專利名稱：超高真空泵及其三維壓縮氣體入水的液壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是超高真空泵及其三維壓縮氣體氣體入水獲得超高真空的液壓方法，屬機(jī)械產(chǎn)品，特別涉及三維壓縮氣體氣體入水獲得超高真空的技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的真空泵種類很多，但都存在下述的缺點(diǎn)和問題(1)無法由一個(gè)真空泵從大氣壓抽到超高真空，甚至到極高真空度；(2)抽真空速度慢；(3)抽到較高真空的費(fèi)用很高；(4)泵的制造費(fèi)用貴；(5)對(duì)氫氣和氦氣的抽速特別慢等等，這些是現(xiàn)有的真空泵普遍存在的共同缺點(diǎn)和問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有真空泵存在的無法由一個(gè)真空泵從大氣壓抽到超高真空，且抽真空速度太慢、費(fèi)用太高等的缺點(diǎn)和問題，研究、發(fā)明、設(shè)計(jì)一種能利用液壓、三維壓縮氣體從而大大提高被壓縮氣體的壓強(qiáng)，又將被壓縮氣體排入低水位水里，氣體由于浮力作用浮到高水位的水面再排入大氣里，實(shí)現(xiàn)在排氣口處得到一個(gè)極低的前級(jí)壓強(qiáng)，并且有很快的抽速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、抽真空費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)的超高真空泵及其三維壓縮氣體入水獲得超高真空的液壓方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的超高真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，排氣式高真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。它由帶開關(guān)的真空管道1、液壓推動(dòng)閥門裝置2、26、46，液壓油注入或流出口3、23、24、47，液壓活塞4、22、27、45，活塞連桿5、20、30、44，彈簧拉桿6、17、31、43，彈簧7、16、32、42，閥門活動(dòng)套桿8、13、34、41，固定在閥門上的桿9、15、33、40，閥門10、14、35、39，大空腔11，氣壓活塞12、36，大空腔11與液壓油腔21相連的開口處18，活動(dòng)管道19，液壓油腔21，液壓油箱中間隔板25，小空腔29與液壓油箱21開口處28，小空腔29，上開口水箱37，小渦輪機(jī)38、大氣過濾管48共同安裝連接構(gòu)成，其相互位置及相互連接關(guān)系為帶開關(guān)真空管道1的管道另一端與被抽真空容器相連通；液壓推動(dòng)閥門裝置2由螺絲裝上超高真空密封橡膠圈后固定在管道外壁上；液壓油注入或流出口3、23、24、41及液壓推動(dòng)閥門裝置26的液壓油注入或流出口與液壓泵相連接；液壓活塞4與活塞連桿5相焊接；彈簧拉桿6焊接在管道的內(nèi)壁上；閥門的推桿9、15、33、44都分別焊接在相應(yīng)的閥門上；閥門活動(dòng)套桿8、套桿的桿焊接在管道內(nèi)壁上；彈簧拉桿17、31都焊接在活動(dòng)管道19的內(nèi)壁上；氣壓活塞12固定在活動(dòng)管道19上，并且氣壓活塞12上安裝多個(gè)超高真空密封橡膠圈(如氟橡膠圈)，固定方式多種，只要保證氣壓活塞12的光學(xué)鏡平面與大空腔11的光學(xué)鏡平面，在壓縮氣體時(shí)，二個(gè)光學(xué)鏡平面完全相合，并且氣體都流進(jìn)活動(dòng)管道19和小空腔29里就行；大空腔11與液壓油箱21可以用螺絲加上超高真空密封圈后相連接，以達(dá)到抽超高真空的要求；液壓推動(dòng)活塞22、27焊接在活動(dòng)管道19上且都安裝上液壓密封圈；液壓推動(dòng)閥門裝置26固定在活動(dòng)管道19上并且緊靠活塞27，液壓推動(dòng)閥門裝置26上液壓注入或流出油管從液壓油注入或流出口24處引入，液壓推動(dòng)閥門裝置26應(yīng)盡量不占活動(dòng)管道19的內(nèi)空間，以便氣體流通，應(yīng)盡量裝入活動(dòng)管道的內(nèi)壁里；小空腔29與液壓油箱21的連接和大空腔11與液壓油箱21