本文對(duì)使用渦輪分子泵時(shí)出現(xiàn)的最常見(jiàn)問(wèn)題為您一一介紹，并為您提供方案，避免這些問(wèn)題的發(fā)生。

　　渦輪分子泵是高或超高真空泵，主要由轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部分組成。一個(gè)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子盤(pán)和一個(gè)靜止的定子盤(pán)組成了一個(gè)泵級(jí)，泵級(jí)產(chǎn)生一個(gè)特定的壓縮比。通過(guò)連續(xù)開(kāi)啟增加壓縮效果的多個(gè)泵級(jí)，可以獲得高達(dá)10¹³的壓縮比。例如，現(xiàn)代真空泵在后側(cè)使用霍爾維克級(jí)(Holweck)，減少了渦輪級(jí)的數(shù)量而不影響壓縮效果。與此同時(shí)，一些生產(chǎn)商可能將允許的前級(jí)管道壓力增加至30hPa 以上，極大減小了前級(jí)泵的尺寸，并可首次使用隔膜泵。

　　無(wú)額外壓縮級(jí)的渦輪泵可用于易凝結(jié)、升華以及形成顆粒的過(guò)程，因?yàn)楠M窄的縫隙可導(dǎo)致沉積、機(jī)械損傷或堵塞。

1、前級(jí)真空壓力

　　對(duì)于帶有額外壓縮級(jí)的渦輪分子泵，其前真空壓力可以上升至30 hPa以上。對(duì)于帶有純渦輪級(jí)的分子泵，最大前真空壓力為2-3 hPa，但是這取決于抽送氣體的種類(lèi)，如氮?dú)鉃? hPa，氫氣為0.5 hPa。

　　由于泵的過(guò)熱，超過(guò)生產(chǎn)商指定的最大壓力會(huì)導(dǎo)致軸承受損，情況嚴(yán)重的甚至?xí)��?dǎo)致徹底失效。氣體摩擦上升過(guò)高，且額外產(chǎn)生的壓縮熱無(wú)法消散。對(duì)于軸承和轉(zhuǎn)子溫度未受監(jiān)測(cè)的泵，這尤其重要，且在很多情況下，是不可避免的。通過(guò)使用最終壓力為 2-5 hPa 的隔膜泵，操作員就可這帶動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行。除了隔膜泵，干式泵沒(méi)有任何出口閥門(mén)。如果前級(jí)泵發(fā)生故障，將從前級(jí)側(cè)對(duì)處理室進(jìn)行排氣，而且，如果由此導(dǎo)致渦輪分子泵速度的下降并沒(méi)有因前級(jí)壓力的快速上升而引發(fā)自動(dòng)排氣過(guò)程。由于外殼中所謂的直升飛機(jī)效應(yīng)，大型處理室的突然排氣會(huì)導(dǎo)致渦輪分子泵轉(zhuǎn)子受損。

　　為保護(hù)渦輪分子泵不受損傷，生產(chǎn)商還提供了一個(gè)安全閥，在前級(jí)泵或前級(jí)真空失效的情況下，安全閥就會(huì)立即關(guān)閉處理室的排氣裝置。

　　關(guān)閉時(shí)間必須相對(duì)較短。如可進(jìn)行前級(jí)壓力測(cè)量，真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.mp99x.cn/)認(rèn)為可利用壓力上升或前級(jí)泵故障信號(hào)來(lái)對(duì)安全閥進(jìn)行控制和操作。

2、標(biāo)注排氣管道的尺寸

　　建議至少按照泵的標(biāo)稱(chēng)尺寸安裝排氣管道和閥門(mén)，因?yàn)椴涣剂鲗?dǎo)值會(huì)導(dǎo)致抽速顯著下降。以下是稍加夸大的案例，以說(shuō)明在直徑為25 mm、長(zhǎng)度為100 mm 的進(jìn)氣管內(nèi)電導(dǎo)值損失所造成的影響。渦輪分子泵有效抽速與標(biāo)稱(chēng)抽速：

　　60 l/s：10 l/s

　　5000 l/s：14 l/s

　　由此可以看出，80 倍大的渦輪分子泵僅能產(chǎn)生40% 以上的抽速。

3、高真空和前真空連接

　　如果分子泵的高真空法蘭連接至接受器，則有必要讓前級(jí)管道更為靈活。如果前級(jí)管道為固定連接，則泵殼受熱后無(wú)法膨脹，導(dǎo)致不當(dāng)?shù)牟牧蠎?yīng)力。在該固定連接中，轉(zhuǎn)子無(wú)法自由移動(dòng)，且遺留下來(lái)的細(xì)微不平衡隨著時(shí)間的推移會(huì)造成軸承故障，并會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受損。

