逆扩散式多抽气口分子泵的制作方法

1.本发明涉及真空获得设备技术领域，具体地，涉及一种逆扩散式多抽气口分子泵。


背景技术：

2.分子泵作为主流真空获得设备，是检漏仪等高端分析仪器的重要配套设备。该类仪器使用时，往往需要多个腔室都要达到相应真空状态，要求具备逆扩散能力(如检漏仪需要小分子气体逆扩散进主质谱腔室)，同时为保证分析精准度，转子运转稳定性、真空洁净度要求更高。若采用传统分子泵，需同时配备多台，使用成本高，不具备逆扩散能力，难以满足仪器使用需求，传统转子动力学特性差、机械轴承油脂挥发，影响仪器精度。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种逆扩散式多抽气口分子泵。
4.根据本发明提供的一种逆扩散式多抽气口分子泵，包括：泵体，所述泵体内设置有转子组件以及定子组件；
5.所述转子组件包括驱动组件、内碳纤维筒以及外碳纤维筒，所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒间隔设置在所述驱动组件上，所述驱动组件通过所述定子组件进行驱动；
6.所述内碳纤维筒位于所述外碳纤维筒内，所述泵体内侧壁上设置有内螺旋件和外螺旋件，所述内螺旋件位于所述内碳纤维筒内，所述外螺旋件位于所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒之间。
7.优选的，所述转子组件还包括多个动叶片，多个所述动叶片间隔设置在所述驱动组件上；
8.所述泵体内侧壁上设置有多个静叶片，多个所述静叶片间隔设置在所述泵体内侧壁上；
9.多个所述动叶片和多个所述静叶片相互交错设置。
10.优选的，所述驱动组件包括主轴结构、电机转子以及基础件；所述定子组件为电机定子；
11.所述主轴结构的两端转动设置在所述泵体上，所述电机转子和所述基础件设置在所述主轴结构上；所述电机转子位于所述电机定子内；
12.所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒间隔设置在所述基础件上；所述动叶片间隔设置在所述主轴结构上。
13.优选的，所述泵体内设置有中心柱，所述中心柱的一端设置有内磁环；
14.所述主轴结构靠近所述中心柱的一端设置有转动凹槽，所述转动凹槽的内侧壁上设置有外磁环，所述内磁环位于所述外磁环内；
15.所述内磁环和所述外磁环构成非触式永磁轴承结构，所述中心柱通过所述非触式永磁轴承结构对所述主轴结构进行约束支承。
16.优选的，所述主轴结构包括第一主轴分件和第二主轴分件；
17.所述第一主轴分件设置在所述第二主轴分件的一端，所述第一主轴分件靠近所述中心柱设置，所述转动凹槽设置在所述第一主轴分件上；所述第二主轴分件的另一端转动设置在所述泵体上；
18.所述动叶片和所述基础件设置在所述第一主轴分件，所述电机转子设置在所述第二主轴分件上。
19.优选的，所述泵体包括泵壳和底座，所述底座设置在所述泵壳的一端；
20.所述底座上设置有轴承座，所述轴承座内设置有机械轴承，所述第二主轴分件的另一端通过所述机械轴承设置在所述轴承座上。
21.优选的，所述转子组件的转动轴线方向为第一方向，
22.所述静叶片和所述动叶片的长度方向沿第二方向设置，所述第二方向与所述第一方向相垂直；
23.所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒的中轴线沿所述第一方向设置。
24.优选的，所述静叶片和所述动叶片构成涡轮级结构；
25.所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒构成牵引级结构；
26.所述泵体上设置有第一进气口、第二进气口以及第三进气口；
27.所述第一进气口设置在所述泵体的一端；所述第二进气口对应所述涡轮级结构设置；所述第三进气口对应所述牵引级结构设置；
28.所述第一进气口用于正向进气，所述第二进气口用于逆扩散回流和正向进气，所述第三进气口用于逆扩散回流和正向进气。
29.优选的，所述泵体上设置有排气口，所述排气口对应所述内螺旋件设置。
30.优选的，所述静叶片和所述动叶片之间形成第一气体通道；
31.所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒之间形成第二气体通道；
32.所述第一进气口用于对所述第一气体通道正向进气；所述第二进气口通过所述第一气体通道正向进气和逆扩散回流；所述第三进气口通过所述第一通道逆扩散回流，所述第三进气口通过第二进气通道正向进气。
33.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
34.1、本发明将转子组件优化设计，轻质高强，精度高，振动小；非接触式永磁轴承作为转子组件上半部分高真空处的约束支承，无磨损，可靠性高，可提供更洁净的真空环境；
