小型涡轮分子泵动叶片设计与制造技术研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

小型涡轮分子泵动叶片设计与制造技术研究

本文从结构设计角度分析了叶片轴向高度h、节距a、叶片角α、叶片数z、叶片厚度δ 等结构参数对压缩比的影响，并基于分析结论提出了薄叶片分子泵叶轮的设计思想;采用有限元计算分析涡轮分子泵运行时叶片的应力状态，获知叶片工作时产生的应力几乎与叶片厚度无关，从而为薄叶片的设计提供在强度理论方面的支持;最后，通过工艺优化，试制出薄叶片的小型涡轮分子泵，该试制件在测试中转速达到了60000 rpm，使用效果良好。

涡轮分子泵是一种高真空获得设备，用于提供清洁的高真空环境，在电

子工业、光学工程、表面科学等领域获得广泛应用。小型涡轮分子泵以其体积小，质量轻，功耗少等优势，常用于要求真空度而不强调抽速的设备或仪器中，比如作为质谱分析仪与检漏仪的真空获得设备。

涡轮分子泵以叶轮组作为其抽气的执行机构，叶轮组由交替排列的动、

静叶轮组成，工作时动叶轮高速旋转，其速度接近分子热运动速度，而静叶轮保持静止。本文针对某小型分子泵应用需求，对其动叶轮的设计与加工成型技术进行了研究。

1、叶片设计涡轮分子泵的抽气特性主要体现为泵的抽速和压缩比，而泵的压缩比与叶轮级数成指数关系，增加叶轮级数可大大提高泵的压缩比。工业设计中，通常希望各级叶轮的叶片轴向高度h 尽量小，这样使得有限空间内可放置尽量多列的叶轮，从而获得更高的压缩比。对于动叶轮，叶片轴向高度h 主要由节距a 和叶片角α 确定的(忽略叶片厚度影响)，即如式(1)。

叶片间的节距近似等于叶顶圆周长与叶片数z 的商。因此叶片轴向高度可写为下式：