CN100590318C - 具有第一级涡轮风扇和第二级涡轮分子泵的超高速率真空泵系统 - Google Patents

Abstract

一种超高速率真空泵抽空系统包括一个第一级超高速涡轮风扇和一个第二级常规涡轮分子泵。该涡轮风扇或串联连接到一个待抽空的腔室，或视情况完整地安置在该腔室内。该涡轮风扇采用在高线性叶片速度下运行的大直径转子叶片以向流体赋予一超高抽气速度。该第二级涡轮分子泵在该第一级涡轮风扇下游流体地连接。在运行中，该第一级涡轮风扇在预先存在的真空中运行，其中该流体仅向该转子叶片施加较小的轴向力。该涡轮风扇向流体颗粒赋予朝向一个出口的高体积速率但适度压缩比率的一速度。该第二级常规涡轮分子泵接着将该流体压缩到用于通过一个低真空泵抽空的压力。

Description

具有第一级涡轮风扇和第二级涡轮分子泵的超高速率真空泵系统

本发明在美国能源部门颁发的第DE-AC02-76CH03000号合同下受政府支持而发明。政府对本发明具有特定权利。

技术领域

本发明涉及用于在抽空的腔室内产生超高真空的真空泵。更具体来说，本发明涉及一种包括一第一级高速率涡轮风扇和一第二级涡轮分子泵的真空泵系统以及一种使用该真空泵系统的方法。

背景技术

涡轮分子泵(TMP；有时也称为涡轮泵)广泛地用于在抽空的腔室中产生超高真空。真空泵一般包括涡轮分子泵、牵引泵、离心泵、扩散泵、低温泵、钛溅射泵(titanium sputter pump)、吸气泵等。一般来说，采用涡轮分子泵来将气体，诸如在10^-8Pa(10^-10托)范围中的氢，压缩到通过低真空泵抽空的压力(约10Pa)。涡轮分子泵中潜在的原理是在高真空中，其中与腔室的尺寸相比，剩余气体的分子平均自由径(mean free path)较大，快速移动的转子向与转子相互作用的流体颗粒赋予线性动量。由交替的旋转叶片和定子叶片向流体流赋予的相对速度使该流体从待抽空的真空室流到泵排气出口。每一组转子叶片和定子叶片可支持压力差。对于一系列叶片组而言，零流的压缩比率大约是每一组压缩比率的产物。常规的涡轮分子泵通过以高旋转速度运行并通过采用大量的转子/定子叶片组来达到高压缩比率。

在泵的制造和其维护与维修中，具有高旋转速度和更大数目的转子/定子叶片组遭遇增大的困难，其使得总体运行成本增加。

市售可得涡轮分子泵用于需要高达每秒数千升的抽气速度(升/秒)的应用。然而，常规的涡轮分子泵不适合于达到超高抽气速度。超高抽气速度需要直径非常大的泵。大的泵直径与节约地达到大的压缩比率是不相适应的。

涡轮泵轴承必须在高真空中支持快速旋转的转子。当启动涡轮泵时，输出级可需要相当高的扭矩和功率。在大直径涡轮泵中，该等要求更难得以满足。然而，所需的抽气速度设定了转子直径的大小，并要求需要超高速度的大直径泵。

该等部分冲突的需求限制了轴承设计的选择并导致轴承使用寿命缩短或对依赖复杂电子仪器(例如)来稳定磁性轴承减少。

现有泵使用许多轴承设计，包括具有油或油脂润滑油的金属和陶瓷球轴承；主动和被动磁性轴承；及其组合。因此涡轮分子真空泵复杂而昂贵。

某些应用需要在超低压下的极高抽气速度。实例包括空间模拟室、熔融反应器、颗粒加速器和探测器、诸如镜涂布机的大处理室、和诸如LIGO干涉仪臂或K介子衰变管(Kaon decay pipe)的实验室。

涡轮分子泵是为此等应用所选的泵。然而，因为当按比例增加到超高抽气速度时，其设计变得十分困难，所以常规的涡轮分子泵设计用于高压缩率且仅用于适度的抽气速度。在该等情况下使用涡轮分子泵的不利之处包括：购置成本、轴承再生或更换的需要、诸如轴承更换的维护成本、处理室的污染。