的連接相同；小空腔29與水箱37相連接，小空腔29的端頭進(jìn)入水箱37內(nèi)且與水箱37的內(nèi)側(cè)面在一平面上，并且與小渦輪機(jī)38的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周內(nèi)組成鏡面；小空腔29與水箱37的連接用螺絲加防水橡膠固定連接；小渦輪機(jī)38的葉片貼近小空腔29的端頭及該鏡面，小渦輪機(jī)38固定在水箱37里，小渦輪機(jī)38的轉(zhuǎn)動(dòng)中心要偏離小空腔29的中心以便于氣體排入水中，小渦輪機(jī)38的葉片除在垂直小空腔29端頭面方向排水防止進(jìn)入端頭面外，葉片的端頭向旋轉(zhuǎn)方向彎一點(diǎn)以便向轉(zhuǎn)動(dòng)圓外排水防止水進(jìn)入該端頭面；在實(shí)際制造過程中，應(yīng)該在小空腔29的端頭面處可以插入一塊擋水板，當(dāng)小渦輪機(jī)38停機(jī)時(shí)，水不能進(jìn)入小空腔29，這塊擋水板也可以由小渦輪機(jī)38的葉片替代，當(dāng)小渦輪機(jī)38停機(jī)時(shí)，該葉片貼在小空腔29端頭上防止水進(jìn)入。
本超高真空泵的工作原理如下管道1通過閥門與被抽真空容器相連通；當(dāng)液壓油泵將從23抽出油又從24注入油時(shí)，液壓油推動(dòng)活塞27，帶動(dòng)活動(dòng)管道19向如圖1所示的右邊運(yùn)動(dòng)，液壓推動(dòng)閥門裝置2推開閥門10，而閥門14和35則為關(guān)閉，被抽真空容器里的氣體通過閥門10進(jìn)入大空腔11里，直到大空腔11打開到最大；這時(shí)，液壓推動(dòng)閥門裝置2通過液壓油注入或流出口3由油泵抽出液壓油，閥門10在彈力的拉力下關(guān)閉，同時(shí)液壓泵將通過液壓油注入或流出口24抽出液壓油，又從液壓油注入或流出口23注入液壓油，液壓油推動(dòng)活塞22向如圖1所示的左邊運(yùn)動(dòng)，液壓推動(dòng)閥門裝置26由液壓泵注入液壓油(圖1中未畫出連接的油管)，通過活塞連桿20和30頂開閥門14和35，氣體通過活動(dòng)管道19進(jìn)入小空腔29里，直到活塞12鏡面與大空腔11鏡面相合；這時(shí)液壓推動(dòng)閥門裝置26由油泵排出液壓油，在彈簧16和32的拉力下關(guān)閉閥門14和35，并由液壓泵通過23抽出油，由24注入油，活動(dòng)管道19又向右(圖1所示)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞12、36和22一起向右邊運(yùn)動(dòng)，活塞36將小空腔29里的氣體全部推向小渦輪機(jī)38被排入水，當(dāng)然向右邊運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，閥門10開啟，閥門14和35關(guān)閉，活動(dòng)管道19就這樣不斷來回運(yùn)動(dòng)，將被抽真空容器里的氣體推向小渦輪機(jī)，小渦輪機(jī)將氣體排入低水位的水里，氣體浮向高水位的水面上被排入大氣里；大空腔11、液壓油箱21、小空腔29和水箱37如圖1所示是連為一體的；大空腔11與液壓油箱21連接處中間開一個(gè)口，以便活動(dòng)管道19運(yùn)動(dòng)，開口處與活動(dòng)管道裝有超高真空橡膠密封圈，使大空腔11與液壓油箱21隔開；液壓油箱21通過中間隔板25分為兩個(gè)，隔板中間開一個(gè)口讓活動(dòng)管道19運(yùn)動(dòng)，該開口處與活動(dòng)管道由液壓密封橡膠圈密封，使兩邊的油不能相互流動(dòng)；小空腔29與液壓油箱21的連接處中間開口以便活動(dòng)管道19運(yùn)動(dòng)，開口處與活動(dòng)管道19由超高真空密封橡膠圈密封，使小空腔29與液壓油箱21隔開；小空腔29的端頭接入水箱37里，小空腔29的端頭面與水箱37相接側(cè)面的內(nèi)側(cè)面在同一平面上，并且組成鏡面(在小渦輪機(jī)38轉(zhuǎn)動(dòng)的圓內(nèi)為鏡面)。小渦輪機(jī)38安裝在水箱37內(nèi)，小渦輪的葉片要貼近小空腔29接入水箱的端面和水箱內(nèi)側(cè)面(在小渦輪機(jī)38轉(zhuǎn)動(dòng)圓內(nèi)要求為鏡面)，小渦輪機(jī)38的葉片比較密，葉片與接觸面的傾角比較小，當(dāng)小渦輪機(jī)38快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水不能接近小空腔29接入水箱的端面和水箱的那小渦輪機(jī)38轉(zhuǎn)動(dòng)的圓內(nèi)的鏡面。