　　保持渦輪分子泵平衡性可以確保低振動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和最佳的軸承耐用性。在正常啟動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，他們通過(guò)某種特定的共振頻率。如果這些共振頻率夠刺激真空室、框架或整個(gè)系統(tǒng)的固有頻率，他們就可以促進(jìn)頻率振幅的顯著提升;在這種頻率下，泵開(kāi)始劇烈振動(dòng)并發(fā)出非常大的聲音。頻繁在這些共振頻率區(qū)域運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受損，且可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備或內(nèi)置振動(dòng)敏感元件損壞。即便是帶有磁軸承的渦輪分子泵也不例外。因此，最好確定系統(tǒng)的固有頻率，并就相關(guān)數(shù)值向制造商進(jìn)行咨詢(xún)。通過(guò)加固、增加額外重量或變換設(shè)計(jì)方案等可以避免振動(dòng)的發(fā)生。

4、安全連接高真空法蘭/真空室

　　渦輪分子泵，尤其是抽速在1000 l/s 以上、帶有磁軸承和鐘形轉(zhuǎn)子的較大渦輪分子泵，在額定轉(zhuǎn)速下具有較高的扭矩，在轉(zhuǎn)子碰撞時(shí)，速度會(huì)以毫秒為單位降級(jí)。如果真空室布局不當(dāng)且渦輪分子泵直接安裝在其上時(shí)，則會(huì)發(fā)生真空室變形的情況，情況最嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成渦輪分子泵扭曲，甚至?xí)�與真空室法蘭脫離。

　　近年來(lái)，主要受到半導(dǎo)體工業(yè)的驅(qū)動(dòng)，泵制造商已經(jīng)通過(guò)碰撞實(shí)驗(yàn)和控制分析對(duì)泵殼和入口法蘭上的力矩和受力進(jìn)行了確定和測(cè)試。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連接到真空室的法蘭原則上應(yīng)該按ISO-F 執(zhí)行。通過(guò)長(zhǎng)圓孔及使用ISO-CF 與固定螺釘，防止帶ISO-F 法蘭的泵發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　泵生產(chǎn)商會(huì)提供所謂的安裝套件，其中包含所需材料等級(jí)足夠數(shù)量的夾子和固定螺釘以及合適的定心環(huán)。只有這樣才能卻能確保在碰撞時(shí)連接保持完好、密封。必須嚴(yán)格遵守操作手冊(cè)上的生產(chǎn)商說(shuō)明。

5、碎片保護(hù)

　　最后在渦輪分子泵的高真空法蘭上插入防護(hù)罩，以避免墜落碎片損壞轉(zhuǎn)子。根據(jù)電導(dǎo)損耗，抽速降低達(dá)30%，具體視氣體類(lèi)型而定。如可能，渦輪分子泵應(yīng)該在真空室內(nèi)倒置放置，因?yàn)楫愇飼?huì)因重力而掉落下來(lái)。確保泵可用于高空作業(yè)。

6、烘烤泵

　　當(dāng)烘烤泵時(shí)，務(wù)必遵守生產(chǎn)商規(guī)定的最大高真空法蘭溫度為120°C 的要求。超過(guò)允許的溫度會(huì)導(dǎo)致泵過(guò)熱，并會(huì)造成軸承或轉(zhuǎn)子受損。烘烤時(shí)，需要用水對(duì)泵進(jìn)行冷卻。默認(rèn)情況下，一些生產(chǎn)商為具有ISO-CF-F 法蘭的超高真空版本提供水冷卻。烘烤過(guò)程至少需要6 個(gè)小時(shí)。

7、為渦輪分子泵排氣

　　如果旋片泵用作前級(jí)泵，當(dāng)前真空至高真空之間壓力已經(jīng)平衡時(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)排氣的渦輪分子泵在停止轉(zhuǎn)動(dòng)后會(huì)受到碳?xì)浠�合物的污染。如果高真空�?cè)尚未安裝閥門(mén)，那么污染物將會(huì)擴(kuò)散到接收器或設(shè)備中。對(duì)于大型腔室來(lái)說(shuō)，氣體吸入非常迅速，這可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受損。使用干燥的氣體，如氮?dú)饣驘o(wú)油空氣，對(duì)泵進(jìn)行排氣，既可以防止污染，還可以恰當(dāng)?shù)貙?duì)前級(jí)泵進(jìn)行充氣。

　　以一定的速度使用排氣閥、利用渦輪分子泵控制器，可對(duì)泵進(jìn)行安全的排氣。由于渦輪分子泵的壓縮比還取決于速度，因此最優(yōu)初始排氣速度應(yīng)該為額定速度的50%，且應(yīng)該以最近速度的20% 開(kāi)始。除了出廠設(shè)置以外，現(xiàn)代電子技術(shù)允許排氣速度具有一定的靈活性。在適當(dāng)?shù)呐艢夂螅�使用球軸承渦輪分子泵還能夠保護(hù)接收器免受污染。

