Pfeiffer Vacuum

4.9.1.2 Holweck 级工作原理

Holweck 级(图 4.26)是多级 Gaede 类型的分子泵, 具有螺旋形泵通道。由于转子的旋转,进入泵通道的气体分 子接收到通道方向的刺激速度。回流损失的出现是因为挡板 之间的间隙,该挡板将 Holweck 通道彼此隔离并将其与转子 隔离。间隙的宽度必须保持较小,以减少回流。绕定子 (2) 中螺旋形通道旋转的圆柱形套筒 (1) 用作 Holweck 级。将定 子安排在转子的内外使得两个 Holweck 级很容易集成在同一 泵内。这意味着,被置换的气体粒子通过定子通道被输送到 转子的外部,然后通过另外的定子通道被输送到转子的内 部,直到它们通过收集通道被输送回到前级泵。一些现代涡 轮分子泵具有几个这样的“褶状”Holweck 级。

Holweck 级的抽速 $S_0$ 等于:

\[S_0=\frac{1}{2} \cdot b \cdot h \cdot v \cdot \mbox{cos}\alpha \]

公式 4-12: Holweck 级的抽速

其中, $b \cdot h$ 是通道横截面, $v \cdot \mbox{cos}\alpha$ 是通道方向的速度组成。

压缩比因通道长度 $L$ 和速度 $v \cdot \mbox{cos}\alpha$ 以指数方式增长 [4]:

\[K_0=\frac{v \cdot \mbox{cos}\alpha \cdot L}{\bar{c} \cdot g \cdot h} \mbox{with 1 < g < 3}\]

公式 4-13: Holweck 级压缩比

使用该公式得到的值在实际 Holweck 级中无法实现,因为从 相邻通道经过挡板的回流急剧降低了压缩比,而且这种影响 没有考虑在 公式 4-13 内。

为使用最终压力在 0.5 和 5 hPa 之间的隔膜泵建立涡轮分子 泵站,涡轮分子泵站目前配备了 Holweck 级。这些类型的泵 被称为涡轮拖式泵。由于产生低底压因涡轮分子泵的高预压 而只需低抽速,排量通道,特别是通道高度以及转子之间的 间隙可以保持得极小,从而仍然在 1 hPa 范围内提供分子 流。同时,这使氮的压缩比增加了所需的 103 因数。从图 4.27中可以看出,压缩比曲线向较高压力移动了大约 10 的二 次幂。

纯涡轮分子泵和涡轮拖式泵的压缩比

图 4.27: 纯涡轮分子泵和涡轮拖式泵的压缩比

对于专为高气体吞吐量而设计的涡轮分子泵,提供了折中方 案,其中涉及到气体吞吐量、前真空兼容性以及粒子耐受 性,且 Holweck 级中间隙之间的距离增大了。

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