35.2、本发明的泵壳上的进气口可定制设计，接口灵活，可同时为多个腔室抽真空，具备逆扩散能力，完全匹配相关仪器需求，用户只需采购一台泵可起到以往2～3台泵的效果，有效降低使用成本。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1为本发明的逆扩散式多抽气口分子泵的剖面结构示意图。
38.图中示出：
39.泵体1
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内螺旋件12
40.中心柱2
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外螺旋件13
41.内磁环3
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电机定子14
42.外磁环4
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电机转子15
43.第一主轴分件5
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轴承座16
44.第二主轴分件6
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机械轴承17
45.动叶片7
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底座18
46.静叶片8
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第一进气口19
47.基础件9
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第二进气口20
48.外碳纤维筒10
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第三进气口21
49.内碳纤维筒11排气口22
具体实施方式
50.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
51.实施例1：
52.如图1所示，本实施例提供一种逆扩散式多抽气口分子泵，包括：泵体1，泵体1内设置有转子组件以及定子组件，转子组件包括驱动组件、内碳纤维筒11以及外碳纤维筒10，内碳纤维筒11和外碳纤维筒10间隔设置在驱动组件上，驱动组件通过定子组件进行驱动，内碳纤维筒11位于外碳纤维筒10内，泵体1内侧壁上设置有内螺旋件12和外螺旋件13，内螺旋件12位于内碳纤维筒11内，外螺旋件13位于内碳纤维筒11和外碳纤维筒10之间。
53.静叶片8和动叶片7构成涡轮级结构，内碳纤维筒11和外碳纤维筒10构成牵引级结构，泵体1上设置有第一进气口19、第二进气口20以及第三进气口21，第一进气口19设置在泵体1的一端；第二进气口20对应涡轮级结构设置；第三进气口21对应牵引级结构设置，第一进气口19用于正向进气，第二进气口20用于逆扩散回流和正向进气，第三进气口21用于逆扩散回流和正向进气。泵体1上设置有排气口22，排气口22对应内螺旋件12设置。
54.静叶片8和动叶片7之间形成第一气体通道，内碳纤维筒11和外碳纤维筒10之间形成第二气体通道，第一进气口19用于对第一气体通道正向进气；第二进气口20通过第一气体通道正向进气和逆扩散回流，第三进气口21通过第一通道逆扩散回流，第三进气口21通过第二进气通道正向进气。
55.转子组件的转动轴线方向为第一方向，静叶片8和动叶片7的长度方向沿第二方向设置，第二方向与第一方向相垂直，内碳纤维筒11和外碳纤维筒10的中轴线沿第一方向设置。
56.转子组件还包括多个动叶片7，多个动叶片7间隔设置在驱动组件上，泵体1内侧壁上设置有多个静叶片8，多个静叶片8间隔设置在泵体1内侧壁上，多个动叶片7和多个静叶片8相互交错设置。
57.驱动组件包括主轴结构、电机转子15以及基础件9，定子组件为电机定子14，主轴结构的两端转动设置在泵体1上，电机转子15和基础件9设置在主轴结构上，电机转子15位于电机定子14内，内碳纤维筒11和外碳纤维筒10间隔设置在基础件9上；动叶片7间隔设置
在主轴结构上。泵体1内设置有中心柱2，中心柱2的一端设置有内磁环3，主轴结构靠近中心柱2的一端设置有转动凹槽，转动凹槽的内侧壁上设置有外磁环4，内磁环3位于外磁环4内，内磁环3和外磁环4构成非触式永磁轴承结构，中心柱2通过非触式永磁轴承结构对主轴结构进行约束支承。
58.主轴结构包括第一主轴分件5和第二主轴分件6，第一主轴分件5设置在第二主轴分件6的一端，第一主轴分件5靠近中心柱2设置，转动凹槽设置在第一主轴分件5上；第二主轴分件6的另一端转动设置在泵体1上，动叶片7和基础件9设置在第一主轴分件5，电机转子15设置在第二主轴分件6上。泵体1包括泵壳和底座18，底座18设置在泵壳的一端，底座18上设置有轴承座16，轴承座16内设置有机械轴承17，第二主轴分件6的另一端通过机械轴承17设置在轴承座16上。