由于该等不利之处，所以一般采用扩散泵、低温泵、钛溅射泵和吸气泵来代替。

因此，目前需要一种超高抽气速度的抽真空设备、系统和可达到超高真空的方法。此外，需要该真空抽空设备成本低、要求最低的修理、具有非常高的可靠性和具有很长的寿命。

发明内容

本发明超高速率真空泵涡轮风扇、包括由常规涡轮分子泵支持的超高速率涡轮风扇输入级的真空泵系统、和一种使用它们的方法可以克服以上和其它缺点。本发明真空泵系统的实施例展示出(但不限于)一个或多个下列有利的操作特性：

(a)超高的抽空抽气速度；

(b)低旋转速度和低离心力；

(c)具有用于预先存在的低压中的能力，并因此展示出来自流体的低阻力；

(d)归因于低阻力和离心力的更简单、较廉价的轴承和转子设计；

(e)高可靠性、高清洁度和低除气作用；

(f)大体放置在处理室内的能力；

(d)可经受突然暴露在高压下的碰撞保护机构；

(e)可作为与常规涡轮分子泵结合使用的前级泵或预压泵或作为与另一涡轮风扇一起使用的备用泵(back-up)的能力。

在一个实施例中，较佳与常规涡轮分子泵一起使用的用作输入级的涡轮风扇的特征在于超高抽气速度、较佳的大直径和适度压缩。涡轮风扇包括一个或多个包含在不可渗透的外壳中或在其抽空腔室内的定子和转子叶片组。该等转子叶片从可旋转的纵向转轴径向延伸。将与转子叶片交替的定子叶片固定且从泵外壳朝向可旋转转轴延伸。定子叶片在该等转子叶片之间纵向间隔。该等转子和定子叶片可为波状外形或槽形的以促进定向的流体流动。

本发明涡轮风扇的转子叶片可以高线性叶片速度旋转以向一流体流赋予超高的抽气速度，同时保持稳定且叶片运行不需要大的电源。

本涡轮风扇较佳地用在预先存在的低压环境中。在该种环境中，据信其产生来自待抽空流体流施加在该等转子上的低轴向力。据信由于该低轴向力，本涡轮风扇较佳可采用具有几何配置的被动磁性轴承，其中点接触稳定了该转轴的纵向定向。此外，由于可采用相对简单的轴承组件，所以涡轮风扇可十分可靠并因此可大体或完整地放置在处理室内。

此外，转子或定子风扇叶片可在其表面上配备一系列同心的碰撞线环。在突然的大流量流入情况下，例如，由于真空容器失效或操作者失误，可以较大的力迫使风扇叶片逆流而上。该等转子叶片接着接触提供支持且非常快速减速的碰撞线。

超高速涡轮风扇较佳用在(虽然不限于)包括如上所述来自一或多个第二级常规的涡轮分子泵上游的一或多个第一级涡轮风扇的真空泵排出系统中。低真空泵和/或前级泵也可用在该真空泵抽空系统中。

目前所述技术的另一方面为一种用于抽空一真空室的方法，其包括：

如上所述，在一抽空腔室下游安置一涡轮风扇；

安置一个与该第一级涡轮风扇流体连通的常规涡轮分子泵；

旋转该转轴使得该等转子叶片与该等定子叶片协作以向从该涡轮风扇入口引导到涡轮分子泵出口的流体流赋予一速度。

在本应用中，流体流被定义为气体流、液体流、夹带或散布着固体颗粒的液体流，和/或夹带或散布着液滴和/或固体颗粒的气体流。本技术较佳用于主要或完全为气态的流体流。

附图说明

图1为一个透视图，其显示根据本设备系统和使用方法的一个实施例的涡轮风扇的内部构造。

图2为一个部分剖视图，其显示根据本设备、系统和使用方法的至少一个实施例的涡轮风扇内的定子叶片和转子叶片的空间关系。

图3为一个透视图，其显示采用根据本设备、系统和使用方法的至少一个实施例的碰撞保护环的涡轮风扇的内部构造。

图4为根据本设备、系统和使用方法的至少一个实施例的高真空抽气系统的部分示意方块图，其显示与抽空腔室和备用涡轮分子泵流体连通的涡轮风扇级。

图5为根据本设备、系统和使用方法的至少一个实施例的高真空汲取系统的部分示意方块图，其显示与抽空腔室、前级泵、涡轮分子泵和低真空泵流体连通的涡轮风扇级。

图6为根据本设备、系统和使用方法的至少一个实施例的高真空汲取系统的部分示意方块图，其显示大体安置在抽空腔室内的涡轮风扇级。

具体实施方式

如图1中所显示的超高速真空泵涡轮风扇11的一个实施例，其较佳用作由由常规涡轮分子泵支援的超高速率输入级。涡轮风扇11使流体流流入涡轮风扇入口12并穿过涡轮风扇出口13。较佳地，如图4和图5所示，该出口与至少一个额外的涡轮风扇或涡轮分子泵流体连通。同样较佳地，如图4和图5所示，涡轮风扇入口12与抽空或处理室30流体连通。涡轮风扇11的特征为超高的抽气速度和适度的压缩比率。

