[发明专利]超高真空泵及其三维压缩气体入水的液压方法

权利要求书

1、一种超高真空泵，其特征在于：它由带开关的真空管道(1)、液压推动阀门装置(2)、(26)、(46)，液压油注入或流出口(3)、(23)、(24)、(47)，液压活塞(4)、(22)、(27)、(45)，活塞连杆(5)、(20)、(30)、(44)，弹簧拉杆(6)、(17)、(31)、(43)，弹簧(7)、(16)、(32)、(40)，阀门活动套杆(8)、(13)、(34)、(41)，固定在阀门上的杆(9)、(15)、(33)、(40)，阀门(10)、(14)、(35)、(39)，大空腔(11)，气压活塞(12)、(36)，大空腔(11)与液压油腔(21)相连的开口处(18)，活动管道(19)，液压油腔(21)，液压油箱中间隔板(25)，小空腔(29)与液压油箱(21)开口处(28)，小空腔(29)，上开口水箱(37)，小涡轮机(38)，大气过滤管(48)共同安装连接构成，其相互位置及相互连接关系为：带开关真空管道(1)的管道另一端与被抽真空容器相连通；液压推动阀门装置(2)由螺丝装上超高真空密封橡胶圈后固定在管道的外壁上，液压油注入或流出口(3)、(23)、(24)、(41)及液压推动阀门装置(26)的液压油注入或流出口与液压泵相连接；液压活塞(4)与活塞连杆(5)相焊接；弹簧拉杆(6)焊接在管道的内壁上；阀门的推杆(9)、(15)、(33)、(44)都分别焊接在相应的阀门上；阀门活动套杆(8)，套杆的杆焊接在管道的内壁上；弹簧拉杆(17)、(31)都焊接在活动管道(19)的内壁上；气压活塞(12)固定在活动管道(19)上，并且气压活塞(12)上安装多个超高真空密封氟橡胶圈，固定方式多种，只要保证气体活塞(12)的光学镜平面与大空腔(11)的光学镜平面，在压缩气体时，二个光学镜平面完全相合，并且气体都流进活动管道(19)和小空腔(29)里就行；大空腔(11)与液压油箱(21)可以用螺丝加上超高真空密封圈后相连接；液压推动活塞(22)、(27)焊接在活动管道(19)上且都安装上液压密封圈；液压推动阀门装置(26)固定在活动管道(19)上并且紧靠活塞(27)，液压推动阀门装置(26)上液压注入油管从液压油注入或流出口(24)处引入，液压推动阀门装置(26)应尽量不占活动管道(19)的内空间，应尽量装入活动管道的内壁里；小空腔(29)与液压油箱(21)的连接和大空腔(11)与液压油箱(21)的连接相同；小空腔(29)与水箱(37)相连接，小空腔(29)的端头进入水箱(37)内且与水箱(37)的内侧面在一平面上，并且与小涡轮机(38)的叶片转动的圆周内组成镜面；小空腔(29)与水箱(37)的连接用螺丝加防水橡胶固定连接；小涡轮机(38)的叶片贴近小空腔(29)的端头及该镜面，小涡轮机(38)固定在水箱(37)里，小涡轮机(38)的转动中心要偏离小空腔(29)的中心，小涡轮机(38)的叶片除在垂直小空腔(29)端头面方向排水防止进入端头面外，叶片的端头沿旋转方向弯一点。