本發(fā)明的超高真空泵三維壓縮氣體氣體入水獲得超高真空的液壓方法是將三維壓縮氣體壓縮入水，由小渦輪機(jī)38壓縮氣體入水而水不能進(jìn)入配氣的小空腔29里，入水的氣體浮到高水位的水面進(jìn)入大氣，使用液壓使二個(gè)壓縮氣體的鏡面可壓近達(dá)微米數(shù)量級(jí)(10-6m)；活動(dòng)管道19上固定有二個(gè)氣壓活塞12、36和二個(gè)液壓活塞22、27以及閥門14、35和推動(dòng)閥門14和35開啟的液壓推動(dòng)閥門裝置26都固定在活動(dòng)管道19上；推動(dòng)這個(gè)裝置左右運(yùn)動(dòng)的為液壓油泵，通過液壓油入口或出口23、24排出或注入液壓油來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)活動(dòng)管道19向右邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油泵將通過液壓油注入口或流出口23將左邊油箱的油抽出又通過液壓油注入或流出口24將液壓油注入右邊油箱里，液壓油通過推動(dòng)液壓活塞27使活動(dòng)管道19向右邊運(yùn)動(dòng)，這時(shí)閥門10開，閥門14和35關(guān)閉，被抽真空容器里的氣體進(jìn)入大空腔11里直到大空腔11開到最大；當(dāng)活動(dòng)管道19向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油泵將通過液壓油注入或流出口24將右邊油箱油抽出又通過液壓油注入或流出口23將液壓油注入左邊油箱里，液壓油推動(dòng)活塞22，使活動(dòng)管道19向左邊運(yùn)動(dòng)；這時(shí)閥門10關(guān)閉，閥門14和35開啟，大空腔11里的全部氣體被排進(jìn)小空腔29和活動(dòng)管道19里，當(dāng)活塞12與大空腔11左側(cè)面完全壓縮(這二個(gè)面為鏡面，并且壓縮時(shí)完全相合，這樣可以更多將大空腔11里的氣體排光)時(shí)，活動(dòng)管道19向右運(yùn)動(dòng)，閥門10開啟，被抽真空容器里的氣體又進(jìn)入大空腔11里，閥門14和35關(guān)閉，活塞36將小空腔29里的氣體壓向小渦輪機(jī)38又全部排入水里(不計(jì)活動(dòng)管道19里的氣體)，氣體又通過水箱37里的水浮向水面進(jìn)入大氣里，這樣就將被抽真空容器里的氣體排入了大氣；活動(dòng)管道19這樣左右來回不斷運(yùn)動(dòng)，可以將抽真空容器的氣體不斷排入大氣，當(dāng)小空腔29向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)氣體從小空腔29內(nèi)壁泄漏進(jìn)入小空腔29里，則小空腔29里為零真空，實(shí)際上這時(shí)小空腔29里的真空度極高，出現(xiàn)了極高真空度的前級(jí)，被抽真空容器里的氣體就要快速、大量、不斷地被壓進(jìn)小空腔29里，又不斷由小渦輪機(jī)38排入水里浮到水面進(jìn)入大氣里；這樣，被抽真空容器的真空度可以達(dá)到超高真空甚至極高真空；設(shè)大空腔11里活塞12的橫截面積為S，活塞12運(yùn)行的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小空腔29里活塞36的橫截面積為S′，我們先計(jì)算圖2所示排氣式高真空三維壓縮氣體所能達(dá)到的高真空度，然后再計(jì)算圖1所示理想超高真空泵將氣體排入水里所能達(dá)到的超高真空度；當(dāng)小空腔活塞36的端頭面為鏡面，小空腔活塞36完全壓縮氣體時(shí)所對(duì)的那面也為鏡面，二鏡面要完全相合以便將氣體更多排出；被抽真空容器里的氣體要排入大氣中，只有在小空腔29里的活塞36將氣體完全壓縮后得到的壓強(qiáng)要大于大氣壓，該氣體才可以被排出進(jìn)入大氣里；而活塞36將氣體完全壓縮后得到的壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí)