根據(jù)Willi Becker 理念制造出的第一臺渦輪泵

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

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

　　1956：申請渦輪泵設(shè)計專利

　　1958：第一臺渦輪泵上市

　　1966年7月：成為吉森大學(xué)的榮譽博士

　　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 在實驗室

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

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

　　1945：成為高真空領(lǐng)域的開發(fā)負責(zé)人，建立一套完整的真空技術(shù)設(shè)備和測量儀器程序

　　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)計基礎(chǔ)上制造出一款新泵，有針對性地組裝了多個高速旋轉(zhuǎn)的圓形渦輪葉片，這款泵也不負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，而從下向上飛的油滴則會被表面捕獲。在試驗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，我們參照渦輪機在轉(zhuǎn)輪前后對稱安裝導(dǎo)輪，通過導(dǎo)輪放大壓縮效果，再將許多這樣的轉(zhuǎn)輪安裝在一個泵內(nèi)。因為這種泵的結(jié)構(gòu)與渦輪機十分相似，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)真空實驗室工作時， 他還沒有想到他將為真空技術(shù)帶來革命性進步。在研究擴散泵期間，他提出一種設(shè)計方案，使此類泵中擋板不會對吸入氣體產(chǎn)生阻力——這種阻力會導(dǎo)致泵功率下降多達 50%。

　　1955年，他將想法付諸實踐，以快速旋轉(zhuǎn)葉輪為基礎(chǔ)設(shè)計出一款擋板，葉輪由裝配渦輪葉片的圓盤所組成。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，而從下向上飛的油滴將被表面捕獲。

　　三年后，他研制出第一臺按照此原理運作的樣機泵，并申請了專利。渦輪分子泵——簡稱渦輪泵誕生，普發(fā)真空再一次證明了自身在真空制造業(yè)的開創(chuàng)性。

　　隨后幾年中，Willi Becker 不斷改進他的發(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)的榮譽博士。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認為渦輪分子泵是市場上品質(zhì)和性能最好的泵，是每個現(xiàn)代實驗室的基本設(shè)備之一。

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

Conrad先生，請問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，這種泵在使用過程中需要大量的油。然而，在上世紀中葉，對于無油真空的需求愈發(fā)迫切，人們試圖用油氣密封方法解決這個問題，但始終難以滿足要求。Willi Becker是一位極具探索精神的發(fā)明家和手工制作愛好者，他的好奇心以及對解決問題的癡迷促使他決定填補無油真空的空白。他迎難而上，并在研究過程發(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：氣體粒子擊中移動的擋壁，則自身的熱運動方向變?yōu)榇怪庇趽醣�。這個過程多次重復(fù)，無規(guī)則熱分子運動被轉(zhuǎn)換成定向粒子流，由此得到泵送過程。根據(jù)這一原理運作的泵因此被稱為分子泵。這一工作原理的難點是氣體粒子的相互碰撞，這會抵消泵送過程，因此必須預(yù)先使腔體壓力降至約10-1 hPa 。

第一臺分子泵是什么樣的?

　　渦輪分子泵主要由一個外殼與轉(zhuǎn)子和定子組成。旋轉(zhuǎn)圓盤和固定圓盤交叉排列，一個轉(zhuǎn)子盤和一個定子盤組成一個泵級。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動得越快，抽吸效果就越顯著�，F(xiàn)代泵的轉(zhuǎn)速已高達90 000 min^-1，圓周速度為 400 m/s。而在1958年Willi Becker的自制樣機轉(zhuǎn)速就能達到142 m/s。

渦輪分子泵自問世后有哪些改進?

　　Armin Conra：如前文所述，第一臺泵壓力達到10^-1 hPa。為了適應(yīng)更高的前級壓力，在90年代開發(fā)出霍爾威克級。它由一個帶銑削螺紋的直立件和一個旋轉(zhuǎn)圓筒組成。泵通道的典型尺寸比渦輪盤上的小10至50倍。因為高壓是影響氣體粒子碰撞的第一因素，故標(biāo)準前級壓為10 hPa，特殊情況下甚至允許達到30hPa。

它對泵用戶有什么好處?

　　Armin Conrad：我們致力于渦輪分子泵的改進，追求技術(shù)領(lǐng)先。近年來，通過改進轉(zhuǎn)子動力和完善軸承技術(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早期故障檢測簡化了后期維護工作。

　　另一方面， HiPace 實現(xiàn)了能源的高效利用，通過優(yōu)化驅(qū)動技術(shù)、減少資源消耗和改進驅(qū)動器的效率，大大節(jié)約了運行成本。

您怎么看待渦輪分子泵未來的趨勢?

　　Armin Conrad：真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認為產(chǎn)品能效在目前具有重要意義，并且在未來將越來越重要。越來越多的客戶要求解決方案具有更高的生產(chǎn)率、更低的資源消耗與運營成本。真空系統(tǒng)的能耗有時甚至可以占到生產(chǎn)設(shè)備總能耗的30%，也就是說在節(jié)能方面仍舊有很大的空間可以進行改善。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)濟效益。未來我們?nèi)詴�在這條道路上探索，以滿足市場和客戶日益高漲的需求。