Pfeiffer Vacuum

4.9.1 设计/工作原理

普发真空于 1958 年由 W. Becker 博士开发涡轮分子泵并获 得专利。涡轮分子泵属于动能真空泵的范畴。它们的设计类 似于涡轮机的设计。多级、具有叶盘的涡轮状转子在壳体内 旋转。涡轮机或压缩机的叶片被统称为叶片装置。转子盘之 间插入的倒置镜是具有类似几何形状的叶片定子盘。

轴承

通过两个球轴承安装涡轮分子泵转子轴需要将两个球轴承都 安排在前真空侧,因为轴承中有润滑剂。这导致转子凭借其 较大质量产生的单边(悬臂)支撑。

混合轴承支撑就转子动力学而言在这方面有优势。混合轴承 指定在一个单一泵中使用两个轴承的概念。在这种情况下, 油润滑球轴承安装在前真空侧上轴的端部,且高真空侧配备 了免维护和无磨损的永磁轴承,其将转子置于径向中心位 置。润滑前真空侧轴承的油包含在工作液储罐中。小型安全 轴承布置在磁轴承转子内。在正常工作期间,轴颈在该轴承 内自由旋转。如果存在强劲的径向冲击,安全轴承则稳定转 子并只短时间转动。如果转子失去平衡,轴两端的轴承将比 浮动轴承的情况下产生显著较低的轴承应力振动力。高真空 侧的磁轴承对振动完全不敏感。因此,只有非常小的振动力 被传输到壳体上。而且,这无需悬臂概念中较大的两个轴 承,其较大尺寸限制了转速。

法兰直径为 100 mm 的大型泵另外使用被称为 5 轴磁轴承的 轴承 [24]。通过距离传感器和电磁体实现的数字电气控制使 转子悬浮。涡轮转子运动的自由度可连续监控并实时调整。 转子与壳体之间无机械接触将泵产生的振动保持在低水平。 转子围绕其自身的惯性轴线自转。由于一侧涂层或腐蚀(如 在等离子刻蚀中)产生的任何不平衡可在广泛的限制内抵 消。

除前级真空侧无油外,无磨损和免维护是另一个优势。在停 电的情况下,通过泵的旋转能量为磁轴承供电。这使得停电 可以很容易地桥接数分钟。如果停电持续时间较长,通过使 用集成的安全轴承,转子将以非常低的速度安全停止。在系 统故障期间,安全轴承关闭转子,以避免对泵造成任何损 坏。

电动机/驱动器

能够提供旋转频率高达 1,500 Hz (90,000 rpm) 的无刷直流电 动机用于驱动转子。这使得叶片速度是泵送气体所必需的。

如今,驱动器通常都是直接连接到泵上。电源是 24、48 或 72 伏的直流电,通过外部电源包或集成在泵的电子单元中的 电源包产生电流。

涡轮转子的自由度

图 4.21: 涡轮转子的自由度

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