揭开干式螺杆真空泵2大关键技术“神秘面纱”

揭开干式螺杆真空泵

2大关键技术“神秘面纱”

来源：液压扳手 /

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，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。螺杆泵的技术关键问题。

（1）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核心技术是螺杆齿形，不同的齿形直接决着泵的极限真空、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。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。为适应市场需求，各公司开始开发单头等螺距转子型线，日本的荏原株

式会社和大晃株式会社等相继研发出了具有知识产权的单头螺杆转子型线。KASHIYAMA公司也有自己的单头转子型线见世。

里奇乐、凯尼和莱宝公司在单头等螺距转子型线基础上均研发出单头变螺距转子型线，并将产品投放市场。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。虽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。

（2）泵体结构和冷却：

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。干式螺杆真空泵同无油螺杆压缩机在密封和润滑上结构类似，一般真空泵的排气端用机械式密封件，进气侧通常用双唇形密封件。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。

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。冷却机壳是必不可少的一个环节，水冷是最常见的方法，在机壳本体、轴承外侧通冷却水，可以达到冷却壳体进而冷却转子的目的。莱宝公司在转子内部通水冷却，增加转子寿命，并达到很好的冷却效果。但该结构设计，需要一定的技术及加工水平支持。

用水冷有时不能达到冷却效果，因而通常在靠近排气端转子附近通冷却气体（多为氮气），现在国外的主流螺杆真空泵

都采用这种方法。这种方法有几个好处，第一，能冷却转子及机壳，降低排气温度；第二，当气体内含有颗粒物时，能防止颗粒物沉积，或者发生化学反应引起爆炸。