姚松勤，常 轩，常 鑫
（1.国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000；2.杭州和利时自动化有限公司，浙江 杭州 310018）
1 涡轮分子泵概述涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传递给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。涡轮分子泵主要包括泵体、转子叶片、定子叶片和驱动系统等，其结构如图1 所示。
在涡轮分子泵中，气体分子经第一个动叶轮作用后，除了少数未与叶片相撞直接飞过去的以外，大部分与动叶轮碰撞并获得近于叶轮的切向速率，这些分子可直接进入第二个动叶轮，由于它们与动叶轮间几乎没有相对速率，因此动叶轮对它们不起作用，如果它们进入静叶轮，则因两者有相对速率，就能发生碰撞并有向下飞行的运动分量，动叶轮连续旋转，气体分子便不断地发生碰撞并获得运动分量，从而产生抽气作用（产生真空）。
随着涡轮分子泵的应用越来越广，见图2，对其运行可靠性也提出了更高的要求，良好的冷却条件是涡轮分子泵长期可靠工作的重要保证，通过冷却可降低涡轮分子泵的振动，降低涡轮分子泵的运行噪声，带走高速旋转产生的热量，降低部件的温度。在涡轮分子泵中，高速旋转（10 000～60 000 r/min）的部件（如转子、轴承、电机）会产生大量的热量，这些热量通过热传递的方式传递到周围部件，使涡轮分子泵的静止件（如泵体）也发热，从而影响整个机组运行的可靠性。因此，对涡轮分子泵冷却技术的改进是提高涡轮分子泵机组运行稳定性、可靠性的主要手段之一[1-2]。
涡轮分子泵按冷却方式主要分为：气冷、液冷和热传递。涡轮分子泵按冷却手段设置部位主要分为：泵部、电机部和冷却液。
2 冷却技术改进方案一涡轮分子泵冷却系统具备多个温度传感器，被配置在该真空泵的不同部位，冷却管和加热器的总数量比温度传感器的数量少，见下页图3。控制装置基于多个温度传感器所检测的多个温度信号，控制冷却管和加热器的开关状态和输出功率。冷却系统的控制方法包括三种情况，一是温度控制装置将多个温度信号中处于被预先设定了温度信号值的容许范围之外的温度信号作为控制对象的温度信号，基于该控制对象的温度信号，控制冷却管和加热器的开关和输出功率。二是温度控制装置按照预先设定的多个温度信号的优先级，从多个温度信号中、处于被预先设定了温度信号值的容许范围之外的多个温度信号中，选择温度信号作为控制对象的温度信号，基于控制对象的温度信号，控制冷却管和加热器的开关和输出功率。三是温度控制装置分别基于多个温度信号中的、处于被预先设定了温度信号值的容许范围之外的多个温度信号，导出多个控制指令，基于该多个控制指令的合成结果，控制冷却管和加热器的开关和输出功率。
该冷却技术优点：冷却单元或加热单元以比温度传感器的数量少的方式构成，因此能实现温度控制系统的小型化，降低成本。此外，即使在基于用多个温度传感器检测的温度信息，对加热单元或冷却单元同时导出相反的控制指令的情况下，也不会使用无用的加热能量或冷却能量。
3 冷却技术改进方案二涡轮分子泵冷却系统包括：涡轮分子泵主体、电源单元（驱动涡轮分子泵主体）以及水冷却单元（设置于涡轮分子泵主体和电源单元之间），见图4、图5。其中，设置于电源单元的壳体中的组件被分类成需要强冷却的组件、需要中等冷却的组件以及无需冷却的组件。需强冷却的组件被安装于与水冷却单元接触的第一高导热基板，需中等冷却的组件被安装于与壳体的内表面接触的第二高导热基板，无需冷却的组件被安装于配置在第一高导热基板和第二高导热基板之间的基板。
该冷却技术优点：水冷却单元包括设置有冷却水用的管道的平板状的水冷却夹套，基体壳体用螺栓经由基体壳体的凸缘，被连接至水冷却夹套的上侧，水冷却夹套的外周部被装配于电源单元的壳体的开口端，并且用螺栓连接，能够防止水冷却夹套转动。在不使用任何冷却风扇单元的情况下，可有效冷却并构成电源单元的每个组件，冷却效果充分。
4 结语本文主要从涡轮分子泵的冷却系统的控制方法及涡轮分子泵冷却结构两个方面进行改进，有效地提高了涡轮分子泵的冷却效果和使用寿命，实现了涡轮分子泵机组稳定运行。