通常的抽气速度大于10,000升/秒。更佳地，该抽气速度为10,000升/秒到40,000升/秒。在一较佳实施例中，涡轮风扇11具有每1.0米直径涡轮风扇约25,000升/秒的抽气速度。

如图4所示，当较佳地用作真空泵抽空系统10中的第一级及常规涡轮分子泵18用作第二级时，涡轮风扇11仅需要具有适度的压缩比率。通常压缩比率为约1000倍压缩到10倍压缩。更佳地，压缩比率在200倍到50倍的范围内。

在一个实例中，具有适度的100倍压缩比率和1m直径的涡轮风扇11将具有约25,000升/秒的空气抽气速度且可由放置在15厘米或更小直径的隔离阀后的250升/秒的涡轮分子泵18来支援。通过该设计可容易地达到刚好低于10^-8托的压力。

涡轮风扇11较佳地用于预先存在的高真空环境中。在下文中讨论在不同环境下的例外操作。例如，涡轮风扇11可大体或完整地安置在处理室中，或在保持低于至少约10^-3Pa的压力下流体连接到一个处理室。更佳地，使预先存在的低压保持低于约10^-5Pa。最较佳地，使预先存在的低压保持低于约10^-6Pa。本发明超高速率涡轮风扇、抽空系统和方法能进一步将腔室抽空到低于10^-8Pa的压力。

在预先存在的高真空环境中，转子叶片17上的流体力极小。该流体力通常为每平方米百万分之一牛顿或更小。据信(但不限于任何特殊理论)该条件允许使用如下所讨论的特征为可弯曲或可半弯曲型薄箔结构的转子叶片17设计，当转子旋转时其通过同心力的作用拉伸或保持为所要形状。该设计替代性提供了重量轻和成本低的涡轮风扇的可能性。

此外，如下所讨论，据信于转子17上的较小轴向力允许使用相对简单、廉价和可靠的轴承设计。

而且，据信由于施加于转子上的较小流体力，涡轮风扇11可利用比常规涡轮分子泵更大的直径。典型的涡轮风扇11直径为约0.1米到3.0米。更佳地，涡轮风扇11直径为0.5到1.5米。最较佳地，涡轮风扇11直径为约1米。不受需要将气体压缩到与低真空泵的抽气能力相匹配的压力的妨碍，当该涡轮风扇用于超高抽气速度的较大直径时，其成本或复杂度并不大幅度增加。当直径变得更大时，可以更低的旋转速度而达到涡轮泵中所需的大线性叶片速度，其降低了叶片中的应力。

如下所讨论，据信至少部分归因于较小流体力的涡轮风扇11的其它优势包括能利用低功率马达和廉价、相对简单的稳定组件。

图1中所示的涡轮风扇11因而包括一个或多个包含在不可渗透的外壳14中、定位在与排除或处理室30相邻近的类似涡轮分子泵、类似涡轮或类似风扇的定子叶片16和转子叶片17。或者，如图6中所示，涡轮风扇11可直接定位在抽空或处理室30中。由于涡轮风扇11相对简单、廉价、微不足道的除气作用和可靠的组件，如图6中所示，其可大体或完整地用在抽空或处理室30中。在此种情况下，涡轮风扇成本甚至可显著小于1米直径的超高真空(UHV)阀。

转子叶片17径向低安装在可旋转的纵向转轴15上。除了一部分转子叶片(较佳从旋转轴到高达半个半径的任何地方)可能不透过流体以抑制流体逆流之外，转子叶片17较佳为类似风扇、类似涡轮分子泵或类似涡轮型。转轴15较佳由至少一个低摩擦或无摩擦的轴承28来固持。同样较佳地使轴15完全包含在壳14内。

同时，定子叶片16为从泵外壳14朝向可旋转转轴15延伸的固定叶片。如图2所示，定子叶片16在转子叶片17之间纵向间隔。定子叶片16可为波形和/或倾斜形以促进定向的流体流动。图3显示凹槽形定子叶片的一个实例。

