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真空知識及螺桿真空泵

2020-05-12748

  

  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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  一、真空概念:

  半導體及電子行業接觸的真空一般指的是氣壓比一標準大氣壓小的氣體空間,是指稀薄的氣體狀態,又可分為極高真空、高真空、中真空和低真空,分類如下表所示:

  真空一般是用特制的抽氣機獲得,它的氣體稀薄程度用真空計測定,現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到1*10-14pa大氣壓的極高真空。真空技術在芯片制造,太陽能電池片制造,光學膜制造、電真空儀器,電子管和其他電子儀器方面均有廣泛應用。

  普通真空泵,壓強可達到1.333~100kPa(10~760mmHg)為“粗”真空;

  油泵,壓強可達0.133~133.3Pa(0.001~1mmHg)為“次高”真空 ;

  擴散泵,壓強可達0.133Pa以下,(10-3mmHg)為“高”真空;

  不同真空度狀況下分子密度狀態:

  二、真空裝備:

  真空泵是最主要的真空裝備、從產生真空原理上分為:容積式真空泵(如液環泵,螺桿泵,羅茨泵等);動量傳遞式真空泵(如分子泵:噴射真空泵:擴散泵均屬于此類);氣體捕集式真空泵(如鈦升華、鋯鋁合金吸氣泵、低溫泵濺射離子泵、熱蒸發鈦升華泵等)

  在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時,水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸(實際上葉片在水環內有一定的插入深度)。此時葉輪輪轂與水環內界面之間形成一個月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點,那么葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大,且與端面上的吸氣口相通,此時氣體被吸入,當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕;當葉輪繼續旋轉時,小腔由大變小,使氣體被壓縮;當小腔與排氣口相通時,氣體便被排出泵外。

  綜上所述,水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變容式真空泵。

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  水環真空泵由于用水或其它液體做工作液,所以其抽氣性能及真空度受工作液的溫度影響較大,如果工作液的溫度較高,真空泵的入口真空度達到液體的飽和蒸汽壓,水(液)環真空泵便會產生氣蝕現象,氣蝕的存在對泵的壽命損害比較大,主要表現為葉輪葉片的根部及排氣圓盤的排氣口附近,有規則的氣蝕沖擊孔。為了避免氣蝕的產生,可以降低工作液的溫度,或者降低真空泵的使用真空度,極限壓力為3300~5000Pa之間。

  螺桿真空泵由于具有清潔無油、抽速大、振動小、噪聲低等優點,已成為當前大型空間模擬真空系統的首選產品。另外,為了提高真空機組的抽速和極限真空并相應的減小螺桿泵的尺寸,一般都是采用一臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯構成的二級機組或二臺羅茨泵與螺桿真空泵串聯構成的三級機組。為防止顆粒雜質進入泵內,在真空機組入口均配置入口過濾器,其精度為50 μm。


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