CN1391037A - 超高真空泵及其三维压缩气体入水的液压方法 - Google Patents

Abstract

本发明是超高真空泵及其三维压缩气体入水的液压方法。泵由管道、液压阀门装置、液压油注入或流出口、活塞及其连杆、弹簧及其拉动杆、阀门活动套杆、固定杆、大小空腔及其中隔板、活动管道、阀门、水箱、小涡轮机、大气过滤管共同按上面说明书所述位置关系安装连接构成；液压方法的关键特征是将气体压缩进入低水位，气体浮向高水位的水面上进入大气，而涡轮机使气体排入水里，水和水汽不能进入排气的小空腔里；超高真空泵的极限压强与泵的尺寸体积相关，二个真空泵串接的真空提高因子为每一个真空泵提高因子的乘积，二个真空泵串接可达到超高真空，根据超高真空度的要求来决定串接的真空泵。本发明用一个超高真空泵把容器从大气压抽到理想超高(极高)真空，并且有很大的抽速、抽气量大、抽真空费用低，泵本身制造简单、造价低、体积小。

Description

超高真空泵及其三维压缩气体入水的液压方法

(一)技术领域：

本发明是超高真空泵及其三维压缩气体气体入水获得超高真空的液压方法，属机械产品，特别涉及三维压缩气体气体入水获得超高真空的技术。

(二)背景技术：

现有的真空泵种类很多，但都存在下述的缺点和问题：(1)无法由一个真空泵从大气压抽到超高真空，甚至到极高真空度；(2)抽真空速度慢；(3)抽到较高真空的费用很高；(4)泵的制造费用贵；(5)对氢气和氦气的抽速特别慢等等，这些是现有的真空泵普遍存在的共同缺点和问题。

(三)发明内容：

本发明的目的就是为了克服和解决现有真空泵存在的无法由一个真空泵从大气压抽到超高真空，且抽真空速度太慢、费用太高等的缺点和问题，研究、发明、设计一种能利用液压、三维压缩气体从而大大提高被压缩气体的压强，又将被压缩气体排入低水位水里，气体由于浮力作用浮到高水位的水面再排入大气里，实现在排气口处得到一个极低的前级压强，并且有很快的抽速、结构简单、造价低、抽真空费用低等优点的超高真空泵及其三维压缩气体入水获得超高真空的液压方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的：超高真空泵的结构示意图如图1所示，排气式高真空泵的结构示意图如图2所示。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、42，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橡胶圈(如氟橡胶圈)，固定方式多种，只要保证气压活塞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，以达到抽超高真空的要求；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上液压注入或流出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，以便气体流通，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的中心以便于气体排入水中，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，叶片的端头向旋转方向弯一点以便向转动圆外排水防止水进入该端头面；在实际制造过程中，应该在小空腔29的端头面处可以***一块挡水板，当小涡轮机38停机时，水不能进入小空腔29，这块挡水板也可以由小涡轮机38的叶片替代，当小涡轮机38停机时，该叶片贴在小空腔29端头上防止水进入。

本超高真空泵的工作原理如下：管道1通过阀门与被抽真空容器相连通；当液压油泵将从23抽出油又从24注入油时，液压油推动活塞27，带动活动管道19向如图1所示的右边运动，液压推动阀门装置2推开阀门10，而阀门14和35则为关闭，被抽真空容器里的气体通过阀门10进入大空腔11里，直到大空腔11打开到最大；这时，液压推动阀门装置2通过液压油注入或流出口3由油泵抽出液压油，阀门10在弹力的拉力下关闭，同时液压泵将通过液压油注入或流出口24抽出液压油，又从液压油注入或流出口23注入液压油，液压油推动活塞22向如图1所示的左边运动，液压推动阀门装置26由液压泵注入液压油(图1中未画出连接的油管)，通过活塞连杆20和30顶开阀门14和35，气体通过活动管道19进入小空腔29里，直到活塞12镜面与大空腔11镜面相合；这时液压推动阀门装置26由油泵排出液压油，在弹簧16和32的拉力下关闭阀门14和35，并由液压泵通过23抽出油，由24注入油，活动管道19又向右(图1所示)运动，带动活塞12、36和22一起向右边运动，活塞36将小空腔29里的气体全部推向小涡轮机38被排入水，当然向右边运动的同时，阀门10开启，阀门14和35关闭，活动管道19就这样不断来回运动，将被抽真空容器里的气体推向小涡轮机，小涡轮机将气体排入低水位的水里，气体浮向高水位的水面上被排入大气里；大空腔11、液压油箱21、小空腔29和水箱37如图1所示是连为一体的；大空腔11与液压油箱21连接处中间开一个口，以便活动管道19运动，开口处与活动管道装有超高真空橡胶密封圈，使大空腔11与液压油箱21隔开；液压油箱21通过中间隔板25分为两个，隔板中间开一个口让活动管道19运动，该开口处与活动管道由液压密封橡胶圈密封，使两边的油不能相互流动；小空腔29与液压油箱21的连接处中间开口以便活动管道19运动，开口处与活动管道19由超高真空密封橡胶圈密封，使小空腔29与液压油箱21隔开；小空腔29的端头接入水箱37里，小空腔29的端头面与水箱37相接侧面的内侧面在同一平面上，并且组成镜面(在小涡轮机38转动的圆内为镜面)。小涡轮机38安装在水箱37内，小涡轮的叶片要贴近小空腔29接入水箱的端面和水箱内侧面(在小涡轮机38转动圆内要求为镜面)，小涡轮机38的叶片比较密，叶片与接触面的倾角比较小，当小涡轮机38快速转动时，水不能接近小空腔29接入水箱的端面和水箱的那小涡轮机38转动的圆内的镜面。