涡轮风扇定子16和转子叶片17较佳由重量轻、坚固的材料制成。该等叶片可由以下材料制成，该等材料包括(但不限于)基于涡轮的风扇、工业风扇和涡轮分子泵中所采用的钛、铝和其它材料。转子叶片17较佳由在停止时维持其形状的材料组成，并抵抗由于离心加速度、旋转加速度的力和来自流体流动与流体压力差的力。

若马达29具有足够的扭矩来抵住小摩擦力以启动轴15和转子叶片17，则转子叶片17可触碰定子16叶片总成。此外，转子叶片17较佳薄且可弯曲以使得其在自旋时可通过离心力来稳定。此外，较佳充分平衡转子叶片17以满足轴承要求。

同样归因于可旋转轴15和转子叶片17上的较小流体力和较小轴向力，可通过低功率马达29来驱动涡轮风扇。例如，可旋转转轴15和转子叶片17可通过悬挂在外壳24内部并经由小钢管冷却的马达总成来驱动。更佳地，可旋转转轴15和转子可通过具有在真空中转轴15的下游端上的封闭或密封的旋转组件和在真空外壳外部的空固定组件的交替当前(AC)马达29来驱动。此配置具有仅在真空包壳内留有无接触的被动元件和使低除气作用、极高的可靠性和增大的寿命成为可能的优势。视情况可采用外部马达，假设采用充分的不透气密封以确保维持高真空。较佳地，马达29可以变化速度运行。或者，马达可以固定速度运行。

本发明涡轮风扇转子叶片17可以高线性叶片速度旋转以赋予高抽气速度同时保持稳定且无需大容量电源提供稳定帮助。常规的涡轮分子泵通常采用通到(vent to)该泵的高压侧的涂有油或油脂的轴承。具有主动或被动被动磁性轴承的泵为市售可得的且一般可用于无油应用中。然而，归因于一般用以确定旋转转轴和转子中心的主动反馈系统的复杂性，该磁性轴承昂贵且有时不如经润滑的轴承可靠。然而此外，经构造成使用被动被动磁性轴承的涡轮分子泵通常并非在所有自由度中是稳定的。因此，磁性轴承通常采用主动反馈系统或设计，其中常规的经润滑的轴承稳定该磁性轴承。

据信(但不限于任何理论)归因于转子上的较小流体力和可旋转涡轮风扇轴15与转子叶片17的较小轴向力，被动磁性轴承28可被用来采用几何配置，其中点接触(包括，但不限于金刚板上的钢)稳定可旋转涡轮风扇轴15的纵向定位。也可使用类似碳的反磁性材料来达到较小轴向力的稳定。

可用于目前所述技术中的另一选择是通过使用导电环的磁场动态排斥。点接触依次由用于诸如可在空气涌入或机械冲击(physical shock)抽空泵系统期间所出现的非常大的力的干式滑动环或干式球形轴承来支持。

涡轮风扇轴15接着较佳由永久磁性轴承28固持在适当位置。通常不接触该转轴的额外滑动环可用于在极大力条件下限制转轴的偏移。

通过采用具有可选稳定性点接触的被动磁性轴承，仅有无接触、被动、低除气作用的组件位于真空室的内部。其导致低腔室污染、高可靠性和更长的运行寿命。此外，该等轴承选择比常规涡轮分子泵中所采用的那些要廉价和更可靠。

不考虑转子叶片的特定设计和材料，较佳将真空泵设计成能幸免于使正常运行无法发生且可使流体力变大和可能变得具有破坏性的数量的流体的突然和意外流入。该等事件的实例为不可渗透外壳或泵或抽空腔室和/或其附件的故障或其所受的破坏。

据信较佳具有大直径以使其能提供超高抽气速度的涡轮风扇11易受异常条件下(例如，当涡轮风扇11以运行速度自旋时有大量流体侵入涡轮风扇11)发生的此等流体力的攻击。

如图3中所示通过添加碰撞保护装置可使涡轮风扇免受归因于该等异常力的破坏。然而涡轮风扇在没有碰撞保护装置时可很好地起作用且有时可采用没有所述装置的涡轮风扇，涡轮风扇的较佳实施例包括该等装置。

在异常运行事件期间，主要的流体力可足够大以过载大多数设计的叶片。涡轮风扇叶片的较佳实施例具有有足够弯曲度以在该等力下弯曲而非断裂的叶片。当叶片弯曲时，其可触碰定子叶片。转子和定子叶片可啮合和断裂。