，這也為該泵抽到的極限壓強(qiáng)，即該泵能抽到的最高真空度；設(shè)該泵的極限真空度為P，P在大空腔11里所占的體積為SL，經(jīng)過活動(dòng)管道19向左運(yùn)動(dòng)壓縮后，氣體被排到小空腔29里(活動(dòng)管道19里的氣體不計(jì))，活塞36將這些氣體壓縮的體積為S′d，d為活塞36的端頭面與所對(duì)的那面可接近的最小距離，這二個(gè)面都為鏡面，d可以達(dá)到微米數(shù)量級(jí)，經(jīng)完全壓縮后的氣體的壓強(qiáng)(不計(jì)活動(dòng)管道19里的氣體)等于大氣壓，即S·LS′·dP=101323.2]]>得P=S′dS·L×101323.2----(1)]]>稱 為該真空泵的真空提高因子，真空提高因子當(dāng)S′越小，d越小，S越大，L越大，真空提高因子就越小，也就為該泵的的極限真空度越高，這就是說真空泵的極限壓強(qiáng)與泵的體積尺寸有關(guān)，這為本發(fā)明最重要的特征之一；若將二個(gè)這樣的真空泵串聯(lián)，設(shè)另一個(gè)真空泵的真空提高因子為 ；S1為大空腔11活塞橫截面積，S1′為小空腔29活塞橫截面積，d1′為S1′與所對(duì)的面壓縮最小距離，L1為S1的運(yùn)行長(zhǎng)度；串聯(lián)在上述真空泵的后級(jí)，由于這種真空泵可以做到不發(fā)生氣體的返流，這是目前所有排氣式真空泵都做不到的(排氣式真空泵指將被抽真空容器里的氣體排進(jìn)大氣里的真空泵)；式(1)的P便為后級(jí)泵的前級(jí)壓強(qiáng)，所以該后級(jí)真空泵可以抽到的極限壓強(qiáng)P′P′=S11d1′S1L1P=S11d1′S1L1·S′dSL×101323.2----(2)]]>即二個(gè)這種真空泵串聯(lián)的真空提高因子為這二個(gè)真空泵真空提高因子的乘積；用這種真空泵串聯(lián)的方法，可以使被抽容器的真空度達(dá)超高真空甚至更高的真空度。
如圖1所示的理想超高真空泵，只要小渦輪機(jī)的葉片貼近小空腔29的端頭面所組成的鏡面足夠近，小渦輪機(jī)38轉(zhuǎn)速也較高，可以實(shí)現(xiàn)該端面組成的鏡面沒有水進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)干燥；活塞36推壓的氣體由小渦輪機(jī)38全部排入低水位的水里，氣體又從水里浮向高水位的水面進(jìn)入大氣里；這樣在活塞36向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不考慮氣體從小空腔29的內(nèi)壁滲透進(jìn)入小空腔29里，則小空腔29可以看作為絕對(duì)真空，實(shí)際上小空腔里的真空度極高；這樣被抽容器里的氣體便不斷快速地被壓入小空腔29里，又不斷的被推向小渦輪機(jī)38的葉片，又不斷的被排入水里，又不斷浮向水箱37水面上再進(jìn)入大氣里，并且該泵排出氣體，對(duì)于大氣中任何氣體都一樣排除，這為目前超高真空系統(tǒng)和極高真空系統(tǒng)對(duì)于氫氣和氦氣很難排除所做不到的；所以圖1所示這種泵可以將容器里的氣體從大氣壓一直抽到容器里的壓強(qiáng)達(dá)超高真空或極高真空，而且抽速非常大，抽真空費(fèi)用也明顯很低，這些都為目前所有真空泵不能達(dá)到的，這種真空泵必將替代目前所有的真空泵，為理想的真空泵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)超高真空是將空氣推入低水位的水里，進(jìn)入水里的氣體浮到高水位的水面上被排入大氣，小渦輪機(jī)保持水和水氣不能進(jìn)入排氣的小空腔；(2)本發(fā)明真空度的提高不在于壓縮一維長(zhǎng)度線度，而在于壓縮三維線度，從而使真空度提高增加二維線度(寬和高)乘積比的倍數(shù)；(3)由于用液壓為泵的動(dòng)力，使長(zhǎng)度壓縮線度可以達(dá)到微米以上線度，從而大大提高壓縮氣體的壓強(qiáng)，這為其它動(dòng)力所不能達(dá)到的；(4)可以從大氣壓開始直到超高真空，并且抽量大；(5)沒有氣體返流，并且泵的結(jié)構(gòu)使泵的密封性大大提高，泵內(nèi)清潔；(6)比其它能達(dá)到超高真空的泵相比，制造簡(jiǎn)單、造價(jià)低。