59.实施例2：
60.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
61.如图1所示，本实施例提供一种逆扩散式多抽气口分子泵，包括方泵体1、中心柱2、永磁轴承、转子组件、静叶片8、外螺旋件13、内螺旋件12、电机定子14、轴承座16、机械轴承17、底座18等。转子组件由动叶片7、外磁环4、第一主轴分件5、第二主轴分件6、基础件9、外碳纤维筒10、内碳纤维筒11、电机转子15装配组成。
62.电机定子14、内螺旋件12、底座18安装成一体。转子组件上动叶片7和静叶片8组成涡轮级，外碳纤维筒10、内碳纤维筒11和内螺旋件12、外螺旋件13组成牵引级。转子组件上下两端分别由内磁环3、外磁环4组成的非触式永磁轴承和机械轴承17约束支承，由其上电机转子15在电机定子14磁力牵引下高速旋转。方泵体1上设计有多个进气口，具备气体逆扩散能力，满足相关仪器使用需求。
63.第一主轴分件5采用航空铝合金材料，第二主轴分件6采用高强度合金钢材料，二者过盈配合后整体加工，质量分布合理，惯量小，具有高稳定性。
64.动叶片7、外磁环4、第一主轴分件5、第二主轴分件6、基础件9、外碳纤维筒10和内碳纤维筒11从内到外，依次采用小过盈量热套装配组成的转子组件，回转精度可达0.01mm以内。
65.永磁轴承包含内、外磁环3、4，堆叠而成，材料选用永磁钐钴材料。
66.内磁环3安装在中心柱上，固定在方泵体1上，外磁环5过盈安装在转子组件上，内、外磁环3、4无接触，通过磁力抵抗均匀约束支承，无磨损，洁净度高。
67.外碳纤维筒10和内碳纤维筒11采用轻质高强的碳纤维增强材料，在超高速旋转时抵抗离心力，径向刚性强，变形小。
68.动叶片7和静叶片8的数量(影响各进气口抽气性能)、方泵体1上进气口可定制设计，接口灵活，可完全匹配相关仪器需求，有效降低使用成本。
69.方泵体1的第一进气口19、第二进气口20处于涡轮级，第三进气口21处于牵引级，可同时持续从第一进气口19、第二进气口20、第三进气口21抽取气体，最终从排气口22排出，满足多个腔室真空需求。
70.方泵体1的第二进气口20和第三进气口21在抽气时，具备正向排气和逆扩散回流的能力。
71.本实施例所提供的逆扩散式多抽气口分子泵工作状态如下：转子组件上下两端分
别由内、外磁环组成的非触式永磁轴承和机械轴承约束支承，由其上电机转子在电机定子磁力牵引下高速旋转。转子组件上动叶片和静叶片组成涡轮级，内、外碳纤维筒和内、外螺旋件组成牵引级。方泵体上设计有三个进气口，其中第一进气口、第二进气口在涡轮级，第三进气口在牵引级，三个进气口可同时正向进气抽真空并从排气口排出，三个进气口抽气性能递减，同时具备气体逆扩散能力，即部分气体反向进气，最终从进气口1进入质谱腔室，供仪器分析检测，正向进气及逆扩散回流见图1中的箭头方向。
72.本发明所提供的分子泵，转子组件优化设计，轻质高强，精度高，振动小；非接触式永磁轴承作为转子组件上半部分高真空处的约束支承，无磨损，可靠性高，可提供更洁净的真空环境；泵壳上进气口可定制设计，接口灵活，可同时为多个腔室抽真空，具备逆扩散能力，完全匹配相关仪器需求，用户只需采购一台泵可起到以往2～3台泵的效果，有效降低使用成本。
73.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
74.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，包括：泵体(1)，所述泵体(1)内设置有转子组件以及定子组件；所述转子组件包括驱动组件、内碳纤维筒(11)以及外碳纤维筒(10)，所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)间隔设置在所述驱动组件上，所述驱动组件通过所述定子组件进行驱动；所述内碳纤维筒(11)位于所述外碳纤维筒(10)内，所述泵体(1)内侧壁上设置有内螺旋件(12)和外螺旋件(13)，所述内螺旋件(12)位于所述内碳纤维筒(11)内，所述外螺旋件(13)位于所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)之间。2.根据权利要求1所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述转子组件还包括多个动叶片(7)，多个所述动叶片(7)间隔设置在所述驱动组件上；所述泵体(1)内侧壁上设置有多个静叶片(8)，多个所述静叶片(8)间隔设置在所述泵体(1)内侧壁上；多个所述动叶片(7)和多个所述静叶片(8)相互交错设置。3.