根據(jù)Willi Becker 理念制造出的第一臺(tái)渦輪泵

　　自1945年擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任以來(lái)，工程師Willi Becker一直致力于優(yōu)化擴(kuò)散泵的性能以及找到避免抽送能力下降過(guò)半的方法——而造成性能下降的就是當(dāng)時(shí)必須使用的擋板。在實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)裝有渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)具有抽吸效果，從而想到制造一種對(duì)吸入氣體無(wú)氣阻的擋板。沿著這條思路出發(fā)，1955年渦輪分子泵問(wèn)世。

　　Willi Becker 博士，渦輪泵的發(fā)明者(1919年-1986年)

　　1956：申請(qǐng)渦輪泵設(shè)計(jì)專(zhuān)利

　　1958：第一臺(tái)渦輪泵上市

　　1966年7月：成為吉森大學(xué)的榮譽(yù)博士

　　隨后幾年

　　優(yōu)化渦輪分子泵：縮減尺寸和重量，改善軸承結(jié)構(gòu)和性能

　　1982年3月：退休

　　1986年2月：Willi Becker 博士去世，享年66歲

圖為Willi Becker 在實(shí)驗(yàn)室

　　Willi Becker 博士個(gè)人簡(jiǎn)歷，渦輪泵的發(fā)明者(1919年-1986年)

　　1939：畢業(yè)于達(dá)姆施塔特工程學(xué)院。進(jìn)入韋茨拉爾的 Arthur Pfeiffer 公司，起初在飛機(jī)導(dǎo)航設(shè)備領(lǐng)域工作

　　1945：成為高真空領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人，建立一套完整的真空技術(shù)設(shè)備和測(cè)量?jī)x器程序

　　1954/55：研制渦輪泵

渦輪分子泵發(fā)明者Willi Becker

　　Willi Becker在1955年的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上制造出一款新泵，有針對(duì)性地組裝了多個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的圓形渦輪葉片，這款泵也不負(fù)眾望地顯示出了卓越的性能。Willi Becker這樣描述道：“這種擋板主要由一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的葉輪組成，翼片端部邊緣沿軸方向逐漸減輕。正確的旋轉(zhuǎn)方向和一定的轉(zhuǎn)速可以保證空氣分子從上到下自由通過(guò)，而從下向上飛的油滴則會(huì)被表面捕獲。在試驗(yàn)階段最引人注目的是這種旋轉(zhuǎn)擋板能夠產(chǎn)生相當(dāng)大的壓縮比。由于葉輪與轉(zhuǎn)輪相近，我們參照渦輪機(jī)在轉(zhuǎn)輪前后對(duì)稱(chēng)安裝導(dǎo)輪，通過(guò)導(dǎo)輪放大壓縮效果，再將許多這樣的轉(zhuǎn)輪安裝在一個(gè)泵內(nèi)。因?yàn)檫@種泵的結(jié)構(gòu)與渦輪機(jī)十分相似，我們將其命名為渦輪真空泵。“

　　渦輪分子泵使真空技術(shù)發(fā)生了顛覆性變革，稱(chēng)得上是該研究領(lǐng)域最具意義的發(fā)明之一。

　　渦輪分子泵的發(fā)明使普發(fā)真空成為行業(yè)的標(biāo)桿

　　當(dāng)1945年Willi Becker接管普發(fā)真空實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)， 他還沒(méi)有想到他將為真空技術(shù)帶來(lái)革命性進(jìn)步。在研究擴(kuò)散泵期間，他提出一種設(shè)計(jì)方案，使此類(lèi)泵中擋板不會(huì)對(duì)吸入氣體產(chǎn)生阻力——這種阻力會(huì)導(dǎo)致泵功率下降多達(dá) 50%。

　　1955年，他將想法付諸實(shí)踐，以快速旋轉(zhuǎn)葉輪為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出一款擋板，葉輪由裝配渦輪葉片的圓盤(pán)所組成。這款旋轉(zhuǎn)擋板展示出驚人的功率，空氣分子從上向下流動(dòng)，而從下向上飛的油滴將被表面捕獲。

　　三年后，他研制出第一臺(tái)按照此原理運(yùn)作的樣機(jī)泵，并申請(qǐng)了專(zhuān)利。渦輪分子泵——簡(jiǎn)稱(chēng)渦輪泵誕生，普發(fā)真空再一次證明了自身在真空制造業(yè)的開(kāi)創(chuàng)性。

　　隨后幾年中，Willi Becker 不斷改進(jìn)他的發(fā)明，優(yōu)化功能并為他所發(fā)現(xiàn)的抽吸效應(yīng)提供理論依據(jù)，這使他于1966年成為吉森大學(xué)的榮譽(yù)博士。真空技術(shù)網(wǎng)(http://203scouts.com/)認(rèn)為渦輪分子泵是市場(chǎng)上品質(zhì)和性能最好的泵，是每個(gè)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)備之一。

　　普發(fā)真空的現(xiàn)任研發(fā)負(fù)責(zé)人 Armin Conrad 深諳這項(xiàng)發(fā)明所具有的劃時(shí)代意義，并在采訪中解釋了渦輪分子泵之所以重要的原因。

Conrad先生，請(qǐng)問(wèn)渦輪分子泵是在什么樣背景下誕生的，在它之前人們都適用哪些真空設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)和研究?

