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干式螺桿真空泵

2020-05-12668

  

  干式螺桿真空泵由于其優越的性能,在歐美和日本目前已經成為微電子、半導體、制藥、精密加工等行業首選真空獲得設備。而螺桿泵的技術關鍵問題,便是轉子端面型線。日本在螺桿壓縮機基礎上,很早就研發出了真空泵的多頭轉子型線,并投入市場。德國幾家真空設備公司也逐步的開發出了等螺距、變螺距轉子型線,并在轉子和機體冷卻方面做了很多研究。

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  第一、轉子端面型線

  螺桿真空泵主要部件是一對旋向相反的螺距螺桿,電機的傳動軸連接主動轉子,通過一對高精度的同步齒輪帶動從動螺桿,兩螺桿間留有間隙,通過兩轉子的嚙合達到抽氣的目的如圖 1。

  第二、核心技術螺桿齒形

  不同的齒形直接決定著泵的極限真空、抽氣速率、容積效率、振動和噪聲等技術性能指標的差異。目前螺桿真空泵的端面型線主要分為兩種,單頭轉子型線和多頭轉子型線。如圖 2、3 所示。

  源于螺桿壓縮機的多頭轉子型線起步較早,有的廠家直接用螺桿壓縮機的轉子型線用在真空泵上使用。日立公司很早就把 4-6 頭螺桿轉子型線用在真空泵上,韓國 LG 公司的真空泵目前也使用多頭轉子型線,由于兩嚙合轉子接觸線的頂點不能達到陰、陽轉子氣缸孔的交線,在接觸線頂點和機殼的轉子氣缸孔之間,會形成一個空間曲邊三角形,也就是泄漏三角形,氣體將從壓力較高的齒間容積,泄漏至壓力較低的鄰近齒間容積,由于這個泄漏三角形的存在,導致多頭螺桿真空泵的極限真空度較低,加上這類轉子加工難度大,需要專用機床,造價昂貴,因而逐步退出螺桿真空泵市場。

   第三、變螺距設計

  除了使用一對非等距螺桿以外,變螺距螺桿式設計和等螺距螺桿式設計的基本原理非常相似。螺桿間容積的不斷減小使得其內部產生壓縮。這種設計由于產生內部壓縮而使得其耗電量降低到同多級泵相當的水平。但在很多工藝中,這種內部壓縮同多級泵一樣,極易造成氣體在泵體內的物理化學變化而產生固化或液化。而等螺距螺桿式設計中,氣體通路最短也最簡單。這樣,氣體在泵體內停留的時間也最短。然這種設計由于減少了內部的壓縮比而使得其耗電量相對較高,但在很多復雜的半導體工藝中表現出極高的穩定性。

  第四、輔助效能

  螺桿真空泵結構主要由螺桿轉子、殼體、冷卻循環和密封件構成。傳動軸連接主動轉子,通過同步齒輪帶動從動轉子旋轉,在殼體上開有冷卻水通道,用來冷卻轉子和排氣口溫度,同步齒輪及軸承用油潤滑,軸承和殼體內部通過密封件來密封以達到無油的效果。

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  所以我將通過如下幾個方面介紹干泵特點:

  一、在傳動方式上,目前通用的是直連電機,用聯軸器與轉子連接,極少數用皮帶或者傳動鏈傳動。

  二、在冷卻方式上,等螺距螺桿泵由于無內壓縮過程,排氣溫度非常高,如冷卻效果不好,會造成轉子和機殼變形,影響抽氣效果。冷卻系統是必不可少的一個環節,以下有三種方式:

  研究展望干式螺桿真空泵國內的研究還處在起始階段,很多技術難題還沒有解決。比如轉子涂層防腐蝕技術、降低排氣口溫度、增大轉子面積利用率等問題仍然很棘手,當抽取一些活潑氣體時,由于排氣溫度高,安全性也是需要設計中考慮的,用在需要控制音量的場合,如何降噪也要成為研究方向。但其優越的性能決定了它一定會在真空獲得設備行業占主導地位,就像現在螺桿壓縮機在行內的統治地位一樣。

  目前各種螺桿真空泵的發展愈來愈受到真空應用場合的影響,但一般的真空系統無法滿足清潔無油及耐腐蝕的要求,因此近年來干式真空泵市場需求量很大, 大量的有油真空系統已被無油清潔的真空系統所代替。如果您還有什么疑惑的話,歡迎來咨詢我們!


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