根据权利要求2所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述驱动组件包括主轴结构、电机转子(15)以及基础件(9)；所述定子组件为电机定子(14)；所述主轴结构的两端转动设置在所述泵体(1)上，所述电机转子(15)和所述基础件(9)设置在所述主轴结构上；所述电机转子(15)位于所述电机定子(14)内；所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)间隔设置在所述基础件(9)上；所述动叶片(7)间隔设置在所述主轴结构上。4.根据权利要求3所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述泵体(1)内设置有中心柱(2)，所述中心柱(2)的一端设置有内磁环(3)；所述主轴结构靠近所述中心柱(2)的一端设置有转动凹槽，所述转动凹槽的内侧壁上设置有外磁环(4)，所述内磁环(3)位于所述外磁环(4)内；所述内磁环(3)和所述外磁环(4)构成非触式永磁轴承结构，所述中心柱(2)通过所述非触式永磁轴承结构对所述主轴结构进行约束支承。5.根据权利要求4所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述主轴结构包括第一主轴分件(5)和第二主轴分件(6)；所述第一主轴分件(5)设置在所述第二主轴分件(6)的一端，所述第一主轴分件(5)靠近所述中心柱(2)设置，所述转动凹槽设置在所述第一主轴分件(5)上；所述第二主轴分件(6)的另一端转动设置在所述泵体(1)上；所述动叶片(7)和所述基础件(9)设置在所述第一主轴分件(5)，所述电机转子(15)设置在所述第二主轴分件(6)上。6.根据权利要求5所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述泵体(1)包括泵壳和底座(18)，所述底座(18)设置在所述泵壳的一端；所述底座(18)上设置有轴承座(16)，所述轴承座(16)内设置有机械轴承(17)，所述第二主轴分件(6)的另一端通过所述机械轴承(17)设置在所述轴承座(16)上。7.根据权利要求2所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述转子组件的转动轴线方向为第一方向，所述静叶片(8)和所述动叶片(7)的长度方向沿第二方向设置，所述第二方向与所述第
一方向相垂直；所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)的中轴线沿所述第一方向设置。8.根据权利要求2所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述静叶片(8)和所述动叶片(7)构成涡轮级结构；所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)构成牵引级结构；所述泵体(1)上设置有第一进气口(19)、第二进气口(20)以及第三进气口(21)；所述第一进气口(19)设置在所述泵体(1)的一端；所述第二进气口(20)对应所述涡轮级结构设置；所述第三进气口(21)对应所述牵引级结构设置；所述第一进气口(19)用于正向进气，所述第二进气口(20)用于逆扩散回流和正向进气，所述第三进气口(21)用于逆扩散回流和正向进气。9.根据权利要求8所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述泵体(1)上设置有排气口(22)，所述排气口(22)对应所述内螺旋件(12)设置。10.根据权利要求8所述的逆扩散式多抽气口分子泵，其特征在于，所述静叶片(8)和所述动叶片(7)之间形成第一气体通道；所述内碳纤维筒(11)和所述外碳纤维筒(10)之间形成第二气体通道；所述第一进气口(19)用于对所述第一气体通道正向进气；所述第二进气口(20)通过所述第一气体通道正向进气和逆扩散回流；所述第三进气口(21)通过所述第一通道逆扩散回流，所述第三进气口(21)通过第二进气通道正向进气。

技术总结
本发明提供了一种逆扩散式多抽气口分子泵，包括：泵体，所述泵体内设置有转子组件以及定子组件；所述转子组件包括驱动组件、内碳纤维筒以及外碳纤维筒，所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒间隔设置在所述驱动组件上，所述驱动组件通过所述定子组件进行驱动；所述内碳纤维筒位于所述外碳纤维筒内，所述泵体内侧壁上设置有内螺旋件和外螺旋件，所述内螺旋件位于所述内碳纤维筒内，所述外螺旋件位于所述内碳纤维筒和所述外碳纤维筒之间。本发明将转子组件优化设计，轻质高强，精度高，振动小。振动小。振动小。


技术研发人员：宁远涛 景加荣 黄涛 张延顺 陈琦 那莉莉
受保护的技术使用者：上海裕达实业有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/1