下面對(duì)說明書附圖進(jìn)一步說明如下圖1是理想超高真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是排氣式高真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖。各圖中1為帶開關(guān)的真空管道，2、26、46為液壓推動(dòng)閥門裝置，3、23、24、47為液壓油注入或流出口；4、22、27、45為液壓活塞，每個(gè)活塞上套多個(gè)液壓密封橡膠圈；5、20、30、44為活塞連桿；6、17、31、43為彈簧拉桿，拉住彈簧的另一端；7、16、32、42為彈簧，彈簧對(duì)閥門的拉力要達(dá)到當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，氣體不能進(jìn)入；8、13、34、41為閥門活動(dòng)套桿，該套桿固定在管壁上，支撐活塞完成開和關(guān)運(yùn)動(dòng)；9、15、33、40為固定在閥門上的桿，活塞連桿推動(dòng)該桿使閥門打開；10、14、35、39為閥門，閥門由金屬制成，其上裝有多個(gè)超高真空氟橡膠密封圈；11和29分別為大小空腔；12和36為氣壓活塞，活塞上裝有多個(gè)超高真空氟橡膠密封圈；18為大空腔11與液壓油腔21相連的開口處，以便活動(dòng)管道19來回平動(dòng)，該開口處有超高真空密封圈使大空腔11和液壓油腔21在管道來回運(yùn)動(dòng)時(shí)也保持隔開；19為活動(dòng)管道，氣壓活塞12、36，液壓活塞22、27、45，閥門14、35，液壓推動(dòng)閥門裝置26都固定安裝在該活動(dòng)管道19上；21為液壓油腔，由中間隔板25分成二個(gè)油腔；25為液壓油箱中間隔板，隔板中間開口以便活動(dòng)管道19來回運(yùn)動(dòng)，該開口處與活動(dòng)管道19有液壓密封橡膠圈密封，使二邊油不會(huì)互相泄漏，28為小空腔29與液壓油箱21的開口相接處以便活塞管道19來回運(yùn)動(dòng)，且有超高真空密封圈使小空腔與液壓油箱隔開；29為小空腔，36為小空腔里的活塞，該活塞上套有多個(gè)超高真空密封圈，該活塞的端面為鏡面；37為上開口水箱，38為小渦輪，48為大氣過濾管。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人經(jīng)過多年的研究和試驗(yàn)，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選方式可為如下(1)按圖1或圖2所示設(shè)計(jì)、加工制造或選購(gòu)各部件，例如管道1、液壓油注入或流出口3、23、24、47，液壓推動(dòng)閥門裝置2、26、46，活塞連桿5、20、30、44，彈簧拉桿6、17、31、43，閥門活動(dòng)套桿8、13、34、41，閥門10、14、35、39，空腔11、29，液壓油腔21，活塞4、22、27、45、12、36，活動(dòng)管道19，空腔間壁25等均可選用適用于超高真空系統(tǒng)不銹鋼材料，采用高精度的機(jī)加工方法加工精制而成；活塞4、22、27、45都外套有多個(gè)O型液壓密封圈；活塞12和36都外套多個(gè)合規(guī)格的O型超高真空專用氟橡膠密封圈，并要求裝有O型氟橡膠的密封圈的活塞12和36與空腔11和29所壓縮氣體的接觸面均應(yīng)是光學(xué)鏡面接觸；(2)加工制造或選購(gòu)好各部件后，再按圖1或圖2所示及上面說明書所述的各部件位置及相互連接關(guān)系進(jìn)行安裝連接，便能較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的理想超高真空泵；(3)然后按上面說明書所述的本發(fā)明的超高真空泵及三維壓縮氣體入水的液壓方法進(jìn)行操作，便能較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法；(4)實(shí)施過程應(yīng)注意的是1為帶閥門的管道，管道左端與被抽容器相連。小渦輪機(jī)可以制成葉片式，也可以制成圓板式，制成葉片式和一般渦輪機(jī)相同，葉片比較密集且緊貼近水箱的那個(gè)包含小空腔29端頭面的內(nèi)側(cè)面(要求該內(nèi)側(cè)面在小渦輪的葉片旋轉(zhuǎn)圓內(nèi)為鏡面)。