本发明的超高真空泵三维压缩气体气体入水获得超高真空的液压方法是将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配气的小空腔29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(10^-6m)；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为液压油泵，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(这二个面为镜面，并且压缩时完全相合，这样可以更多将大空腔11里的气体排光)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(不计活动管道19里的气体)，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排入水里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′，我们先计算图2所示排气式高真空三维压缩气体所能达到的高真空度，然后再计算图1所示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： $\frac{S\·L}{S^{\′}\·d}P=101323.2$

    得： $P=\frac{S^{\′}d}{S\·L}\×101323.2----\left(1\right)$

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(排气式真空泵指将被抽真空容器里的气体排进大气里的真空泵)；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′ $P^{\′}=\frac{S_1^1{d}_1^{\′}}{S_1{L}_1}P=\frac{S_1^1{d}_1^{\′}}{S_1{L}_1}\·\frac{S^{\′}d}{\mathrm{SL}}\×101323.2----\left(2\right)$

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。

如图1所示的理想超高真空泵，只要小涡轮机的叶片贴近小空腔29的端头面所组成的镜面足够近，小涡轮机38转速也较高，可以实现该端面组成的镜面没有水进入，实现干燥；活塞36推压的气体由小涡轮机38全部排入低水位的水里，气体又从水里浮向高水位的水面进入大气里；这样在活塞36向左边运动时，若不考虑气体从小空腔29的内壁渗透进入小空腔29里，则小空腔29可以看作为绝对真空，实际上小空腔里的真空度极高；这样被抽容器里的气体便不断快速地被压入小空腔29里，又不断的被推向小涡轮机38的叶片，又不断的被排入水里，又不断浮向水箱37水面上再进入大气里，并且该泵排出气体，对于大气中任何气体都一样排除，这为目前超高真空***和极高真空***对于氢气和氦气很难排除所做不到的；所以图1所示这种泵可以将容器里的气体从大气压一直抽到容器里的压强达超高真空或极高真空，而且抽速非常大，抽真空费用也明显很低，这些都为目前所有真空泵不能达到的，这种真空泵必将替代目前所有的真空泵，为理想的真空泵。

本发明与现有技术设备相比，具有如下的优点和有益效果：(1)本发明实现超高真空是将空气推入低水位的水里，进入水里的气体浮到高水位的水面上被排入大气，小涡轮机保持水和水气不能进入排气的小空腔；(2)本发明真空度的提高不在于压缩一维长度线度，而在于压缩三维线度，从而使真空度提高增加二维线度(宽和高)乘积比的倍数；(3)由于用液压为泵的动力，使长度压缩线度可以达到微米以上线度，从而大大提高压缩气体的压强，这为其它动力所不能达到的；(4)可以从大气压开始直到超高真空，并且抽量大；(5)没有气体返流，并且泵的结构使泵的密封性大大提高，泵内清洁；(6)比其它能达到超高真空的泵相比，制造简单、造价低。

