噪声大 3、降低前级压力 3、前级压力过高 4、泵安放位置不正 4、按照使用说明书 正确安装 确