為防止水從平行該內(nèi)側(cè)面進(jìn)入，可以在葉片端點(diǎn)沿葉片轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏一點(diǎn)，起到向小渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)圓周外排水的作用。制成圓板式，小渦輪轉(zhuǎn)的葉片由一塊單面鏡面圓板替代，在該圓板上鉆許多與葉片傾斜相同的小孔，小孔對(duì)著鏡面處大些，與水相接觸的孔徑小些。這些孔組成一個(gè)圓周形帶。帶的寬度剛好在小空腔29端頭面的內(nèi)徑處。當(dāng)圓板快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，小空腔29里的氣體可以從這些小孔排入水里，而水不能進(jìn)入。這圓板式比葉片式密封性好些，但排氣量不如葉片式好；二個(gè)高真空泵的串接實(shí)現(xiàn)超高真空泵如圖2所示的泵，二個(gè)這樣的泵串接，串接在后泵的空氣過濾管道48不要。為計(jì)算方便取二個(gè)泵的尺寸一樣。取大空腔半徑為40cm，小空腔內(nèi)半徑為1cm，活塞運(yùn)行長(zhǎng)度L＝50cm，由于使用液壓，使壓縮氣體活塞的鏡面與對(duì)著的那鏡面接近可以達(dá)微米(這為其它動(dòng)力傳動(dòng)所不能達(dá)到的接近距離)，取d＝10-6m，由式(1)得； 由一個(gè)這樣的泵，可以將被抽真空容器的真空度達(dá)1.27×10-4帕。若二個(gè)這樣泵串接，由式(2)得串接泵的極限壓強(qiáng)為1.26×10-13帕。串接二個(gè)泵實(shí)現(xiàn)超高真空甚至更高真空時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)被抽真空容器達(dá)到高真空時(shí)，就要開始控制二個(gè)泵的閥門39，閥門39的開只有在壓縮氣體活塞36接近最大壓縮時(shí)才開，以免氣體返流，實(shí)現(xiàn)超高真空甚至極高真空。
權(quán)利要求
1.一種超高真空泵，其特征在于它由帶開關(guān)的真空管道(1)、液壓推動(dòng)閥門裝置(2)、(26)、(46)，液壓油注入或流出口(3)、(23)、(24)、(47)，液壓活塞(4)、(22)、(27)、(45)，活塞連桿(5)、(20)、(30)、(44)，彈簧拉桿(6)、(17)、(31)、(43)，彈簧(7)、(16)、(32)、(40)，閥門活動(dòng)套桿(8)、(13)、(34)、(41)，固定在閥門上的桿(9)、(15)、(33)、(40)，閥門(10)、(14)、(35)、(39)，大空腔(11)，氣壓活塞(12)、(36)，大空腔(11)與液壓油腔(21)相連的開口處(18)，活動(dòng)管道(19)，液壓油腔(21)，液壓油箱中間隔板(25)，小空腔(29)與液壓油箱(21)開口處(28)，小空腔(29)，上開口水箱(37)，小渦輪機(jī)(38)，大氣過濾管(48)共同安裝連接構(gòu)成，其相互位置及相互連接關(guān)系為帶開關(guān)真空管道(1)的管道另一端與被抽真空容器相連通；液壓推動(dòng)閥門裝置(2)由螺絲裝上超高真空密封橡膠圈后固定在管道的外壁上，液壓油注入或流出口(3)、(23)、(24)、(41)及液壓推動(dòng)閥門裝置(26)的液壓油注入或流出口與液壓泵相連接；液壓活塞(4)與活塞連桿(5)相焊接；彈簧拉桿(6)焊接在管道的內(nèi)壁上；閥門的推桿(9)、(15)、(33)、(44)都分別焊接在相應(yīng)的閥門上；閥門活動(dòng)套桿(8)，套桿的桿焊接在管道的內(nèi)壁上；彈簧拉桿(17)、(31)都焊接在活動(dòng)管道(19)的內(nèi)壁上；氣壓活塞(12)固定在活動(dòng)管道(19)上，并且氣壓活塞(12)上安裝多個(gè)超高真空密封氟橡膠圈，固定方式多種，只要保證氣體活塞(12)的光學(xué)鏡平面與大空腔(11)的光學(xué)鏡平面，在壓縮氣體時(shí)，二個(gè)光學(xué)鏡平面完全相合，并且氣體都流進(jìn)活動(dòng)管道(19)和小空腔(29)里就行；大空腔(11)與液壓油箱(21)可以用螺絲加上超高真空密封圈后相連接；液壓推動(dòng)活塞(22)、(27)焊接在活動(dòng)管道(19)上且都安裝上液壓密封圈；液壓推動(dòng)閥門裝置(26)固定在活動(dòng)管道(19)上并且緊靠活塞(27)，液壓推動(dòng)閥門裝置(26)上液壓注入油管