2、按权利要求1所述的一种超高真空泵，其三维压缩气体入水的液压方法，其特征在于：三维压缩气体压缩入水，由小涡轮机(38)压缩气体入水而水不能进入排气的小空腔里，入水的气体浮到高水位的水面进入大气，使用液压使二个压缩气体的镜面可压近达微米数量级；活动管道(19)上固定有二个气压活塞(12)、(36)和二个液压活塞(22)、(27)以及阀门(14)、(35)和推动阀门(14)和(35)开启的液压推动阀门装置(26)都固定在活动管道(19)上；推动这个装置左右运动的是液压油泵，通过液压油入口或出口(23)、(24)排出或注入液压油来实现；当活动管道(19)向右边运动时，液压油泵将通过液压油注入口或流出口(23)将左边油箱的油抽出又通过液压油注入或流出口(24)将液压油注入右边油箱里，液压油通过推动液压活塞(27)使活动管道(19)向右边运动，这时阀门(10)开，阀门(14)和(35)关闭，被抽真空容器里的气体进入大空腔(11)里直到大空腔(11)开到最大；当活动管道(19)向左边运动时，液压油泵将通过液压油注入或流出口(24)将右边油箱油抽出又通过液压油注入或流出口(23)将液压油注入左边油箱里，液压油推动活塞(22)，使活动管道(19)向左边运动；这时阀门(10)关闭，阀门(14)和(35)开启，大空腔(11)里的全部气体被排进小空腔(29)和活动管道(19)里，当活塞(12)与大空腔(11)左侧面完全压缩时，活动管道(19)向右运动，阀门(10)开启，被抽真空容器里的气体又进入大空腔(11)里，阀门(14)和(35)关闭，活塞(36)将小空腔(29)里的气体压向小涡轮机(38)又全部排入水里，气体又通过水箱(37)里的水浮向水面进入大气里，这样就将被抽真空容器里的气体排入了大气；活动管道(19)这样左右来回不断运动，可以将抽真空容器的气体不断排入大气，当小空腔(29)向左边运动时，若不计气体从小空腔(29)内壁泄漏进入小空腔(29)里，则小空腔(29)里为零真空，实际上这时小空腔(29)里的真空度极高，出现了极高真空度的前级，被抽真空容器里的气体就要快速、大量、不断地被压进小空腔(29)里，又不断由小涡轮机(38)排入水浮到水面进入大气里；这样，被抽真空容器的真空度可以达到超高真空甚至极高真空；设大空腔(11)里活塞(12)的横截面积为S，活塞(12)运行的长度为L，小空腔(29)里活塞(36)的横截面积为S′，我们先计算排气式高真空三维压缩气体所能达到的高真空度，然后再计算理想超高真空泵将气体排入水里所能达到的超高真空度；当小空腔活塞(36)的端头面为镜面，小空腔活塞(36)完全压缩气体时所对的那面也为镜面，二镜面要完全相合以便将气体更多排出；被抽真空容器里的气体要排入大气中，只有在小空腔(29)里的活塞(36)将气体完全压缩后得到的压强要大于大气压，该气体才可以被排出进入大气里；而活塞(36)将气体完全压缩后得到的压强等于大气压时，这也为该泵抽到的极限压强，即该泵能抽到的最高真空度；设该泵的极限真空度为P，P在大空腔(11)里所占的体积为SL，经过活动管道(19)向左运动压缩后，气体被排到小空腔(29)里(活动管道19里的气体不计)，活塞(36)将这些气体压缩的体积为S′d，d为活塞36的端头面与所对的那面可接近的最小距离，这二个面都为镜面，d可以达到微米数量级，经完全压缩后的气体的压强(不计活动管道19里的气体)等于大气压，

即 S · L S ′ · d P = 101323.2 ]]>得： P = S ′ · d S · L × 101323.2 - - - - ( 1 ) ]]>

称为该真空泵的真空提高因子，真空提高因子当S′越小，d越小，S越大，L越大，真空提高因子就越小，也就为该泵的的极限真空度越高，这就是说真空泵的极限压强与泵的体积尺寸有关，这为本发明最重要的特征之一；若将二个这样的真空泵串联，设另一个真空泵的真空提高因子为；S₁为大空腔11活塞横截面积，S₁′为小空腔29活塞横截面积，d₁为S₁′与所对的面压缩最小距离，L₁为S₁的运行长度；串联在上述真空泵的后级，由于这种真空泵可以做到不发生气体的返流，这是目前所有排气式真空泵都做不到的，式(1)的P便为后级泵的前级压强，所以该后级真空泵可以抽到的极限压强P′ P ′ = S 1 1 d 1 ′ S 1 L 1 P = S 1 1 d 1 ′ S 1 L 1 · S ′ d SL × 101323.2 - - - - ( 2 ) ]]>

即：二个这种真空泵串联的真空提高因子为这二个真空泵真空提高因子的乘积；用这种真空泵串联的方法，可以使被抽容器的真空度达超高真空甚至更高的真空度。