　　Armin Conrad: 在渦輪分子泵發(fā)明前，工業(yè)上主要使用油泵制造真空。顧名思義，這種泵在使用過(guò)程中需要大量的油。然而，在上世紀(jì)中葉，對(duì)于無(wú)油真空的需求愈發(fā)迫切，人們?cè)噲D用油氣密封方法解決這個(gè)問(wèn)題，但始終難以滿(mǎn)足要求。Willi Becker是一位極具探索精神的發(fā)明家和手工制作愛(ài)好者，他的好奇心以及對(duì)解決問(wèn)題的癡迷促使他決定填補(bǔ)無(wú)油真空的空白。他迎難而上，并在研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)渦輪的抽吸作用。

渦輪分子泵的基礎(chǔ)原理是什么?

　　Armin Conrad：氣體粒子擊中移動(dòng)的擋壁，則自身的熱運(yùn)動(dòng)方向變?yōu)榇怪庇趽醣凇＿@個(gè)過(guò)程多次重復(fù)，無(wú)規(guī)則熱分子運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成定向粒子流，由此得到泵送過(guò)程。根據(jù)這一原理運(yùn)作的泵因此被稱(chēng)為分子泵。這一工作原理的難點(diǎn)是氣體粒子的相互碰撞，這會(huì)抵消泵送過(guò)程，因此必須預(yù)先使腔體壓力降至約10-1 hPa 。

第一臺(tái)分子泵是什么樣的?

　　渦輪分子泵主要由一個(gè)外殼與轉(zhuǎn)子和定子組成。旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)和固定圓盤(pán)交叉排列，一個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)和一個(gè)定子盤(pán)組成一個(gè)泵級(jí)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，抽吸效果就越顯著。現(xiàn)代泵的轉(zhuǎn)速已高達(dá)90 000 min^-1，圓周速度為 400 m/s。而在1958年Willi Becker的自制樣機(jī)轉(zhuǎn)速就能達(dá)到142 m/s。

渦輪分子泵自問(wèn)世后有哪些改進(jìn)?

　　Armin Conra：如前文所述，第一臺(tái)泵壓力達(dá)到10^-1 hPa。為了適應(yīng)更高的前級(jí)壓力，在90年代開(kāi)發(fā)出霍爾威克級(jí)。它由一個(gè)帶銑削螺紋的直立件和一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓筒組成。泵通道的典型尺寸比渦輪盤(pán)上的小10至50倍。因?yàn)楦邏菏怯绊憵怏w粒子碰撞的第一因素，故標(biāo)準(zhǔn)前級(jí)壓為10 hPa，特殊情況下甚至允許達(dá)到30hPa。

它對(duì)泵用戶(hù)有什么好處?

　　Armin Conrad：我們致力于渦輪分子泵的改進(jìn)，追求技術(shù)領(lǐng)先。近年來(lái)，通過(guò)改進(jìn)轉(zhuǎn)子動(dòng)力和完善軸承技術(shù)，產(chǎn)品的可靠性有了極大提高。普發(fā)真空的特殊均衡技術(shù)在這種情況下起到了重要的作用。此外，HiPace 系列渦輪分子泵通過(guò)早期故障檢測(cè)簡(jiǎn)化了后期維護(hù)工作。

　　另一方面， HiPace 實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用，通過(guò)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)、減少資源消耗和改進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的效率，大大節(jié)約了運(yùn)行成本。

您怎么看待渦輪分子泵未來(lái)的趨勢(shì)?

　　Armin Conrad：真空技術(shù)網(wǎng)(http://203scouts.com/)認(rèn)為產(chǎn)品能效在目前具有重要意義，并且在未來(lái)將越來(lái)越重要。越來(lái)越多的客戶(hù)要求解決方案具有更高的生產(chǎn)率、更低的資源消耗與運(yùn)營(yíng)成本。真空系統(tǒng)的能耗有時(shí)甚至可以占到生產(chǎn)設(shè)備總能耗的30%，也就是說(shuō)在節(jié)能方面仍舊有很大的空間可以進(jìn)行改善。在HiPace 系列中，我們極大地提高了渦輪分子泵技術(shù)的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展能力和經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)我們?nèi)詴?huì)在這條道路上探索，以滿(mǎn)足市場(chǎng)和客戶(hù)日益高漲的需求。