從液壓油注入或流出口(24)處引入，液壓推動(dòng)閥門裝置(26)應(yīng)盡量不占活動(dòng)管道(19)的內(nèi)空間，應(yīng)盡量裝入活動(dòng)管道的內(nèi)壁里；小空腔(29)與液壓油箱(21)的連接和大空腔(11)與液壓油箱(21)的連接相同；小空腔(29)與水箱(37)相連接，小空腔(29)的端頭進(jìn)入水箱(37)內(nèi)且與水箱(37)的內(nèi)側(cè)面在一平面上，并且與小渦輪機(jī)(38)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周內(nèi)組成鏡面；小空腔(29)與水箱(37)的連接用螺絲加防水橡膠固定連接；小渦輪機(jī)(38)的葉片貼近小空腔(29)的端頭及該鏡面，小渦輪機(jī)(38)固定在水箱(37)里，小渦輪機(jī)(38)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心要偏離小空腔(29)的中心，小渦輪機(jī)(38)的葉片除在垂直小空腔(29)端頭面方向排水防止進(jìn)入端頭面外，葉片的端頭沿旋轉(zhuǎn)方向彎一點(diǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種超高真空泵，其三維壓縮氣體入水的液壓方法，其特征在于三維壓縮氣體壓縮入水，由小渦輪機(jī)(38)壓縮氣體入水而水不能進(jìn)入排氣的小空腔里，入水的氣體浮到高水位的水面進(jìn)入大氣，使用液壓使二個(gè)壓縮氣體的鏡面可壓近達(dá)微米數(shù)量級(jí)；活動(dòng)管道(19)上固定有二個(gè)氣壓活塞(12)、(36)和二個(gè)液壓活塞(22)、(27)以及閥門(14)、(35)和推動(dòng)閥門(14)和(35)開啟的液壓推動(dòng)閥門裝置(26)都固定在活動(dòng)管道(19)上；推動(dòng)這個(gè)裝置左右運(yùn)動(dòng)的是液壓油泵，通過液壓油入口或出口(23)、(24)排出或注入液壓油來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)活動(dòng)管道(19)向右邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油泵將通過液壓油注入口或流出口(23)將左邊油箱的油抽出又通過液壓油注入或流出口(24)將液壓油注入右邊油箱里，液壓油通過推動(dòng)液壓活塞(27)使活動(dòng)管道(19)向右邊運(yùn)動(dòng)，這時(shí)閥門(10)開，閥門(14)和(35)關(guān)閉，被抽真空容器里的氣體進(jìn)入大空腔(11)里直到大空腔(11)開到最大；當(dāng)活動(dòng)管道(19)向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油泵將通過液壓油注入或流出口(24)將右邊油箱油抽出又通過液壓油注入或流出口(23)將液壓油注入左邊油箱里，液壓油推動(dòng)活塞(22)，使活動(dòng)管道(19)向左邊運(yùn)動(dòng)；這時(shí)閥門(10)關(guān)閉，閥門(14)和(35)開啟，大空腔(11)里的全部氣體被排進(jìn)小空腔(29)和活動(dòng)管道(19)里，當(dāng)活塞(12)與大空腔(11)左側(cè)面完全壓縮時(shí)，活動(dòng)管道(19)向右運(yùn)動(dòng)，閥門(10)開啟，被抽真空容器里的氣體又進(jìn)入大空腔(11)里，閥門(14)和(35)關(guān)閉，活塞(36)將小空腔(29)里的氣體壓向小渦輪機(jī)(38)又全部排入水里，氣體又通過水箱(37)里的水浮向水面進(jìn)入大氣里，這樣就將被抽真空容器里的氣體排入了大氣；活動(dòng)管道(19)這樣左右來回不斷運(yùn)動(dòng)，可以將抽真空容器的氣體不斷排入大氣，當(dāng)小空腔(29)向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)氣體從小空腔(29)內(nèi)壁泄漏進(jìn)入小空腔(29)里，則小空腔(29)里為零真空，實(shí)際上這時(shí)小空腔(29)里的真空度極高，出現(xiàn)了極高真空度的前級(jí)，被抽真空容器里的氣體就要快速、大量、不斷地被壓進(jìn)小空腔(29)里，又不斷由小渦