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   渦輪分子泵的結(jié)構(gòu)示意圖和渦輪葉片展開(kāi)圖如圖4-51及圖452所示。從圖中可知,泵  的轉(zhuǎn)子和定子都裝有多層(一般為15~31層)渦輪葉片,轉(zhuǎn)子與定片葉片的傾斜面方向相  反。每一個(gè)轉(zhuǎn)子處于兩個(gè)定片之間。渦輪分子泵工作時(shí),轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)迫使氣體分子通過(guò)葉  片從泵的上部流向出口,從而產(chǎn)生抽氣作用。排出的氣體經(jīng)排氣管道由前級(jí)泵抽走

求閃裝有許多輪葉,每一葉輪上有許多斜置葉片。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有與電風(fēng)扇葉軌類  似的作用,能將氣體從一方抽向另一方,如圖4-53所示,p1<P2,P2/p1稱為該片葉輪的  壓縮比。實(shí)際分子泵上各個(gè)輪葉是動(dòng)葉輪與靜葉輪相間安排的,且它們之間的傾斜角度互為  鏡像,如圖4-54所示

見(jiàn)取一個(gè)輪葉來(lái)進(jìn)行討論。如圖4-55所示為輪葉的展開(kāi)圖。葉片的幾何形狀和尺寸用  三個(gè)參數(shù)來(lái)表示:槽間隙S、槽弦長(zhǎng)b、槽平面與輪葉平面的交角a(稱葉面角)。葉片厚度
b與S相比一般可略去不計(jì)。圖中各輪葉設(shè)為向下運(yùn)動(dòng)

4-56射分子的術(shù)度分布  輪葉旋轉(zhuǎn)時(shí)和氣體間有相對(duì)速率u。如圖4-56所示,先看輪葉左側(cè)即①側(cè)的氣體,除  了能直接通過(guò)輪葉者外,大部分氣體分子都以近似于相對(duì)速率a的方向,碰撞至輪葉的D  處,碰撞于D處的分子呈漫散射,它們朝向A、B、C角的概率決定于余弦定律。B角部  分的分子將再次與氣槽的另一壁碰撞;A角部分直接進(jìn)入②側(cè);C角部分飛回①側(cè)。值得  注意的是,A角比C角大,故分子飛到②側(cè)的概率就比返回側(cè)的概率大。同理可以討論右  側(cè)即②側(cè)的氣體。這時(shí)C角部分進(jìn)入①側(cè),A'角部分返回②側(cè),B'角部分再次與氣槽的另  壁碰撞。但是,因A角比C角大,故大部分分子仍然返回②側(cè)。因此,旋轉(zhuǎn)的輪葉就產(chǎn)  生壓縮作用,即平均說(shuō)來(lái)將氣體從①側(cè)壓往②側(cè)。不難理解,這是由于葉片傾斜于運(yùn)動(dòng)方向  造成的。  下面將根據(jù)輪葉兩側(cè)各自向另一側(cè)傳輸概率不同的觀點(diǎn),分析旋轉(zhuǎn)輪葉產(chǎn)生的抽速及壓  縮比,以及其他有關(guān)問(wèn)題。  假定  (1)氣體分子為分子流狀態(tài),與輪葉碰撞后按余弦分布;  (2)氣體分子的溫度和輪葉的溫度相同;  (3)輪葉兩側(cè)的分子速率分布相同  令W12表示分子從①側(cè)碰撞到輪葉最后傳輸?shù)舰趥?cè)的概率;W21表示分子從②側(cè)碰撞到  輪葉最后傳輸?shù)舰賯?cè)的概率;N1、N2分別表示每秒從①側(cè)到②側(cè)碰撞到輪葉上的分子流  數(shù)日;H表示從①側(cè)到②側(cè)凈流的分子數(shù)對(duì)碰撞的分子數(shù)N1的比值,即輪葉的何氏系數(shù)。  于是在穩(wěn)定時(shí)有
HNI=N,WI2-NW2Y

(4-62)  移項(xiàng)后分別有
N2-W12H

N  H-W12 Ni

(4-64)  因設(shè)溫度相等,故N、p,即式(4-63)為輪葉壓縮作用所產(chǎn)生的壓縮比K。從式(4-63)  和式464)可見(jiàn):當(dāng)H=0時(shí),即在零流量時(shí)壓縮比達(dá)到它的最大值;當(dāng)壓縮比N2=1時(shí),  H值達(dá)到它的最大值。故有
W

65)  W
W  在槽的間隙s與弦長(zhǎng)b之比,=1的情況下,在大型電子計(jì)算機(jī)上用蒙特卡羅方法,由  式(4-65)和式(4-66)決定的零流量時(shí)的壓縮比,和單位壓縮比下的何氏系數(shù)與速率比值  (輪葉的線速率與氣體分子最可幾速率之比)的關(guān)系,其計(jì)算結(jié)果如圖457所示

實(shí)際情況下,輪葉轉(zhuǎn)速所能達(dá)到的速率比值一短六  2(對(duì)于常見(jiàn)氣體),由圖可知,在此范圍內(nèi),隨著轉(zhuǎn)速的  增加,輪葉的何氏系數(shù)和壓縮比均有顯著的增加,這相當(dāng)  于氣體分子中有更多的分子直接由①側(cè)進(jìn)入②側(cè),以及以  較接近于切向速率的方向與輪葉的D處碰撞。隨著葉面  角a角的增加,在同一速率比值下壓縮比有所減少,而對(duì)  何氏系數(shù)則以a角為300-40°最佳。
在設(shè)計(jì)泵時(shí),既不能單純追求大抽速而無(wú)壓縮比,也  不能單純追求最大壓縮比而無(wú)抽速,以上任何一種選擇都  會(huì)使分子泵無(wú)法正常工作。從圖458可看到,分子泵的  實(shí)際結(jié)構(gòu)中,上部、下部的輪葉結(jié)構(gòu)不同。上部葉片長(zhǎng),  葉片間距大、葉片角度也大,在該部分主要以實(shí)現(xiàn)大抽速  為目的;而下部的葉片短、葉片間距小、葉片角度小,以  達(dá)到大壓縮比的要求。