如图3中所示，可通过碰撞保护装置来防止。该装置通过在每个转子17和下游定子叶片总成16之间提供一滑动表面来工作。弯曲的转子叶片17绕该滑动表面转动转子17达停止所耗的较短时间。滑动表面较佳为主要对流体可透过的且较佳可由真空可相容材料构造而成。一个可行的实施例将复数个如图3中所示的环形同心线环用作自由直立式筛网或将其附着在定子叶片总成上且由该定子叶片总成来支持。

在涡轮风扇11的上述实施例和特性指定下，则图4显示以作为第二级常规涡轮分子泵18上游的第一级(意即，前置压缩或前级泵)超高速率真空泵于系统10中的较佳使用形式的涡轮风扇11。如上所指示，第一级涡轮风扇11提供超高的抽气速度与适度的压缩，而第二级常规的涡轮分子泵18提供高压缩汲取。图4中所示的系统包括如上所述流体连接到待抽空腔室30上的第一级涡轮风扇11。在涡轮风扇入口12与抽空腔室出口之间的连接点处可采用不透气阀。第一级涡轮风扇11视情况可安置在待抽空的腔室内，其中出口端口13从抽空腔室延伸。

在涡轮风扇11的下游，第二级常规的涡轮分子泵18可以与涡轮风扇11流体连通的方式来连接。在涡轮风扇出口13与涡轮分子泵入口19之间的结合处可采用不透气阀或密封件。涡轮分子泵18进而可如图5所示以与低真空泵24流体连通的方式来连接，或可通到第二腔室或大气中。在涡轮分子泵出口20与低真空泵入口25之间的结合处可再次采用不透气阀或密封件。低真空泵接着较佳通到低真空泵出口26处的大气中。

如图5中所示，真空泵抽空系统10视情况可采用额外的可位于抽空腔室30与涡轮风扇11之间的前级泵或前置压缩泵21。此外，真空泵抽空系统10在采用常规涡轮分子泵后采用额外的备用泵。在前级泵入口22与抽空腔室30之间，和/或前级泵出口23与涡轮风扇入口12之间的结合处可采用不透气阀或密封件。

归因于该种涡轮风扇的相对低材料成本，真空泵抽空系统亦可采用多于一个作为备用、多级或多余风扇的涡轮风扇11。额外的涡轮风扇可串联地用在真空泵抽空系统中或作为有或无不透气旁路阀的并列组件。

在运行中，前述的涡轮风扇和真空泵系统可以下列方式抽空真空室。首先，将超高速率涡轮风扇11安置在待抽空的腔室30的下游或大体或完全安置在待抽空的腔室30内，并与腔室30流体连通。如上所述，较佳接着将待抽空的腔室和超高速率涡轮风扇维持在预先存在的低压下。接着，将涡轮分子泵18安置在涡轮风扇11的下游，和在其入口端口19处流体连接到涡轮风扇11的出口端口13。此涡轮分子泵18较佳通过一不透气阀从涡轮风扇11分离。当系统不在运行状态时此阀较佳地保持密闭以维持风扇和待抽空的腔室中的预先存在的真空。或者，涡轮风扇11自身可在涡轮风扇启动之前被抽空。

在涡轮风扇11启动后，转轴15绕其纵轴旋转以使得转子叶片17与定子叶片16协作以向流过涡轮风扇入口12并在涡轮风扇出口13处排出的流体流赋予一速度。之后，流体流进一步被压缩并通过涡轮分子泵18转移到下游。如上所述，可采用额外的前级泵和/或后援泵。

虽然已显示并描述了本发明的特定步骤、元件、实施例和应用，但当然应了解本发明并非限制于此，因为所属领域的技术人员可做出修改，尤其是根据前述教示。因此附属权利要求范围应涵盖该等修改且并入在本发明范畴内的该等步骤或元件。

Claims (20)

1.一种真空泵抽空系统，其包括：

(a)一个包括一涡轮风扇的第一级，其包括：

(1)一个具有一流体流入口和一流体流出口的含流体外壳；

(2)一个可旋转地安装在所述外壳内的转轴，所述转轴具有一个纵轴；

(3)从所述外壳朝向所述转轴的纵轴延伸的复数个固定定子叶片，所述的定子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔；

(4)从所述转轴径向延伸的复数个转子叶片，所述转子叶片可绕所述转轴的纵轴旋转，所述转子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔；和