(四)附图说明：

下面对说明书附图进一步说明如下：图1是理想超高真空泵的结构示意图；图2是排气式高真空泵的结构示意图。各图中：1为带开关的真空管道，2、26、46为液压推动阀门装置，3、23、24、47为液压油注入或流出口；4、22、27、45为液压活塞，每个活塞上套多个液压密封橡胶圈；5、20、30、44为活塞连杆；6、17、31、43为弹簧拉杆，拉住弹簧的另一端；7、16、32、42为弹簧，弹簧对阀门的拉力要达到当阀门关闭时，气体不能进入；8、13、34、41为阀门活动套杆，该套杆固定在管壁上，支撑活塞完成开和关运动；9、15、33、40为固定在阀门上的杆，活塞连杆推动该杆使阀门打开；10、14、35、39为阀门，阀门由金属制成，其上装有多个超高真空氟橡胶密封圈；11和29分别为大小空腔；12和36为气压活塞，活塞上装有多个超高真空氟橡胶密封圈；18为大空腔11与液压油腔21相连的开口处，以便活动管道19来回平动，该开口处有超高真空密封圈使大空腔11和液压油腔21在管道来回运动时也保持隔开；19为活动管道，气压活塞12、36，液压活塞22、27、45，阀门14、35，液压推动阀门装置26都固定安装在该活动管道19上；21为液压油腔，由中间隔板25分成二个油腔；25为液压油箱中间隔板，隔板中间开口以便活动管道19来回运动，该开口处与活动管道19有液压密封橡胶圈密封，使二边油不会互相泄漏，28为小空腔29与液压油箱21的开口相接处以便活塞管道19来回运动，且有超高真空密封圈使小空腔与液压油箱隔开；29为小空腔，36为小空腔里的活塞，该活塞上套有多个超高真空密封圈，该活塞的端面为镜面；37为上开口水箱，38为小涡轮，48为大气过滤管。

(五)具体实施方式：

发明人经过多年的研究和试验，认为实现本发明的优选方式可为如下：(1)按图1或图2所示设计、加工制造或选购各部件，例如：管道1、液压油注入或流出口3、23、24、47，液压推动阀门装置2、26、46，活塞连杆5、20、30、44，弹簧拉杆6、17、31、43，阀门活动套杆8、13、34、41，阀门10、14、35、39，空腔11、29，液压油腔21，活塞4、22、27、45、12、36，活动管道19，空腔间壁25等均可选用适用于超高真空***不锈钢材料，采用高精度的机加工方法加工精制而成；活塞4、22、27、45都外套有多个O型液压密封圈；活塞12和36都外套多个合规格的O型超高真空专用氟橡胶密封圈，并要求装有O型氟橡胶的密封圈的活塞12和36与空腔11和29所压缩气体的接触面均应是光学镜面接触；(2)加工制造或选购好各部件后，再按图1或图2所示及上面说明书所述的各部件位置及相互连接关系进行安装连接，便能较好地实现本发明的理想超高真空泵；(3)然后按上面说明书所述的本发明的超高真空泵及三维压缩气体入水的液压方法进行操作，便能较好地实现本发明方法；(4)实施过程应注意的是：1为带阀门的管道，管道左端与被抽容器相连。小涡轮机可以制成叶片式，也可以制成圆板式，制成叶片式和一般涡轮机相同，叶片比较密集且紧贴近水箱的那个包含小空腔29端头面的内侧面(要求该内侧面在小涡轮的叶片旋转圆内为镜面)。为防止水从平行该内侧面进入，可以在叶片端点沿叶片转动方向偏一点，起到向小涡轮转动圆周外排水的作用。制成圆板式，小涡轮转的叶片由一块单面镜面圆板替代，在该圆板上钻许多与叶片倾斜相同的小孔，小孔对着镜面处大些，与水相接触的孔径小些。这些孔组成一个圆周形带。带的宽度刚好在小空腔29端头面的内径处。当圆板快速旋转时，小空腔29里的气体可以从这些小孔排入水里，而水不能进入。这圆板式比叶片式密封性好些，但排气量不如叶片式好；二个高真空泵的串接实现超高真空泵：如图2所示的泵，二个这样的泵串接，串接在后泵的空气过滤管道48不要。为计算方便取二个泵的尺寸一样。取大空腔半径为40cm，小空腔内半径为1cm，活塞运行长度L＝50cm，由于使用液压，使压缩气体活塞的镜面与对着的那镜面接近可以达微米(这为其它动力传动所不能达到的接近距离)，取d＝10^-6m，由式(1)得；

由一个这样的泵，可以将被抽真空容器的真空度达1.27×10^-4帕。若二个这样泵串接，由式(2)得串接泵的极限压强为：1.26×10^-13帕。串接二个泵实现超高真空甚至更高真空时应注意，当被抽真空容器达到高真空时，就要开始控制二个泵的阀门39，阀门39的开只有在压缩气体活塞36接近最大压缩时才开，以免气体返流，实现超高真空甚至极高真空。

Claims (2)

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 $\frac{S\·L}{S^{\′}\·d}P=101323.2$ 得： $P=\frac{S^{\′}\·d}{S\·L}\×101323.2----\left(1\right)$

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′ $P^{\′}=\frac{S_1^1{d}_1^{\′}}{S_1{L}_1}P=\frac{S_1^1{d}_1^{\′}}{S_1{L}_1}\·\frac{S^{\′}d}{\mathrm{SL}}\×101323.2----\left(2\right)$

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。