[发明专利]增强的真空系统部件

说明书

本发明提供了一种用于真空泵的转子组件。该转子组件包括轮毂以及一个或多个转子叶片阵列，该一个或多个转子叶片阵列各自包括至少一个转子叶片，每个转子叶片从与该轮毂邻接的转子叶片根部延伸到转子叶片末梢，其中，每个转子叶片包括连续纤维增强的基体材料。本发明还提供了设计和制造转子叶片的方法，以及包括如下部件的真空系统，即：该部件包括连续纤维增强的基体材料。

技术领域

本发明涉及一种真空系统，并且特别是如下真空系统，即：其中，其一个或多个部件包括连续纤维增强的基体材料，更具体而言，为用于真空泵的转子组件。本发明还涉及转子叶片、制造真空系统及其部件的方法。

背景技术

涡轮分子泵通常包括转子，该转子具有倾斜转子叶片的多个轴向隔开的环形阵列。这些叶片在每个阵列内规则地隔开并且从中心轴径向向外延伸。泵的定子围绕该转子，并且包括倾斜定子叶片的环形阵列，该倾斜定子叶片的环形阵列在轴向方向上与转子叶片的阵列交替。每对相邻的转子叶片和定子叶片的阵列形成涡轮分子泵的一级。随着转子旋转，转子叶片会撞击进入的气体分子，并将叶片的机械能转换成气体分子动量，该气体分子动量从泵入口通过各级被引向泵出口。

涡轮分子泵的转子通常被制造为单金属结构，例如钛合金，其中叶片与轴成一体。

然而，跨越所有类型的真空泵存在如下持续的需求，即：提高转子速度并降低运行成本。

迄今为止，与典型的增材制造方法相关联的基础性限制已限制了它们对真空泵的适用性：特别是所得零件的强度和耐久性。

例如，熔丝制造（FFF）导致零件呈现低强度。然而使用基于片材的方法来形成三维零件的预浸料复合构造方法既费时又难以处理，从而导致较高的费用。此外，围绕曲线弯曲这样的片材可能使得纤维重叠、屈曲和/或扭曲，从而导致所得真空部件中的不期望的软点。

因此，对新的部件和制造方法存在持续的需求，以降低成本并提高运行速度。

本发明试图至少在一定程度上解决现有技术的这些和其他问题。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种用于真空泵的转子组件，该转子组件包括轮毂以及一个或多个转子叶片阵列，该一个或多个转子叶片阵列各自包括至少一个转子叶片，该至少一个转子叶片从与该轮毂邻接的转子叶片根部延伸到转子叶片末梢。该转子叶片包括连续纤维增强的基体材料，并且包括从所述转子叶片延伸到该轮毂的紧邻所述转子叶片的部分的连续纤维。

与已知的转子组件相比，根据本发明的转子组件可被制作得更轻，并且运行更快，且更便宜。在某些情况下，减少或去除对开孔、镂空和其他减轻重量的策略的需求。

通常，该转子组件包括多个转子叶片阵列。这些转子叶片阵列可包括一个或多个转子叶片，通常为两个或更多个。在该组件包括多于一个阵列和/或该阵列包括多于一个转子叶片的情况下，通常每个转子叶片包括从所述转子叶片延伸到该轮毂的紧邻所述转子叶片的部分的连续纤维。

该轮毂可以是基本上环形的，而转子叶片从该轮毂径向延伸。

该轮毂可与该真空泵的转子轴一体地形成。可替代地，一系列转子组件可按顺序布置，并且相邻的轮毂耦接在一起，以形成转子轴。

在实施例中，连续纤维可从转子叶片延伸到该转子轴。

优选地，增强连续纤维的类型和/或铺叠在转子叶片根部和转子叶片末梢之间变化。通常，该连续纤维的类型和/或铺叠在转子叶片根部处与在转子叶片末梢处是不同的。

该转子组件可用于涡轮分子泵，并且包括环形的轮毂以及一个或多个基本上环形的转子叶片阵列，该转子叶片阵列各自包括多个基本上相同的转子叶片，这些转子叶片各自从与该轮毂邻接的转子叶片根部径向延伸到转子叶片末梢，其中，每个转子叶片包括连续纤维增强的基体材料，并且包括从所述转子叶片延伸到该轮毂的紧邻所述转子叶片的部分的连续纤维。