輪機(jī)(38)排入水浮到水面進(jìn)入大氣里；這樣，被抽真空容器的真空度可以達(dá)到超高真空甚至極高真空；設(shè)大空腔(11)里活塞(12)的橫截面積為S，活塞(12)運(yùn)行的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小空腔(29)里活塞(36)的橫截面積為S′，我們先計(jì)算排氣式高真空三維壓縮氣體所能達(dá)到的高真空度，然后再計(jì)算理想超高真空泵將氣體排入水里所能達(dá)到的超高真空度；當(dāng)小空腔活塞(36)的端頭面為鏡面，小空腔活塞(36)完全壓縮氣體時(shí)所對(duì)的那面也為鏡面，二鏡面要完全相合以便將氣體更多排出；被抽真空容器里的氣體要排入大氣中，只有在小空腔(29)里的活塞(36)將氣體完全壓縮后得到的壓強(qiáng)要大于大氣壓，該氣體才可以被排出進(jìn)入大氣里；而活塞(36)將氣體完全壓縮后得到的壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí)，這也為該泵抽到的極限壓強(qiáng)，即該泵能抽到的最高真空度；設(shè)該泵的極限真空度為P，P在大空腔(11)里所占的體積為SL，經(jīng)過活動(dòng)管道(19)向左運(yùn)動(dòng)壓縮后，氣體被排到小空腔(29)里(活動(dòng)管道19里的氣體不計(jì))，活塞(36)將這些氣體壓縮的體積為S′d，d為活塞36的端頭面與所對(duì)的那面可接近的最小距離，這二個(gè)面都為鏡面，d可以達(dá)到微米數(shù)量級(jí)，經(jīng)完全壓縮后的氣體的壓強(qiáng)(不計(jì)活動(dòng)管道19里的氣體)等于大氣壓，即S·LS′·dP=101323.2]]>得P=S′·dS·L×101323.2----(1)]]>稱 為該真空泵的真空提高因子，真空提高因子當(dāng)S′越小，d越小，S越大，L越大，真空提高因子就越小，也就為該泵的的極限真空度越高，這就是說真空泵的極限壓強(qiáng)與泵的體積尺寸有關(guān)，這為本發(fā)明最重要的特征之一；若將二個(gè)這樣的真空泵串聯(lián)，設(shè)另一個(gè)真空泵的真空提高因子為 ；S1為大空腔11活塞橫截面積，S1′為小空腔29活塞橫截面積，d1為S1′與所對(duì)的面壓縮最小距離，L1為S1的運(yùn)行長(zhǎng)度；串聯(lián)在上述真空泵的后級(jí)，由于這種真空泵可以做到不發(fā)生氣體的返流，這是目前所有排氣式真空泵都做不到的，式(1)的P便為后級(jí)泵的前級(jí)壓強(qiáng)，所以該后級(jí)真空泵可以抽到的極限壓強(qiáng)P′P′=S11d1′S1L1P=S11d1′S1L1·S′dSL×101323.2----(2)]]>即二個(gè)這種真空泵串聯(lián)的真空提高因子為這二個(gè)真空泵真空提高因子的乘積；用這種真空泵串聯(lián)的方法，可以使被抽容器的真空度達(dá)超高真空甚至更高的真空度。
全文摘要
本發(fā)明是超高真空泵及其三維壓縮氣體入水的液壓方法。泵由管道、液壓閥門裝置、液壓油注入或流出口、活塞及其連桿、彈簧及其拉動(dòng)桿、閥門活動(dòng)套桿、固定桿、大小空腔及其中隔板、活動(dòng)管道、閥門、水箱、小渦輪機(jī)、大氣過濾管共同按上面說明書所述位置關(guān)系安裝連接構(gòu)成；液壓方法的關(guān)鍵特征是將氣體壓縮進(jìn)入低水位，氣體浮向高水位的水面上進(jìn)入大氣，而渦輪機(jī)使氣體排入水里，水和水汽不能進(jìn)入排氣的小空腔里；超高真空泵的極限壓強(qiáng)與泵的尺寸體積相關(guān)，二個(gè)真空泵串接的真空提高因子為每一個(gè)真空泵提高因子的乘積，二個(gè)真空泵串接可達(dá)到超高真空，根據(jù)超高真空度的要求來決定串接的真空泵。本發(fā)明用一個(gè)超高真空泵把容器從大氣壓抽到理想超高(極高)真空，并且有很大的抽速、抽氣量大、抽真空費(fèi)用低，泵本身制造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、體積小。
文檔編號(hào)F04D19/04GK1391037SQ02115370
公開日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月13日
發(fā)明者吳南生 申請(qǐng)人:吳南生