　　存在這樣一些過(guò)程，在其中，與泵無(wú)關(guān)的排氣要優(yōu)先于控制系統(tǒng)。這將導(dǎo)致與泵速有關(guān)的重要連接受損。當(dāng)對(duì)泵的控制器進(jìn)行排氣時(shí)，無(wú)需對(duì)泵速進(jìn)行額外監(jiān)控。在排氣時(shí)，泵的內(nèi)表面被干燥的氮?dú)飧采w，這將顯著縮短排放時(shí)間，因?yàn)椴淮嬖陔y以去除的氣體或水聚集在表面。排氣氣體不可從前級(jí)側(cè)進(jìn)入，因?yàn)槟�結(jié)物、顆粒甚至是油可能會(huì)被帶入到高真空側(cè)。

　　在頻繁出現(xiàn)停電現(xiàn)象的不穩(wěn)定電網(wǎng)中，特別是在夏天因使用空調(diào)而出現(xiàn)超負(fù)荷時(shí)，最好使用所謂的斷電排氣閥，它在停電時(shí)可自動(dòng)對(duì)泵進(jìn)行排氣，并恰當(dāng)?shù)貙⑵潢P(guān)閉。頻繁的排氣，尤其是在高真空側(cè)，將會(huì)導(dǎo)致泵過(guò)熱，造成機(jī)械壓力，且由于大量氣體摩擦還會(huì)縮短軸承的使用壽命。

8、磁場(chǎng)與輻射

　　磁場(chǎng)會(huì)對(duì)運(yùn)行中的渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生渦電流，這會(huì)加熱轉(zhuǎn)子并使其迅速過(guò)熱。所需能量來(lái)自電子設(shè)備，并導(dǎo)致電機(jī)中電流的顯著上升，這代表了轉(zhuǎn)子的直接加熱值。

　　mT(毫特斯拉)中規(guī)定的最大允許磁場(chǎng)值在泵生廠商操作說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行 了說(shuō)明。如果這些值過(guò)高，則必須對(duì)泵進(jìn)行屏蔽。如果已知磁場(chǎng)的分布情況，則必須對(duì)其進(jìn)行重新部署。

　　在粒子加速器附近存在著不同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的中子和伽馬輻射。這種輻射破壞安裝在泵上的電子驅(qū)動(dòng)器和變頻器，兩者都具有非常敏感的功率晶體管和二極管。在這種情況下，必須使用連接電纜將電子驅(qū)動(dòng)器安裝在遠(yuǎn)離輻射的安全距離上。這同樣適用于測(cè)量設(shè)備。 必須避免有源傳感器，因?yàn)閭鞲衅麟娮釉�件同樣�?huì)受到射線的破壞。

9、工藝適應(yīng)性

　　確保渦輪分子泵適合于工藝過(guò)程，這很重要。泵制造商的詳細(xì)建議和有關(guān)工藝過(guò)程與其特點(diǎn)的準(zhǔn)確信息是操作員所必需的。目前這兩方面都有待改進(jìn)。對(duì)于腐蝕過(guò)程，特別是在半導(dǎo)體行業(yè)中，有必要使用密封氣體操作泵，針對(duì)滾珠球軸承分子泵使用合成的PFPE油，以及使用抗腐蝕材料(如鎳或陶瓷涂料)制作轉(zhuǎn)子。

　　密封的氣體，如干氮，能夠在這些與迷宮密封相連接的滾珠軸承外部形成一層非常好的防腐蝕和防塵保護(hù)膜。在估量前級(jí)泵大小時(shí)，該額外的氣體負(fù)載必須考慮在內(nèi)。提供的密封氣閥能夠調(diào)節(jié)最優(yōu)密封氣流。必須遵守操作說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的密封氣體壓力。

　　當(dāng)泵內(nèi)的氧氣濃度高于大氣中的氧氣含量時(shí)，務(wù)必要確保礦物油不被氧氣氧化，從而失去其潤(rùn)滑性能。真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.mp99x.cn/)認(rèn)為這可通過(guò)使用氮?dú)庾鳛槊芊鈿怏w和/或PFPE油來(lái)避免。

　　對(duì)于有形成沉積物趨向的工藝，如在CVD(化學(xué)氣相沉積)中，涂層工藝將在轉(zhuǎn)子和面向處理室的外殼部件上持續(xù)進(jìn)行件。這將會(huì)引發(fā)不平衡和震動(dòng)，致使轉(zhuǎn)子破碎。在此類(lèi)工藝中，甚至在設(shè)計(jì)處理室時(shí)就要將這些預(yù)防措施和附加的監(jiān)控方案考慮在內(nèi)，這一點(diǎn)很重要。

　　如有可能，應(yīng)將渦輪分子泵倒置安裝，受重力影響，這些灰塵會(huì)自然掉落且不易在泵內(nèi)沉積。建議安裝一個(gè)擋板，防止灰塵直接落到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的泵上。

　　如果架空安裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可以將其以90 度角安裝在T型架的側(cè)面。前級(jí)端口應(yīng)該朝下。