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干式螺杆真空泵

2020-05-12156

  

  干式螺杆真空泵由于其优越的性能,在欧美和日本目前已经成为微电子、半导体、制药、精密加工等行业首选真空获得设备。而螺杆泵的技术关键问题,便是转子端面型线。日本在螺杆压缩机基础上,很早就研发出了真空泵的多头转子型线,并投入市场。德国几家真空设备公司也逐步的开发出了等螺距、变螺距转子型线,并在转子和机体冷却方面做了很多研究。

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  第一、转子端面型线

  螺杆真空泵主要部件是一对旋向相反的螺距螺杆,电机的传动轴连接主动转子,通过一对高精度的同步齿轮带动从动螺杆,两螺杆间留有间隙,通过两转子的啮合达到抽气的目的如图 1。

  第二、核心技术螺杆齿形

  不同的齿形直接决定着泵的极限真空、抽气速率、容积效率、振动和噪声等技术性能指标的差异。目前螺杆真空泵的端面型线主要分为两种,单头转子型线和多头转子型线。如图 2、3 所示。

  源于螺杆压缩机的多头转子型线起步较早,有的厂家直接用螺杆压缩机的转子型线用在真空泵上使用。日立公司很早就把 4-6 头螺杆转子型线用在真空泵上,韩国 LG 公司的真空泵目前也使用多头转子型线,由于两啮合转子接触线的顶点不能达到阴、阳转子气缸孔的交线,在接触线顶点和机壳的转子气缸孔之间,会形成一个空间曲边三角形,也就是泄漏三角形,气体将从压力较高的齿间容积,泄漏至压力较低的邻近齿间容积,由于这个泄漏三角形的存在,导致多头螺杆真空泵的极限真空度较低,加上这类转子加工难度大,需要专用机床,造价昂贵,因而逐步退出螺杆真空泵市场。

   第三、变螺距设计

  除了使用一对非等距螺杆以外,变螺距螺杆式设计和等螺距螺杆式设计的基本原理非常相似。螺杆间容积的不断减小使得其内部产生压缩。这种设计由于产生内部压缩而使得其耗电量降低到同多级泵相当的水平。但在很多工艺中,这种内部压缩同多级泵一样,极易造成气体在泵体内的物理化学变化而产生固化或液化。而等螺距螺杆式设计中,气体通路最短也最简单。这样,气体在泵体内停留的时间也最短。然这种设计由于减少了内部的压缩比而使得其耗电量相对较高,但在很多复杂的半导体工艺中表现出极高的稳定性。

  第四、辅助效能

  螺杆真空泵结构主要由螺杆转子、壳体、冷却循环和密封件构成。传动轴连接主动转子,通过同步齿轮带动从动转子旋转,在壳体上开有冷却水通道,用来冷却转子和排气口温度,同步齿轮及轴承用油润滑,轴承和壳体内部通过密封件来密封以达到无油的效果。

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  所以我将通过如下几个方面介绍干泵特点:

  一、在传动方式上,目前通用的是直连电机,用联轴器与转子连接,极少数用皮带或者传动链传动。

  二、在冷却方式上,等螺距螺杆泵由于无内压缩过程,排气温度非常高,如冷却效果不好,会造成转子和机壳变形,影响抽气效果。冷却系统是必不可少的一个环节,以下有三种方式:

  研究展望干式螺杆真空泵国内的研究还处在起始阶段,很多技术难题还没有解决。比如转子涂层防腐蚀技术、降低排气口温度、增大转子面积利用率等问题仍然很棘手,当抽取一些活泼气体时,由于排气温度高,安全性也是需要设计中考虑的,用在需要控制音量的场合,如何降噪也要成为研究方向。但其优越的性能决定了它一定会在真空获得设备行业占主导地位,就像现在螺杆压缩机在行内的统治地位一样。

  目前各种螺杆真空泵的发展愈来愈受到真空应用场合的影响,但一般的真空系统无法满足清洁无油及耐腐蚀的要求,因此近年来干式真空泵市场需求量很大, 大量的有油真空系统已被无油清洁的真空系统所代替。如果您还有什么疑惑的话,欢迎来咨询我们!


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