(b)一个包括一涡轮分子泵的第二级，该涡轮分子泵具有一流体流入口和一流体流出口，所述涡轮分子泵入口与所述涡轮风扇出口流体地连通；

藉此，在所述转轴绕其纵轴旋转之后，所述定子和转子叶片协作以向流入所述涡轮风扇流体流入口的流体流赋予一轴向速度，从而将一加压流体流从所述涡轮风扇流体流出口引导到所述涡轮分子泵流体流入口。

2.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中该系统的抽气速度大于10,000升/秒。

3.如权利要求2所述的真空泵抽空系统，其中该系统的抽气速度大于20,000升/秒。

4.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中该转子叶片直径大于0.25米。

5.如权利要求4所述的真空泵抽空系统，其中该转子叶片直径大于0.5米。

6.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中所述的第一级涡轮风扇在小于10^-5Pa的预先存在压力下运行。

7.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中所述的第一级涡轮风扇产生小于300倍的气体压缩比率。

8.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中该第一级涡轮风扇至少安置在一待抽空的腔室中。

9.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中所述涡轮风扇进一步包括一个碰撞保护机构以防止在异常运行事件期间该转子与定子叶片之间的接触。

10.如权利要求9所述的真空泵抽空系统，其中所述碰撞保护机构包括从所述外壳延伸的复数个同心环，所述复数个同心环包埋所述定子叶片或所述转子叶片，对该流体而言，所述同心环为透明的。

11.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其中所述涡轮风扇转轴通过至少一个无摩擦的轴承机构可旋转地安装在所述外壳上。

12.如权利要求10所述的真空泵抽空系统，其中所述无摩擦轴承机构包括具有一几何配置的至少一个被动磁性轴承，其中接触点维持所述转轴的纵轴关于所述外壳的取向。

13.如权利要求1所述的真空泵抽空系统，其进一步包括位于第二级涡轮分子泵下游的至少一个低真空泵。

14.一种用于将一加压流体流引导到一涡轮分子泵的涡轮风扇，该涡轮风扇包括：

(a)一个具有一流体流入口和一流体流出口的含流体外壳；

(b)一个可旋转地安装在所述外壳内的转轴，所述转轴具有一纵轴；

(c)从所述外壳朝向所述转轴的纵轴延伸的复数个固定定子叶片，所述定子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔；

(d)从所述转轴径向延伸的复数个转子叶片，所述转子叶片可绕所述转轴的纵轴旋转，并且所述转子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔；

其中，所述涡轮风扇具有至少10,000升/秒的抽气速度。

15.如权利要求14所述的涡轮风扇，其中该转子直径至少为0.25米。

16.如权利要求14所述的涡轮风扇，其中该涡轮风扇产生小于300倍的气体压缩比率。

17.如权利要求14所述的涡轮风扇，其中所述涡轮风扇转轴通过至少一个无摩擦的轴承机构可旋转地安装在所述外壳上。

18.如权利要求17所述的涡轮风扇，其中所述无摩擦轴承机构包括具有一几何配置的至少一个被动磁性轴承，其中接触点维持所述转轴的纵轴关于所述外壳的取向。

19.一种从一真空室抽空一流体流的方法，其包括：

(a)将一涡轮风扇安置在所述真空室的下游，所述涡轮风扇包括：

(i)一个具有一流体流入口和一流体流出口的含流体外壳，

(ii)一个可旋转地安装在所述外壳内的转轴，所述转轴具有一纵轴，

(iii)从所述外壳朝向所述转轴的纵轴延伸的复数个固定定子叶片，所述定子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔，和

(iv)从所述转轴径向延伸的复数个转子叶片，所述转子叶片可绕所述转轴的纵轴旋转，所述转子叶片在所述涡轮风扇流体流入口与所述涡轮风扇流体流出口之间纵向间隔；

(b)将一涡轮分子泵安置在所述涡轮风扇的下游，所述涡轮分子泵具有一流体流入口和一流体流出口，所述涡轮分子泵入口与所述的涡轮风扇出口流体地连通；

(c)所述转轴绕其纵轴旋转以致于所述转子叶片与所述定子协作而向一从该真空室流入所述涡轮风扇流体流入口的流体流赋予一轴向速度，从而从所述涡轮风扇流体流出口引导一加压流体流。

20.如权利要求19所述的方法，其中从该腔室以大于10,000升/秒的速率抽出该流体。

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